10.3.2. Вспомогательное оборудование компрессорной станции

Оно предназначено для обеспечения экономичной, надежной и длительной работы станции, уменьшения износа компрессоров, а также для подачи потребителям воздуха требуемого давления, температуры, чистоты и минимальной влажности.

К вспомогательному оборудованию компрессорной станции относятся:

1. Устройство для очистки всасываемого воздуха от механических примесей и влаги – фильтркамеры и фильтры;

2. Устройства для охлаждения воздуха (холодильники);

3. Устройства для очистки и осушки сжатого воздуха от влаги и масла – маслоотделители и осушительные батареи;

4. Сосуды для аккумулирования воздуха и выравнивания давления в сети – воздухосборники (ресиверы). На рис.9.2 приведена принципиальная схема размещения вспомогательного оборудования компрессорной установки.

Рассмотрим детально все эти элементы.

Фильтркамеры и фильтры.

Атмосферный воздух, засасываемый компрессором, содержит водяные пары, пыль, вредные газы. От этих примесей необходимо избавиться, т.к. попадание их в компрессор недопустимо.

Пыль и механические частицы вызывают повышенный износ цилиндро-поршневой группы компрессоров, нарушают герметичность клапанов из-за чего снижается производительность и растет расход электроэнергии.

Влага, попадая в компрессор, может приводить к гидравлическим ударам, эрозии лопаток, и, кроме того, зимой она будет замерзать в воздухопроводах.

Вредные газы (ацителен, окись углерода и др.)могут привести к взрыву.

В связи с этим должны выполняться следующие условия для забора воздуха из атмосферы:

1. Забор воздуха должен осуществляться снаружи помещений из затененных и наименее загрязненных мест, на высоте не менее 4 м от поверхности земли; место забора должно быть защищено козырьками и сетками от попадания атмосферных осадков и посторонних предметов. Забор воздуха из помещения можно производить только с разрешения пожарной инспекции и для одного компрессора производительностью ≤0,05 м³/с (3 м³/мин).

2. Устройство для забора воздуха должно находиться на расстоянии не более 10-12 м от всасывающего патрубка компрессора.

Всасываемый воздух должен проходить через устройство для очистки его от пыли и влаги.

К устройствам, очищающим воздух, относятся: воздухоприемники, влаго- и пылеулавливающие камеры, фильтркамеры и фильтры.

В зависимости от массового количества пыли, содержащейся в воздухе, принято считать: малое пылесодержание – до 50 мг/м³, среднее – до 500 мг/м³, высокое – более 500 мг/м³.

Отношение массового количества пыли, осажденного в пылеотделяющем устройстве, в % к поступающей в пылеотделитель, называется конечным коэффициентом очистки.

Степень очистки воздуха в фильтрах компрессорных установок достигает 95-99%. Для грубой очистки воздуха служат воздухоприемники, выполняемые обычно в виде раструба на всасывающей трубе. На приемной стороне раструба монтируется сетка или жалюзи.

Иногда воздухоприемник выполняется в виде железобетонной пылеулавливающей камеры с жалюзи. Если внутри этой камеры устанавливаются фильтры, то ее называют фильтркамерой.

Проходя через фильтркамеру, крупные частицы пыли оседают на дно камеры, а мелкие задерживаются фильтром.

Чтобы всасываемый воздух не захватывал осевшую на стенках и дне камеры пыль, дно камеры иногда заполняется проточной водой, уровень которой поддерживается переливной трубой.

Фильтркамеры должны быть огнестойкими. Рабочая площадь жалюзи должна быть не менее наружной рабочей площади фильтра. Нижняя кромка жалюзи на высоте не менее 4 м. Отметка пола на 20-30 см выше отметки земли. Фильтркамера может быть одной для нескольких компрессоров или индивидуальной для каждого компрессора.

Для средней и тонкой очистки воздуха применяются фильтры двух типов: масляные металлические и реже – матерчатые. различают два вида фильтров: проницаемые и мешочные. Матерчатые фильтры меняют через 500-800 часов работы.

В металлических (липких) фильтрах в металлический корпус насыпают обрезки металлических труб диаметром и длиной 7-12 м (кольца Рашига) и смачивают их специальным висциновым маслом (60% цилиндрического и 40% солярового).

Воздух проходит через эту массу и частицы пыли прилипают к маслу.

К фильтрам предъявляют следующие требования:

1. Фильтры должны обладать высокой степенью очистки воздуха;

2. Фильтры должны эффективно работать при высоких скоростях прохода воздуха (липких 0,5-0,9 м/с, в матерчатых 1-2 м/с);

3. Должны обладать малым сопротивлением проходу воздуха (металлические 20-25 мм вод.ст., проницаемые 10 мм вод.ст.);

4. Их конструкция должна предусматривать удобство обслуживания и ремонта;

5. Фильтры должны быть безопасны в пожарном отношении, дешевы, просты и компактны.

