10.2.1.1. Компрессорный агрегат с винтовым компрессором вв-3,5/10
1 - фильтр воздушный, 2 - шкаф управления, 3 - электродвигатель. 4 - виброопоры, 5 - теплообменник, 6 - масляный фильтр с регулятором температуры, 7 - фильтр тонкой очистки с сепаратором, 8 - маслоотделитель, 9 - компрессорный агрегат, 10 - осушитель
Основным узлом компрессорной установки является компактный модуль, в который входят: винтовой компрессор, воздушный фильтр, впускной (дроссельный) клапан, маслоотделитель, сепаратор, масляный фильтр, термостат, предохранительный клапан, клапан минимального давления.
Клапан впускной (дроссельный) обеспечивает регулирование объемного потока всасываемого воздуха компрессором. Монтируется непосредственно на компрессор.
Воздушный фильтр обеспечивает очистку воздуха на входе к впускному клапану.
Сепаратор тонкой очистки масла служит для окончательной очистки сжатого воздуха после отделения масла; устанавливается на выходе воздуха из винтового компрессора.
Клапан минимального давления устанавливается после сепаратора и обеспечивает минимальное давление внутри винтового блока, предотвращает обратный поток воздуха из магистрали или ресивера в компрессор, что дает возможность разгружать компрессор при отключении.
Клапан предохранительный служит для защиты маслоотделителя от превышения давления.
Масляный фильтр обеспечивает очистку масла от загрязнения; имеет перепускной клапан, который открывается при холодном масле.
Клапан термостатический регулирует рабочую температуру масла, направляя его либо в масляный охладитель, либо прямо в компрессор.
Маслоотделитель служит для первичной очистки воздуха от масла и является одновременно емкостью для масла. В конструкции маслоотделителя предусмотрены заливная горловина и отверстие для слива масла.
Система осушки воздуха служит для осушки сжатого воздуха и включает в себя влагомаслоотделитель, осушитель и бай-пассную линию, предотвращающую работу холодных осушителей.
Винтовой блок обоих компрессоров представляет собой винтовую машину маслозаполненного типа, предназначенную для сжатия воздуха.
Работа компрессорной установки
АТ - воздушно-маслянный теплообменник, БО - блок осушки, ВН - кран шаровый, Д1 - преобразователь давления, ДР - клапан дроссельный, ВР - индикатор засоренности, КМ - компрессор винтовой, КМД - клапан минимального давления, КО - клапан обратный, КП - клапан предохранительный, КС - клапан сбросной, МО - маслоотделитель, РД - датчик-реле разности давлений, РТ - регулятор температуры, С1 - ступень инерционной очистки, С2 - ступень тонкой очистки; Т1, Т2 - преобразователь температуры, ФВ - фильтр воздушный, ФМ - фильтр масляный, ЭПК - электропневматический клапан
После пуска двигателя через систему автоматики происходит открытие электромагнитного клапана. Воздух из ресивера компрессорной установки через открытый электромагнитный клапан поступает к дроссельному клапану, открывая его. Атмосферный воздух через воздушный фильтр компрессора и дроссельный (впускной) клапан поступает в винтовой блок, где осуществляется его сжатие. В полость сжатия компрессора подается масло для смазки трущихся пар, уплотнения зазоров и отвода тепла, выделяющегося в процессе сжатия. Сжатый воздух в смеси с маслом из компрессора поступает в маслоотделитель, где происходит отделение масла от воздуха. Отделение масла проходит в две ступени. Первая ступень - инерционная очистка, вторая - тонкая очистка через сепаратор. Давление в маслоотделителе быстро повышается за счет его малого объема и при достижении 3,5кгс/см2 происходит открытие клапана минимального давления. Далее сжатый воздух через клапан минимального давления поступает в концевой теплообменник и через блок осушки, или минуя его (в зависимости от положения разобщительных кранов), поступает в питательную магистраль электровоза.
Отделенное от сжатого воздуха масло из нижней части маслоотделителя, вследствие перепада давлений подводится к регулятору температуры и далее через масляный фильтр поступает в компрессор. При достижении температуры масла 75-80оС, регулятор температуры направляет масло к масляному фильтру через теплообменник.
Оставшиеся в сжатом воздухе мелкие частицы масла отделяются в фильтре тонкой очистки воздушно-масляным сепаратором, и через дренажную линию, отводятся в компрессор.
На корпусе фильтра тонкой очистки установлен пружинный предохранительный клапан, защищающий пневмосистему от превышения давления.
К дроссельному клапану из внешнего источника подается управляющий воздух, открывающий дроссельный клапан. При подаче питания на микропроцессорный блок электромагнитный клапан Y1 прекращает подачу управляющего воздуха в пневмопривод дроссельного клапана, закрывая его.
При пуске главного электродвигателя снимается питание клапана Y1 и открывается дроссельный клапан, обеспечивая доступ атмосферного воздуха в винтовой блок. Агрегат работает в режиме нагнетания.
