Учебное пособие 800263

где Q - количество тепла, подлежащее отводу от охладителя, Вт;

t1' - температура воды, поступающей в охладитель в са-

мый жаркий месяц, °С;

t'2 - температура воды, выходящей из охладителя, °С:

t'2 t1' (10 15) .

Если отсутствует расчет конечного охладителя, приближенно можно принять расход в 2-2,5 л/м3 при давлении воздуха 0,6-0,8 МПа.

Для каждого агрегата определяются:

-часовой расход воды по сменам;

-суточный расход;

-часовой расход при одновременной работе всего установленного оборудования, на который рассчитывается вся система водоснабжения компрессорной станции;

-удельный расход воды на 1 м3 воздуха.

Величину удельного расхода воды на охлаждение 1 м3 воздуха, кг/м3, находят по формуле:

ных охладителей, кг/м3; ВР - расход воды на охлаждение рубашек компрессора,

кг/м3;

ВК.ОХЛ - расход воды на охлаждение конечных охлади-

телей, кг/м3.

В обычных компрессорных установках с давлением сжатого воздуха 0,6-0,8 МПа расход воды на воздухоохладители, ВОХЛ , кг/м3,можно с достаточной степенью точности опре-

делять по эмпирической формуле:

60

где t - разность температур воды на входе и выходе из охладителя, зависящая от величины и чистоты поверхности охладителя и его конструкции.

Общий расход охлаждающей воды для многоступенчатых компрессоров во многом зависит от разности температур воды до и после охладителя и от конечного давления сжатия.

4.3. Выбор системы водоснабжения и водоохлаждающих устройств

В зависимости от расхода воды, принятого источника водоснабжения и взаимного расположения источника и компрессорной станции применяются прямоточная или оборотная (циркуляционная) системы водоснабжения.

Прямоточной называется такая система водоснабжения, при которой вода из заводского водопровода, реки или озера подается однократно в компрессоры и охладители воздуха и затем выпускается в канализацию или возвращается в реку или озеро.

Прямоточная система водоснабжения находит применение при наличии достаточно больших источников производственного водоснабжения, сравнительно низкой стоимости воды и незначительном ее расходе.

Циркуляционной или оборотной системой водоснабжения называется такая система, при которой вода из водопровода, реки или озера используется многократно. При оборотной системе вода из компрессоров и охладителей воздуха направляется в охлаждающее устройство и после охлаждения подается насосами в компрессоры и охладители. Эта система водо-

61

снабжения применяется при недостатке и высокой жесткости воды, большом ее расходе и стоимости.

Вкаждом отдельном случае вопрос выбора системы водоснабжения должен решаться особо на основе сравнительных технико-экономических расчетов.

Взамкнутом цикле оборотной системы водоснабжения происходят потери воды вследствие испарения, разбрызгивания, фильтрации и т. д. Сооружения системы должны быть такими, чтобы потери не превышали 7% от расхода воды: при больших потерях система становится неэкономичной.

Оборотная система водоснабжения состоит обычно из трех элементов:

- насосной станции; - охлаждающего устройства;

- промежуточных сооружений (колодцев теплой и холодной воды, резервуаров и водоводов).

Вкачестве охладителей в оборотных системах применяются: пруды-охладители, брызгальные бассейны, градирни открытые брызгального или капельного типов, башенные градирни с естественной тягой воздуха с капельным, пленочным

исмешанным (капельно-пленочным) типом оросителя, а также вентиляторные градирни с искусственной циркуляцией воздуха.

Вохладительных устройствах охлаждение воды происходит вследствие ее частичного испарения и непосредственной отдачи тепла более холодному воздуху. Охладительные уст-

ройства целесообразно сооружать при производительности компрессорной станции более 30 м3/мин или при расходах воды более 20 м3/час. Емкость бассейна должна быть не менее 2- 2,5 часовой потребности компрессорной станции в охлаждающей воде.

При выборе типа и размеров охладителя необходимо учитывать:

62

-месячный график тепловой нагрузки (максимальной, средней, минимальной) на охладитель;

-технологические требования к температуре охлажденной воды;

- условия работы охладителей (постоянная работа или работа с сезонными или суточными перерывами);

-метеорологические условия;

-условия площадки строительства (размеры и застроенность ее, а также геологические и гидрогеологические условия).

