Глава 1. Оценка надежности работы электрооборудования компрессорной установки
1.1. Устройство, принцип работы, назначение компрессорной установки
Компрессорная установка представляет собой совокупность устройств, которые устанавливаются единично или группами и снабжаются вспомогательным оборудованием и приборами, необходимыми для их нормальной эксплуатации.
Основным элементом такой системы является компрессор.
Компрессор - это технический агрегат, предназначенный для перемещения, сжатия или повышения давления газообразных сред.
Установки для повышения давления широко применяются в различных областях народного хозяйства. Они являются основой технологического оборудования для химического производства, применяются в транспортировании природного газа, а также при добыче нефти и газа.
Стационарные компрессорные установки широко применяются на промышленных предприятиях в основном для обслуживания заданных технологических процессов. Зачастую такие установки полностью автоматизированы и снабжены специальной аппаратурой, которая информирует оператора о изменении режима работы.
Все компрессоры независимо от принципа действия подразделяются по основным эксплуатационным параметрам – давлению и подаче. Подавлению различают компрессоры: низкого давления – 0,2–1,0 МПа; среднего давления -1–10 МПа; высокого давления – 10–100 МПа.
По значению подачи компрессоры подразделяются на малые (до 0,015 м^3 /с), средние (от 0,015 до м3/с) и крупные (свыше 1,5 м3/с).
По принципу действия компрессоры подразделяются на несколько типов:
воздушный или объёмный,
поршневой,
винтовой.
Воздушный или объёмный компрессор используется для перекачивания порций газа строго фиксированного объёма. Принцип работы такого агрегата основан на попеременном заполнении газом определенной камеры компрессора с последующим вытеснением газа далее в магистраль.
Винтовой компрессор оборудован двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую. Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание.
В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания и происходит вытеснение газа.
Поршневой компрессор обеспечивает перемещение газа благодаря возвратно-поступательному движению поршня в цилиндре по двухтактному принципу впуск, затем выпуск газа без какого-либо сжатия.
Этот тип компрессоров очень широко распространен в промышленности. Компрессоры этого типа наиболее многочисленны, так как обладают рядом преимуществ – высоким КПД, возможностью достижения высоких давлений в одной установке, приспособленностью к работе на переменных режимах, ремонтопригодностью, простотой эксплуатации и обслуживания и т.п., в соответствии с рисунком 1.
1 – блок поршневой; 2 – электродвигатель; 3 – шкив; 4 – ремень;
5 – ресивер; 6 - защитное ограждение; 7 – пресосстат; 8 – выключатель; 9 – манометр;10 – клапан предохранительный; 11 – воздухопровод;
12 – клапан обратный; 13 – конденсатоотводчик; 14 – кран;
16 – платформа; 17 – амортизаторы; 18 – пульт управления;
19 – вводной выключатель; 20 – сигнальная лампа; 21 – выключатели
Рисунок 1 - Общий вид компрессора ABT 500 – 1700 B
Блок поршневой предназначен для выработки сжатого воздуха. Смазка трущихся поверхностей деталей блока поршневого осуществляется разбрызгиванием масла, в соответствии с рисунком 2.
Рисунок 2 – Блок поршневой
Электродвигатель предназначен для привода блока поршневого, в соответствии с рисунком 3.
Рисунок 3 – Электродвигатель асинхронный трёхфазный АИР100L4У
Ресивер служит для сбора сжатого воздуха, устранения пульсации давления, отделения конденсата; является корпусом, на котором смонтированы узлы и детали компрессора, в соответствии с рисунком 4.
Рисунок 4 – Ресивер компрессора
Защитное ограждение предохраняет от случайного прикосновения к движущимся частям привода установки.
Пресосстат служит для обеспечения работы компрессора в автоматическом режиме, поддержания давления в ресивере в заданном диапазоне, в соответствии с рисунком 5.
Рисунок 5 – Прессостат
Выключатель предназначен для пуска и остановки компрессора.
Манометр предназначен для контроля давления в ресивере, в соответствии с рисунком 6.
Рисунок 6 – Манометр
Клапан предохранительный служит для ограничения максимального давления в ресивере и отрегулирован на давление открывания, превышающее давление нагнетания не более чем на 10%. Клапан обратный обеспечивает подачу сжатого воздуха в направлении от блока поршневого к ресиверу, в соответствии с рисунком 7.
Рисунок 7 – Клапан предохранительный
Конденсатоотводчик предназначен для удаления скопившегося в ресивере конденсата и масла. Кран предназначен для подачи воздуха потребителю, в соответствии с рисунком 8.
Рисунок 8 – Конденсатоотводчик
Регулятор давления служит для уменьшения давления до требуемого рабочего в подсоединенных пневматических инструментах и является дополнительным устройством, в соответствии с рисунком 9.
