Охлаждение компрессора с закрытой системой с циркуляцией воды

В компрессоре, где используется замкнутая система охлаждения, вода постоянно циркулирует между охладителем и компрессором. Охладитель охлаждается водяным контуром или воздухом.

Для охлаждения воды воздухом применяется охлаждающая батарея, состоящая из пластин и труб. Для охлаждения компрессора в дополнение используют принудительную вентиляцию, которая включает в себя, от одного до нескольких вентиляторов.

 Для предотвращения засорения охладителя, воздух, прежде чем попасть в охладительную систему, обычно фильтруется. Этот метод применяют, при условии, что подача воды ограничена.

Если охлаждение воды происходит окружающим воздухом, то здесь необходимо добавление в воду антифриза. Данная система охлаждения компрессора должна заполняется очищенной смягченной водой.

Охлаждение компрессора с открытой системой с циркуляцией воды

Система охлаждения компрессора устроена таким образом, что компрессор отдает в систему нагретую жидкость, которая охлаждается в башенном охладителе.

Вода  в башенном охладителе разбрызгивается вверху в камере, через которую в тоже самое время продувается окружающий воздух. Часть воды при таком охлаждение компрессора   испаряется, а оставшаяся часть воды понижается до температуры ниже 2°С температуры окружающей среды.

Охлаждение компрессора с открытой системой циркуляции воды используются в местах с где есть затруднения с подачей свежей воды.

К недостаткам такой системы охлаждение компрессора относится загрязнение воды. Так с целью компенсации испарений воды в систему постоянно поступает свежая вода.

Билет 29

Расход сжатого газа обычно не вполне соответствует расчетному. Он может меняться в значительных пределах в зависимости от характера и условий работы потребителей. Поэтому давление в газосборнике меняется, так как объем его рассчитывается, главным образом, из условий выравнивания неравномерностей подачи газа поршнем, движущимся с переменной скоростью.

Только весьма кратковременное несоответствие между подачей компрессора и расходом может быть компенсировано воздухосборником (рессивером), который при возрастании давления принимает избыток газа, а при снижении — его отдает. Обычно же с уменьшением расхода газа потребителями давление в газосборнике увеличивается и может превысить пределы допустимого. Как известно, при подборе компрессора стремятся к тому, чтобы его номинальная подача немного превышала расход потребителя. Поэтому практически регулирование подачи, т. е. приведение подачи компрессора в соответствие с расходом газа потребителями, сводится к снижению подачи компрессора ниже номинальной.

Наиболее простым и удобным способом регулирования является изменение частоты вращения приводного вала компрессора. Однако этот способ применим только в том случае, если привод осуществляется от паровой машины или двигателя внутреннего сгорания.

При электроприводе, наиболее распространенном современном способе привода компрессоров, регулирование изменением частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструктивных, так и с энергетических соображений. Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следующими способами.

Регулирование за счет полного или частичного принудительного открытия всасывающих клапанов. Это приводит к полному или частичному переводу компрессора на холостой ход.

При полном открытии всасывающих клапанов сжатие газа в цилиндре не происходит и засасываемый газ снова выталкивается во всасывающую трубу. Если всасывающие клапаны закрываются неполностью или только на части хода поршня, то, подача газа уменьшается. В практике предпочтительнее, как из конструктивных, так и энергетических условий, применять полное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня.

 

Регулирование за счет перепуска газа из нагнетательного трубопровода во всасывающий. Такой перепуск может быть свободным или дроссельным. При последнем способе регулирования происходит более плавное изменение подачи компрессора» но без уменьшения потребляемой мощности. Поэтому в практике чаще применяется более простой и более экономичный способ — свободный перепуск с помощью запасного вентиля.

Регулирование за счет дросселирования во всасывающем трубопроводе. Дросселирование вызывает падение давления  при всасывании компрессора. Следовательно, при неизменном давлении нагнетания степень сжатия будет увеличиваться, а объемный КПД будет уменьшаться. Естественно, при этом будет уменьшаться и подача компрессора. Но в соответствии с зависимостями и вследствие повышения степени сжатия будет увеличиваться расход энергии  на  каждый  килограмм сжатого газа. Поэтому применение указанного способа регулирования является неэкономичным.

Регулирование за счет подключения дополнительного вредного пространства. Если крышки цилиндра компрессора сделать пустотелыми и разделить полости на несколько ячеек, подключаемых к вредному пространству, или каким-либо иным путем подключить к вредному пространству некоторый регулируемый объем, то общий объем вредного пространства будет переменным. В этом случае регулирование объема вредного пространства будет заключаться в подключении или отключении части или всего дополнительного вредного пространства.

Увеличение объема вредного пространства, как это видно из зависимостей и, ведет к уменьшению объемного КПД и, следовательно, к уменьшению подачи компрессора. Однако при этом удельный расход энергии, как было показано ранее, не увеличивается. Такой способ регулирования является наиболее целесообразным.

Каждый из приведенных способов регулирования подачи компрессоров конструктивно разработан и может вводиться в действие вручную или автоматически с помощью различных устройств. В настоящее время автоматические способы регулирования разработаны с достаточной надежностью и поэтому ручное регулирование подачи компрессоров постепенно уступает место автоматическому.

