2.4. Вспомогательное оборудование компрессорных станци

Охладители воздуха.

Охлаждение воздуха в компрессорных установках осуществляется в промежуточных и концевых холодильниках. Промежуточное охлаждение позволяет снизить затраты энергии на сжатие воздуха. Охлаждение воздуха в концевых холодильниках применяют в случае обеспечения технологических требований потребителя к температуре сжатого воздуха, а также для его безопасного транспорта по трубопроводу.

Конструкция воздухоохладителей зависит от условий применения и, прежде всего, от давления охлаждаемого воздуха. Для давлений, не превышающих 3 … 3,5 МПа, используются преимущественно кожухотрубчатые секционные, пластинчатые и пластинчато-ребристые охладители, а для более высоких давлений – кожухотрубчатые и типа «труба в трубе». Змеевиковые охладители применяются при различных давлениях, главным образом, в компрессорах малой производительности.

На компрессорных станциях промышленных предприятий, имеющих водяную систему охлаждения воздуха, наибольшее распространение получили кожухотрубчатые охладители и типа «труба в трубе».

В кожухотрубчатых охладителях воду направляют по трубам, а воздух омывает трубы с внешней стороны, которая может быть оребренной. Скорость воды в трубках составляет 1 … 2 м/с, скорость воздуха в самом узком сечении межтрубного пространства 3 … 5 м/с. Схема движения сред в охладителе противоточная.

Охладители типа «труба в трубе» применяются при высоких давлениях от 4 до 150 МПа. Движение воздуха осуществляется либо в межтрубном пространстве ((до давления 20 МПа), либо во внутренней трубе. Скорость воды составляет 2 … 4 м/с, а скорость воздуха – 8 … 12 м/с. В тех случаях, когда воздух движется по межтрубному пространству, а вода – по внутренней трубе, используют продольно-оребренные внутренние трубы. Если воздух движется по внутренней трубе, то последняя выполняется гладкой. Охладители типа «труба в трубе» легко разбираются и легко чистятся, но громоздки и металлоемки.

Осушители воздуха

Для большинства современных промышленных потребителей требуется осушка сжатого воздуха после компрессоров. Осушка необходима по технологическим требованиям, а также для надежного и безопасного транспорта воздуха по трубопроводам. Выбор метода осушки обосновывается технико-экономическим сравнением вариантов.

Для сорбционной осушки воздуха используют в качестве адсорбентов силикагели, алюмогели и цеолиты. Для осушки больших количеств воздуха допускается параллельное включение нескольких установок осушки воздуха (УОВ) на один компрессор.

Для осушки больших количеств воздуха используют фреоновые холодильные установки в комбинации с регенеративным воздухо-воздушным теплообменником и системой отделения влаги. Отечественная промышленность выпускает такие установки в двух модификациях: ОВМ-15 иОВМ-30 производительностью 15000 и30000 м³/ч соответственно.

Фильтры

Наибольшее распространение для очистки воздуха от пыли в поршневых компрессорах получили ячейковые фильтры. Ячейка фильтра представляет собой коробку из листовой стали с дном и верхом из металлической сетки, внутри которой могут находиться различные наполнители. Ячейки фильтра ФяП заполнены листами паропласта толщиной 20 … 25 мм, фильтра ФяУ - упругим стекловолокном, фильтра ФяР – гофрированной металлической сетки.

Пыль удерживается в порах заполнителя и по мере заполнения пылью возрастает аэродинамическое сопротивление фильтра. При достижении предельно допустимого значения аэродинамического сопротивления ячейку заменяют новой.

Хороший эффект дает очистка воздуха липким фильтром. Ячейку фильтра заполняют прессованной тонкой токарной стружкой или мелкими обрезками трубок, длина которых примерно равна диаметру (кольца Рашига). Такой фильтр часто называют висциновым, поскольку заполнитель смочен висциновым маслом, имеющим низкую температуру затвердевания. Чтобы избавиться от пыли, ячейку вначале обмывают в теплом содовом растворе, а затем водой. Ячейку сушат, помещают в бак с маслом, а потом ставят на стеллажи, чтобы стек излишек масла.

Расчет фильтра сводится к определению необходимой площади его поперечного сечения Fф по условной скорости воздуха wф в коробке фильтра:

Fф = Vк / wф. (2.8)

Значение скорости принимается wф = 1,0 … 1,5 м/с. Перепад давлений для чистого фильтра при этих скоростях составляет 50 … 100 Па. Предельно допустимый перепад давлений запыленного фильтра не более 500 кПа. Ячейка фильтра, как правило, имеет площадь поперечного сечения 0,25 м².

Водомаслоотделители

Для разделения воздуха и жидкости в большинстве водомаслоотделителей используются инерционные силы. В компрессоростроении нашли широкое применение водомаслоотделители жалюзийного и циклонного типов.

Рассмотрим подробнее жалюзийный водомаслоотделитель. Воздухожидкостный поток интенсивно изменяет скорость в пакете из гофрированных пластин (жалюзей); капли жидкости ударяются о стенки пластин, теряют скорость, отделяются от потока воздуха и стекают в нижнюю часть аппарата. Отделенная жидкость выводится из водомаслоотделителя при его продувке.

Применяются водомаслоотделители жалюзийного типа с вертикальноустановленным пакетом жалюзийных пластин для компрессоров с давлением воздуха до 4 МПа. Допускаемая скорость воздуха на входе в пакет жалюзей не должна разрушать пленку стекающей жидкости со срывом мелких капельи находится из уравнения

W = 1,5 , (2.9)

где - поверхностное натяжение жидкости (для воды равное 72,8·10^-3 Н/м, для компрессорного масла - 45·10^-3 Н/м); и - плотности жидкости и воздуха; V_кд – объемный расход воздуха через водомаслоотделитель при давлении нагнетания.

Площадь поперечного сечения пакета жалюзей в водомаслоотделителе определяется по формуле

Fп = Vкд / w, (2.10)

где Vкд – объемный расход воздуха через водомаслоотделитель при давлении нагнетания.

Водомаслоотделители циклонного типа применяются при высоких давлениях, равных 4 … 32 МПа.

Ресиверы (воздухосборники)

Для аккумуляции сжатого воздуха при его неравномерном потреблении и выравнивания давления в магистрали за поршневыми компрессорами устанавливают ресиверы.

Объем устанавливаемого ресивера зависит от производительности компрессора. Для сглаживания пульсации сжатого воздуха, поступающего к потребителям, достаточно ресивера с объемом, в 25 ...40 раз бóльшим объема цилиндра компрессора. Но для компенсации кратковременных значительных расходов сжатого воздуха в периоды одновременной работы большинства потребителей объем ресивера принимается от 1/120 до 1/60 часовой производительности компрессора или определяется по формуле

Vcб = 1,6 , (2.11)

где V_сб – объем воздухосборника, м³; V_к – производительность компрессора, м³/мин.

Ресивер (воздухосборник) представляет собой прочный закрытый цилиндрический резервуар, выполненный из котельной стали толщиной 6 … 20 мм (в зависимости от давления и диаметра резервуара). Высота воздухосборника составляет в среднем 2-3 его диаметра.