Кроме того, выбор типа охладителя в каждом отдельном случае зависит также от количества, качества и стоимости добавочной воды, наличия и стоимости строительных материалов, а также сроков строительства.

Брызгальные бассейны также нецелесообразно приме-

нять для охлаждения компрессорных установок, у которых расход воды на охлаждение не превышает 500 м3/час.

Башенные градирни могут применяться как при малых (до 70 м3/час), так и при больших расходах охлаждаемой воды (до 1500 м3/час); они обеспечивают более устойчивый охладительный эффект при возможности установки их на застроенной территории.

Из охладительных устройств наибольшее применение в системах водоснабжения компрессорных станций имеют градирни, которые обладают следующими преимуществами по сравнению с прудами-охладителями и брызгальными бассейнами:

-независимость охладительного эффекта от наличия

ветра;

-более высокий охладительный эффект, чем у брызгальных бассейнов;

-меньшая площадь по сравнению с прудами и брызгальными бассейнами;

63

-меньшие потери воды, чем у брызгальных бассейнов. Наряду с этим градирни имеют также и недостатки:

-более высокая стоимость сооружения, чем брызгальных бассейнов;

-повышенные расходы по текущему ремонту;

-меньший срок службы;

-более сложная эксплуатация, чем брызгальных бассейнов и прудов (борьба с обледенением, необходимость регулирования температуры воды).

При выборе типа градирни для конкретных условий следует рекомендуются к использованию типовые вентиляторные и башенные градирни, предназначенные для охлаждения незагрязненной оборотной воды с концентрацией взвешенных веществ не более 40-50 мг/л

Вентиляторные градирни рекомендуется применять

при:

-невысокой стоимости электроэнергии (в случае круглосуточной работы градирни);

-кратковременной продолжительности ежесуточной работы градирни;

-необходимости глубокого охлаждения оборотной

воды, т. е. при разности температур охлажденной воды и наружного воздуха не менее 3,5-4°;

- стесненности участка, отводимого для строительства градирни.

Размещение брызгальных бассейнов и градирен на площадке промышленного предприятия следует производить из условий обеспечения наименьшей протяженности циркуляционных трубопроводов и каналов и соблюдения допустимых расстояний между охладителями и сооружениями. Расстояния между водоохладителями и зданиями или сооружениями во избежание увлажнения или обледенения должны приниматься согласно СНиП.

64

4.4. Принципиальные схемы оборотного водоснабжения компрессорных станций

На компрессорных станциях применяются одноконтурные и двухконтурные схемы систем оборотного водоснабжения (рис. 7)

Рис. 7. Схемы оборотного водоснабжения:

а- одноконтурная с разрывом струи; б – одноконтурная без разрыва струи;

в– двухконтурная с расширительным сосудом; г – двухконтурная без расширительного сосуда; 1 – охлаждаемый агрегат; 2 – сливная воронка; 3 – колодец сбора нагретой воды; 4 – насос циркуляционной воды;

5 – градирня; 6 – расширительный сосуд; 7 – теплообменник; 8 – колодец первичной охлажденной воды; 9 – трубопровод добавочной воды;

10 – устройство сброса воды в канализацию

Одноконтурные схемы могут выполняться с разрывом струи на сточном водопроводе: с воронкой или колодцем (рис. 7а) и без разрыва струи (рис. 7б).

Двухконтурная схема системы охлаждения - это схема с двумя теплоносителями (рис. 7в и 7г). В первом контуре

65

системы охлаждения компрессоров и сжатого воздуха и охладителях циркулирует определенное количество первичной воды.

Охлаждение первичной воды осуществляется в поверхностном теплообменнике вторичной водой. В такой схеме первичный контур является всегда циркуляционным. Схема вторичного контура и температурный перепад могут быть различными, они не влияют на работу компрессора. Во вторичном контуре может применяться морская вода и вода любого качества: на работу компрессора она не оказывает влияния.