При снижении потребления сжатого воздуха давление нагнетания повышается. При достижении величины давления верхнего значения, главный электродвигатель выключается и соленоидный клапан Y1 прекращает подачу управляющего воздуха в пневмопривод дроссельного клапана.
Дроссельный клапан закрывается и открывается сообщение нагнетательной полости винтового блока с внешней средой. Компрессор находится в состоянии разгрузки.
Компрессор представляет собой сборную конструкцию. Крутящий момент от электродвигателя 5 передается через ведущую полумуфту 4, торовую оболочку муфты 3, ведомую полумуфту 2 на винтовой блок 1. С другой стороны электродвигателя установлен вентилятор 6, который охлаждает масло и воздух в теплообменнике.
1 -винтовой блок, 2 - ведомая полумуфта, 3 - торовая оболочка муфты, 4 - ведущая полумуфта, 5 - электродвигатель,
6 - вентилятор
Винтовой блок представляет собой винтовую машину маслозаполненного типа, предназначенную для сжатия воздуха. Компрессор работает по принципу объемного сжатия. В корпусе винтового блока установлены ведущий и ведомый роторы с винтовыми зубьями специального профиля. Ведущий ротор имеет 5, а ведомый 6 зубьев.
Воздух, всасываемый компрессором, заполняет полость, образованную профильными частями роторов и внутренней поверхностью расточек корпуса винтового блока. При вращении роторов зуб ведущего ротора входит во впадину ведомого ротора, уменьшая объем полости. Процесс сжатия завершается, когда полость соединяется с окном нагнетания винтового блока и сжатый воздух выталкивается в патрубок нагнетания.
В ходе сжатия в рабочую полость компрессора через отверстие в корпусе впрыскивается масло для смазки, уплотнения зазоров и отвода тепла, выделяющегося в процессе сжатия.
Дроссельный клапан нормально закрытый. При подаче импульса давления воздуха шток запорного клапана отжимается главной пружиной в крайнее положение, открывая запорный клапан.
При подаче питания на соленоидный клапан Y1 под диафрагму пневмопривода подводится сжатый воздух, который перемещает шток в противоположное крайнее положение. Запорный клапан закрывается, что приводит к прекращению расхода воздуха через компрессор.
Питание соленоидного клапана Y1 включено при остановленном главном электродвигателе и прерывается при его запуске. Кроме того, при работающем главном электродвигателе питание подается при поступлении сигнала с датчика температуры о превышении допустимой температуры масляно-воздушной смеси.
Воздушный фильтр предназначен для сухой очистки всасываемого воздуха от пыли. Очистка воздуха осуществляется одним фильтроэлементом, который размещен внутри корпуса.
Маслоотделитель предназначен для хранения масла и инерционной очистки сжатого воздуха от масла.
Маслоотделитель состоит из корпуса 1, крепления маслоотделителя 6 и пробки для слива масла 7. Корпус маслоотделителя оснащен маслозаливной горловиной 8 и бонкой для установки датчика температуры масла 9.
1 - корпус маслоотделителя, 2 - регулятор температуры в сборе, 3 - фильтр тонкой очистки масла с сепаратором, 4 - клапан минимального давления, 5 - клапан предохранительный, 6 - крепление маслоотделителя, 7 - пробка для слива масла, 8 - маслозаливная горловина, 9 - бонка для установки датчика температуры масла
Фильтр тонкой очистки является завершающей ступенью очистки сжатого воздуха от масла в компрессорной установке.
Очистка сжатого воздуха происходит воздушно-масляным сепаратором, закрепленным на корпусе фильтра через переходной штуцер. Оставшиеся частицы масла стекают по внутренней поверхности сепаратора и по специальному дренажному трубопроводу отводятся обратно в компрессор.
Чистый сжатый воздух через клапан минимального давления, закрепленный непосредственно на корпусе фильтра поступает в концевой теплообменник.
Клапан минимального давления предназначен для поддержания в маслоотделителе избыточного давления минимум 3,5кгс/см2 независимо от давления в сети. Указанное давление требуется для обеспечения устойчивой циркуляции масла.
Клапан минимального давления состоит из корпуса, толкателя, поршня, пружины. После пуска установки, когда давление сжатого воздуха в сети ниже давления, поддерживаемого клапаном минимального давления, поршень прижат к седлу корпуса пружиной. Вследствие небольшого объема маслоотделителя давление перед клапаном устанавливается равным минимум 3,5кгс/см2 за минимально возможный промежуток времени. Возникает устойчивая циркуляция масла, исключающая перегрев и заклинивание компрессора. Когда сила давления воздуха, действующая на поршень, превышает усилие пружины, клапан открывается и сжатый воздух поступает в сеть. При повышении давлении в сети выше настройки клапана минимального давления поршень полностью открывается и остается открытым не создавая дополнительного сопротивления.
На корпусе фильтра тонкой очистки установлены механический (пружинный) предохранительный клапан и разгрузочный соленоидный клапан Y2.
На выходном патрубке клапана минимального давления имеется бонка для присоединения датчика давления сжатого воздуха.