Этим требованиям лучше всего удовлетворяют масляные металлические фильтры, состоящие из металлического корпуса, в котором устанавливаются ячейки с насадкой из колец Рашига или с сетками конструкции Рекк. Число ячеек можно подобрать в зависимости от производительности компрессора и часовой скорости воздуха, проходящего через фильтр.

Зная поверхность фильтра, можно определить количество ячеек и способ их расположения.

Обычно поверхность фильтра принимают равной 0,25=1 м² на каждые 1000 м³/ч всасываемого воздуха.

В небольших компрессорных станциях, оборудованных компрессорами производительностью не более 0,67 м³/с (20 м³/мин) каждый, применяются индивидуальные металлические фильтры с одной или двумя ячейками с насадкой из колец Рашига.

Самоочищающиеся фильтры

К одному из основных недостатков металлических и матерчатых фильтров следует отнести необходимость периодической смены кассет этих фильтров. От этого недостатка освобождены самоочищающиеся фильтры. Они представляют собой металлический каркас, вдоль боковых направляющих которого движется фильтрующий слой, состоящий из ряда перекрывающих друг друга шторок, изготовленных из стальной сетки, сложенной вдвое. В нижней части фильтр заканчивается масляной ванной.

Фильтрующий слой, укрепленный на замкнутой цепи посредством соленоидового привода, перемещается со средней скоростью 1,8 мм/мин. В случае необходимости эта скорость регулируется в пределах 1,5-3,5 мм/мин посредством реле.

При входе для промывки в масляную ванну шторки фильтрующего слоя отдаляются одно от другой. Этим достигается наибольший эффект очистки от осевшей на них пыли.

Шлам оседает в специальном грязевике, который расположен на дне масляной ванны и очищается один раз в 2 месяца.

Промежуточные и конечные охладители сжатого воздуха

Необходимым элементом компрессорных станций, которые получают (вырабатывают) воздух давлением выше 0,4-0,5 МПа, являются промежуточные холодильники между ступенями давления компрессора.

Установка промежуточного холодильника позволяет, во-первых, снизить работу на сжатие воздуха и , во-вторых, снизить температуру сжатого воздуха. Необходимость такого охлаждения была рассмотрена ранее. В компрессорах высокого давления после 3, 4, 5 и т.д. ступеней кожухотрубные холодильники не применяются, т.к. их может разорвать высоким давлением воздуха. В этом случае применяют теплообменники «труба в трубе». Оба типа холодильников рассчитываются по обычным формулам теплопередачи. Скорость воздуха в саамам узком сечении охладителя принимается равной 3-5 м/с (кожухотрубные); 8-15 м/с (холодильники типа «труба в трубе»). Скорость воды соответственно 0,5-1,5 м/с и 4-8 м/с.

В настоящее время в компрессорных установках находят применение конструкции кожухотрубных воздухоохладителей с трубками каплевидной формы, на которые нанизаны медные ребра толщиной 0,2-05 мм.

Концы трубок цилиндрические. Воздухоохладители с каплеобразными оребренными трубками обладают большой интенсивностью теплообмена, а следовательно, меньшими габаритами и массой. Это особенно ценно для турбокомпрессоров, где потоки воздуха и тепловые нагрузки большие.

Кроме промежуточных холодильников, за компрессорами устанавливаются конечные холодильники.

Воздух, выходящий из компрессора, имеет температуру около +170^оС.

При такой температуре влага и масло, находящиеся в сжатом воздухе в парообразном состоянии, уносятся в воздухосборники и сеть. Что приводит к:

1) скоплению паров масла в воздухосборнике и образованию пожаровзрывоопасной смеси;

2) уносу большого количества дорогостоящего масла;

3) замерзанию труб и арматуры;

4) подаче потребителям замасленного и увлажненного воздуха, а это иногда не допустимо.

Для понижения конечной температуры сжатого воздуха и улучшения последующего отделения влаги и масла устанавливаются конечные охладители. Конструкция их аналогична конструкции промежуточных холодильников. Иногда конечные охладители ставят не группу компрессоров.

Охладитель должен иметь предохранительный клапан и краны для спуска конденсата, выпуска воздуха и трехходовой для манометра. Он должен обеспечить температуру сжатого воздуха, нагнетаемого в сеть не менее, чем на 100^оС ниже температуры вспышки паров смазочного масла.

Масловодоотделители.