Двухконтурные схемы по сравнению с одноконтурными имеют следующиепреимущества:

-обеспечивают чистоту поверхности охлаждаемого компрессора и охладителей воздуха;

-позволяют повысить температуру охлаждающей во-

ды;

-делают излишней химическую очистку даже при низком качествеохлаждающейводы;

-способствуют уменьшению расхода воды на охлаждение компрессоров.

66

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРОВ И ДАВЛЕНИЯ НАГНЕТАЕМОГО ВОЗДУХА

5.1. Общие положения

Экономичность работы компрессорной станции в значительной мере зависит от правильного использования производительности установленных на станции компрессоров.

Производительность компрессора, измеряемая за нагнетательным патрубком, зависит от расхода воздуха пневмоприемниками, подключенными к сети воздухопроводов. Например, если расход воздуха в сети больше производительности компрессора, то давление воздуха у нагнетательного патрубка компрессора снижается и в первый момент производительность компрессора повышается. Когда расход воздуха в сети меньше производительности компрессора, давление воздуха у нагнетательного патрубка компрессора возрастает.

В подавляющем большинстве пневмосистем общепромышленного назначения необходимо поддерживать рабочее давление на определенном уровне, гораздо реже потребителю сжатого воздуха необходим постоянный расход. В соответствии с такими требованиями КС оснащаются устройствами для регулирования постоянного давление или постоянного расхода, а иногда и обоими видами.

Регулирование постоянного давления в сети возможно путем изменения:

-количества работающих компрессоров;

-производительности компрессоров;

-времени работы компрессора.

67

5.2. Способы регулирования

По характеру изменения производительности различают следующие виды регулирования;

-прерывистое, осуществляемое периодическим прекращением подачи;

-ступенчатое;

-плавное.

В зависимости от места приложения различают:

-регулирование воздействием на привод;

-регулирование воздействием на коммуникации;

-регулирование изменением конструкции компрессора. Следует отметить, что перечисленные ниже отдельные

способы и методы регулирования, как правило, являются частью комплекса по мер по приведению в соответствие нагрузки на КС и выработки СВ.

5.2.1. Регулирование воздействием на привод

Существует два вида регулирования, основанных на принципе воздействия на привод; периодические остановки компрессора и изменение частоты вращения.

Регулирование периодическими остановками ком-

прессора. Этот вид регулирования характеризуется прерывистым изменением производительности и осуществляется двумя способами; остановками двигателя и отсоединением компрессора от двигателя.

Регулирование путем остановок двигателя произво-

дится при электрическом приводе мощностью до 250 кВт и только для асинхронных двигателей. При прямом пуске компрессоров мощностью более 250 кВт с синхронными электродвигателями, помимо высоких пусковых токов, наблюдается интенсивный износ подшипников и зубчатого зацепления ре-

68

дуктора. Поэтому заводы-изготовители ограничивают число подобных запусков.

Основное преимущество данного способа заключается в том, что с прекращением подачи компрессора полностью прекращается расход энергии. Запуск и остановку осуществляют управляемые автоматически пусковые устройства.

Наряду с простотой управления для этого способа характерно резкое изменение параметров тока в сети и ограничение на частоту включений по условиям нагрева и прочности изоляции электропривода. Частота включений электропривода зависит:

-от емкости пневмосети (главным образом от емкости ресивера);

-от установленного диапазона регулируемого давления;

-от режима отбора воздуха из сети.

Она оказывается наибольшей тогда, когда расход воздуха из сети составляет половину производительности компрессора.

Время цикла при повторно-кратковременном режиме для асинхронных электродвигателей мощностью до 250 кВт, как правило, не должно превышать 10 мин (6 включений в час). На это время рассчитывается тепловой режим двигателя при его конструировании. 11еболыние асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт иногда запускают по схеме «звезда/треугольник», при этом пусковой ток снижается в 4 раза от максимального тока. Частота включений при этом запуске не превышает 30 в час. Электродвигатели с фазным ротором включают с помощью пускового реостата с максимальной частотой включений 15 в час.

Регулирование отсоединением компрессора от двига-

теля имеет преимущество в том, что пуск компрессора не вызывает таких толчков тока в сети, как совместный пуск с элек-

69