Регулятор температуры в сборе состоит из фланца 1, ТЭНа 2, термостата 3, уровнемера 4 и масляного фильтра 5. Уровень масла контролируется по уровню масла в прозрачной стекле уровнемера 4 в пределах верхней и нижней рисок.
ТЭН предназначен для предварительного подогрева смазочного масла перед пуском установки при низких температурах окружающего воздуха.
Масляный фильтр, установленный на корпусе регулятора температуры, обеспечивает очистку масла от механических примесей. Масло, прошедшее фильтр, поступает на впрыск в компрессор. Масляный фильтр 5 одноразовый, неразборный. Содержит внутри герметичного корпуса клапан перепускной, который защищает фильтрующую штору фильтроэлемента от разрушения при больших перепадах давления вследствие повышенной вязкости масла при низкой температуре окружающей среды или предельной засоренности фильтрующей шторы.
Направление движения потока масла в фильтроэлементе от периферии к центру.
1 - фланец, 2 - ТЭН, 3 - термостат, 4 - уровнемер,5 - масляный фильтр
Теплообменник состоит из масляной и воздушной секций в едином блоке и присоединительных патрубков.
Секции охлаждения масла и воздуха предназначены для отвода избыточного тепла, выделяемого компрессором в процессе сжатия воздуха.
Система автоматики
Работой электродвигателя управляет система автоматики, подающая или снимающая напряжение питания в зависимости от температуры масла.
Система автоматики состоит из соленоидного клапана Y1, аналоговых датчиков температуры TA1 и TA2, аналогового датчика давления TA3, датчиков-реле давления PS, соединяющих трубопроводов и импульсных трубок.
Система автоматики обеспечивает:
подачу управляющего воздуха к пневмоприводу заслонки дроссельного клапана;
открытие заслонки дроссельного клапана и сброс давления из ее пневмопривода при работе установки в режиме нагнетания;
разгрузку внутренних полостей установки до атмосферного давления после остановки привода компрессора;
контроль давления сжатого воздуха (ТА3);
контроль перепада давления сжатого воздуха на масляном сепараторе и подачу управляющего сигнала на блок микропроцессорного устройства при превышении перепада давлений сверх установленного предела (PS);
контроль температуры масловоздушной смеси на выходе из компрессора и подачу управляющего сигнала на аварийную остановку при превышении температуры сверх установленного предела (TA1);
контроль температуры масла в маслоотделителе (TA2) и подачу управляющего сигнала на включение (выключение) ТЭНа подогрева масла.
ТА1, ТА2 - датчик температуры, ТА3 - датчик давления, PS1 - датчик-реле; R1, R2 - предохранители; К1, К2, К3, К4 - реле промежуточное, БП - блок питания, SB1 - выключатель кнопочный, А1 - контроллер, К5 - реле промежуточное. Y1 - дроссельный клапан
Система управления
Назначение
Система управления предназначена для управления, визуального контроля параметров и защитных блокировок, защитного отключения установки при выходе контролируемых параметров за предельно допустимые значения, оперативной световой и аварийной световой сигнализации.
Система управления обеспечивает:
пуск и остановку установки;
световую сигнализацию включения установки в сеть;
световую сигнализацию запуска агрегата;
световую сигнализацию возникновения аварийной ситуации;
аварийный перевод на холостой ход по управляющим сигналам от системы автоматики;
управление соленоидными клапанами системы автоматики при пуске и остановке привода компрессора;
управление работой и индикацию работы подогревателя масла (ТЭН);
защиту от перегрузки по току электродвигателей привода компрессора и вентилятора;
защиту от коротких замыканий в силовых цепях электродвигателей, ТЭНов и цепях системы управления;
защиту от изменения чередования фаз на входе в установку;
нулевую защиту (исключение самопроизвольного пуска установки при внешнем отключении питания и последующем включении);
предупреждающую индикацию о невозможности пуска по одному из контролируемых параметров.
Работа системы управления
Управление работой агрегата возможно с пульта управления блока микропроцессорного устройства или дистанционно от подключенного к блоку микропроцессорного устройства электронно-вычислительного устройства высшего уровня (ЭВМ).
Элементы системы управления располагаются в шкафу управления компрессорного агрегата.
Конструктивно шкаф управления состоит из металлического ящика, ограничивающего доступ к неизолированному электрическому монтажу, монтажной панели с размещенной на ней арматурой системы управления, элементов электрического монтажа и защитного ограждения.
На дверке шкафа управления размещена кнопка включения подогрева масла в маслоотделителе и передняя панель контроллера.
Контроллер предназначен для обработки входных аналоговых и дискретных сигналов и выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства, которыми являются электромагнитные клапана.
Контроллер снабжен энергонезависимым запоминающим устройством большого объема, в котором фиксируется протокол работы компрессора (включения, отключения нормальные и аварийные) и все манипуляции машиниста компрессорной установки (изменения настройки системы управления) в течение длительного времени.
Конструктивно контроллер представляет собой функционально законченное устройство, заключенный в металлический корпус. Контроллер имеет встроенный импульсный источник питания и автономный подогреватель, работоспособен при напряжении питания 80-140В постоянного тока.