Сжатый воздух, выходящий из компрессорной установки, необходимо очищать от содержащегося в нем масла и влаги, потому что в определенных условиях они могут быть причиной аварии и даже взрыва. Отделение масла и влаги может осуществляться в аппаратах различных конструкций, работающих последующим принципам:

1. Изменение направления потока воздуха с применением динамического удара струи его о внутренние стенки аппарата;

2. Оседание влаги и масла на пористой массе, наполняющий сосуд;

3. Сепарация масла и влаги за счет создания кругового движения воздуха;

4. Поглощение влаги и масла путем пропускания воздуха через специальные поглотители (едкий натр, хлористый кальций, активированный уголь, алюмогель и др.);

5. Конструкции, использующие несколько принципов сразу.

Первый тип наиболее широк применяется для компрессорных установок производительностью 0,17 м³/с (10 м³/мин).

Для компрессорных установок производительностью более 0,17 м³/с лучше применять второй тип. Третий тип производительности от 0,67 до 1,67 м³/с (40-100 м³/мин). В этом случае их размеры: высота 2,0-2,3 м; диаметр 650-800 мм.

Объем маслоотделителя можно определить по формуле

,

где V_o – объем воздуха, всасываемого последней ступенью компрессора,  м³/мин; а – коэффициент равный 0,025-0,05 для давлений до 12 МПа и 0,007 для давлений выше 12 МПа.

Как сосуды, работающие под давлением, маслоотделители подлежат инспекции Гостехнадзора.

Во время эксплуатации масло и воду удаляют из масловодоотделителя через продувочный вентиль не менее одного раза в сутки в специальные баки.

Масловодоотделители устанавливаются обычно внутри помещения ближе к воздухосборнику, оборудованному предохранительным клапаном и манометрами. В этом случае между масловодоотделтелем и воздухосборником запрещается ставить запорную арматуру. При установке этой арматуры предохранительный клапан должен находиться на маслоотделителе.

Воздухосборники (ресиверы)

В сети трубопроводов, транспортирующих сжатый воздух, имеют место заметные колебания давления и пульсации из-за неравномерной подачи воздуха поршневыми компрессорами и отключения отдельных потребителей. Колебания давления во внешней сети снижают производительность компрессоров и повышают на 1,5-3% расход электроэнергии. Для исключения этих явлений на поршневых компрессорных станциях ставят воздухосборники (ресиверы), выравнивающие давление и аккумулирующие сжатый воздух. Кроме того, в них происходит частичное выпадение влаги и масла из воздуха.

Воздухосборник представляет собой герметический сосуд цилиндрической формы, располагающийся горизонтально или вертикально.

Воздухосборник должен быть оборудован:

1. Предохранительным клапаном, отрегулированным на предельное давление, превышающее наибольшее рабочее давление воздуха на 10%.

2. Манометром с предельной шкалой, превышающей на 0,2 МПа давление, необходимое для испытания воздухосборника.

3. Лазом при диаметре ресивера 800 мм и люком при диаметре менее 800 мм.

4. Запорным вентилем для отсоединения от внешней сети.

5. Краном, вентилем или конденсатоотводчиком для выпуска масла, воды и для продувки воздухосборника.

6. Легкоплавкой предохранительной пробкой (вверху воздухосборника), которая при неисправности предохранительного клапана расплавляется от высокой температуры воздуха и выпускает воздух в атмосферу.

7. Патрубком для выпуска взрывоопасной смеси в атмосферу.

8. Патрубком для присоединения воздуховодов.

Воздухосборники изготавливаются на разное давление разного объема. Необходимую емкость воздухосборника с достаточной точностью определяют по эмпирической формуле

,

где - максимальная подача воздуха в воздухосборнике, м³/мин.

На практике обычно ограничиваются применением небольшого числа типовых воздухосборников по следующей таблице

Емкость воздухосборника, м3	5	6,5	8	10	16	20
Допустимая производительность компрессора, м3/мин	До 10	11-17	15-25	20-40	66-100	130

Воздухосборники подлежат инспекции Гостехнадзора. Обычно соотношение между высотой и диаметром его Н=(2,0-2,7)D. Устанавливается он вне помещения в местах, не опасных для персонала и прохожих, и должен ограждаться забором. Он не должен стоять против окон и дверей.

Обычно воздухосборник устанавливают на фундаменте за капительной стеной здания на расстоянии от нее 2,5 м, но не далее 25 м от компрессора. Устанавливать их надо на теневой стороне и окрашивать в светлый цвет. Лучше вертикальные воздухосборники, т.к. они занимают меньше места и в них лучше происходит отделение масла и влаги.

Ввод воздуха в вертикальный воздухосборник осуществляется в среднюю часть, а вывод – из верхней. На воздухопроводе между компрессором и воздухосборником не разрешается устанавливать запорную арматуру, если до него нет предохранительного клапана.