Билет 30

Регулирование режима работы компрессора

Есть несколько методов регулирования уровня производительности компрессора, и они сильно разнятся и по затратам на реализацию, и по эффективности6

-Включение-выключение компрессорной установки.

-Сбрасывание лишнего воздуха в атмосферу.

-Подключение дополнительного объема.

-Работа «на холостом ходу».

-Дросселирование.

-Использование частотного преобразователя для регулирования частоты вращения электрического двигателя.

-Дискретный метод регулирования частоты вращения электрического двигателя.

Включение – выключение компрессорной установки является саамы элементарным способом регулирования производительности, предусматривающий отключение электродвигателя при повышении давления до максимального уровня и включение его при достижении минимально допустимого уровня давления. Во время простоя компрессора он не потребляет электроэнергию, что является позитивной стороной данного метода, но постоянные включения и выключения электродвигателя в целом негативно отражаются на работе системы и в результате могут повлечь за собой перегрев обмотки электродвигателя. Подобный способ чаще всего применяют по отношению к маломощным компрессорным установкам.

Сбрасывание излишков воздуха считается самым неэкономичным способом регулирования производительности, но несмотря на это, некоторые производственные предприятия все еще пользуются им. Суть метода заключается в наличии специального клапана, который открывают, как только давление в системе достигает максимальных показателей. Это крайне нерационально, так как в итоге весь энергоресурс, затраченный на сжатие данного воздуха, оказывается растраченным впустую. Поэтому такой способ целесообразно применять только в очень мощных компрессорных установках, в которых к тому же крайне редко достигается максимальный уровень давления.

Еще один способ регулирования производительности компрессора – подключение дополнительного «мертвого объема». Он применяется только для компрессоров поршневого типа и основан на использовании зазора, который всегда предусмотрительно оставляют между поршнем и крышкой цилиндра для того, чтобы компенсировать тепловые деформации. Если искусственно увеличивать этот так называемый «мертвый объем», производительность компрессора будет уменьшаться. Но этот способ также сложно отнести к экономичным, ведь сжатие воздуха, находящегося в «мертвом объеме», также требует энергозатрат.

В машинах роторного типа (винтовых, спиральных или пластинчато-роторных) применяется способ, при котором регулирование осуществляется посредством перехода на «холостой ход». Это стандартная методика регулирования производительности винтовых компрессоров – при достижении максимальных показателей давления в системе срабатывает реле, которое закрывает заслонку всасывающего клапана. При этом работа компрессора не останавливается, он продолжает потреблять около 20% обычного количества энергоресурсов, но давление в системе не нагнетается.

Существует также способ регулирования производительности, основанный на дросселировании. Он осуществляется с помощью пропорционального всасывающего клапана, который не дает давлению в системе повышаться сверх меры, перекрывая путь всасываемому воздуху посредством газодинамического сопротивления. Производительность компрессора при этом значительно понижается, а давление в системе вскоре достигает номинального уровня. Этот метод удобен тем, что система регулирует производительность практически самостоятельно – заслонка пропорционального всасывающего клапана открывается под влиянием давления воздуха в системе. Кроме того, он более эффективен, чем метод «холостого хода», но в то же время обходится дороже.

Самый удобный и экономичный способ регулирования производительности компрессорной установки, известны на сегодняшний день – это регулирование частоты вращения электродвигателя посредством использования частотного преобразователя. Потери энергии при использовании этого метода минимизируются, а пределы регулирования производительности расширяются и составляют от 20% до 100% (другие методы не создают такого широкого диапазона регулирования). Но в то же время этот способ является наиболее дорогостоящим. Он применим для всех компрессорных установок объемного типа, но его использование в установках динамического типа (осевых, центробежных и т.д.) нередко вызывает проблемы – может возникнуть резонанс с собственными частотами колебаний турбокомпрессора установки.

Похожим методом является дискретное регулирование частоты вращения электродвигателя, посредством которого регулируется общая производительность компрессора. Основное отличие от предыдущего метода заключается в том, что вместо плавного изменения скорости вращения вала здесь имеет место дискретное изменение, основанное на применении специальных многоскоростных двигателей. Это обходится значительно дешевле, чем использование частотного преобразователя, а эффективность почти равнозначная.

Билет 31

Вентилятор

В общем случае вентилятор — ротор, на котором определенным образом закреплены лопатки, которые при вращении ротора, сталкиваясь с воздухом, отбрасывают его. От положения и формы лопаток зависит направление, в котором отбрасывается воздух. Существует несколько основных видов по типу конструкции вентиляторов, используемых для перемещения воздуха:

осевые (аксиальные);

центробежные (радиальные);

диаметральные (тангенциальные) ;

Вентиляторы обычно используются как для перемещения воздуха — для вентиляции помещений, охлаждения оборудования, воздухоснабжения процесса горения (воздуходувки и дымососы). Мощные осевые вентиляторы могут использоваться как движители, так как отбрасываемый воздух, согласно третьему закону Ньютона, создает силу противодействия, действующую на ротор.