Рисунок 9 – Регулятор давления
Пульт управления компрессоров ABT 500-1700 B обеспечивает поочередный пуск электродвигателей, в соответствии с рисунком 10.
Рисунок 10 – Пульт управления
Вводной выключатель предназначен для включения питания компрессора.
Сигнальная лампа указывает на готовность компрессора к работе.
Выключатели служат для отключения, в случае необходимости, одного из электродвигателей.
Устройство и состав компрессорной установки представлены на рисунке 11.
1 – охладитель; 2 – компрессор; 3 – фильтр; 4 – маслоуловитель;
5 – ресивер; 6,7 – коллекторы холодной и сбросной воды
Рисунок 11 – Общее устройство компрессорной установки
Основным оборудованием являются компрессор с двигателем, маслоотделитель, охладители и ресивер (воздушный баллон). Вспомогательное оборудование включает фильтр на всасывающей трубе компрессора, предохранительные клапаны и контрольно-измерительную аппаратуру.
Каждый компрессор снабжается ресивером (воздушным или газовым баллоном), основное назначение которого состоит в выравнивании кратковременных колебаний давления в воздухопроводах.
Кроме того, ресивер служит для отделения влаги и паров масла из газа – с этой целью устанавливают сепарирующие устройства.
Ресиверы помещают снаружи помещения, потому что они взрывоопасны.
Кроме того, в устройство компрессорной установки входят охладители газа. Они располагаются между ступенями компрессоров, и обычно представляют собой трубчатые вертикальные или горизонтальные теплообменники. В компрессорных установках небольшой производительности они располагаются непосредственно на цилиндровом блоке компрессора, в соответствии с рисунком 12.
Рисунок 12 – Охладитель газа
Схема компрессорной установки большой производительности позволяет расположить охладители вблизи компрессоров как отдельно стоящие аппараты.
С целью очистки газа, подаваемого компрессором и для поддержания в чистоте проточной полости, на всасывающей трубе компрессора ставят газовый фильтр, в соответствии с рисунком 13.
Рисунок 13 – Газовый фильтр
Ранее применялись главным образом матерчатые фильтры. В настоящие время устанавливают масляные фильтры.
Они представляют собой цилиндрические или прямоугольные замкнутые резервуары, наполненные рыхлым материалом (металлическая стружка, кольца Рашига), смоченным в вязком масле. Поток газа, проходящий через слой такого материала, хорошо очищается от пыли.
Процедура промывки и регенерация фильтра очень просты, а сам он надёжен в эксплуатации.
Маслоотделители располагают между ступенями компрессора за охладителями. Их назначение – удалять из газа, подаваемого компрессором, взвешенные капельки масла, использованного в предыдущей ступени, в соответствии с рисунком 14.
Рисунок 14 – Маслоотделитель
Действие маслоотделителей основано на выбрасывании частичек масла из потока под действием сил инерции, возникающих при изменениях движения газа. Маслоотделители бывают с рыхлой засыпкой как у воздушных фильтров или в виде цилиндрических центробежных аппаратов – циклонов.
Предохранительные клапаны устанавливаются между ступенями компрессора на промежуточных охладителях и ресивере. Их назначение состоит в предохранении установки от чрезмерного повышения давления. Предохранительные клапаны бывают грузовыми и пружинными.
Коммуникация компрессорной установки состоит из системы газопроводов и трубопроводов охлаждающей воды.
Большое значение для правильной эксплуатации компрессорной установки имеет контрольно-измерительная аппаратура, по показаниям которой судят о правильности работы установки.
В состав компрессорной установки входит и контрольно-измерительное оборудование.
Манометры устанавливают на промежуточных охладителях и ресивере для наблюдения за давлением газа, подаваемого компрессором. Для контроля за давлением масла в системе смазки ставится манометр на напорном патрубке масляного насоса.
Система охлаждения компрессорных установок состоит из коллекторов холодной и сбросной воды, в соответствии с рисунком 15.
Рисунок 15 – Коллекторы воды
Давление охлаждающей воды контролируется по манометру на коллекторе, от которого проводят водопроводы к отдельным компрессорам.
Охлаждение компрессорных установок осуществляется с помощью воды, наличие которой в системе обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.
Обязательному контролю подлежат температуры воздуха перед каждым охладителем и за ним, а также конечная температура газа на выходе из компрессора: контролируются температуры охлаждающей воды в коллекторе и на выходе из рубашек цилиндров и всех охладителей.
В мелких установках контроль за температурой осуществляется ртутными термометрами, поставленными в гильзы с маслом.
В крупных компрессорных установках показания всех контрольно-измерительных приборов компрессоров передаются дистанционно на центральный щит. Сюда же поступают показания электрических приборов, контролирующих мощность, потребляемую электродвигателями компрессоров, а также показания расходомеров компрессоров.
Работа компрессорной установки состоит из нескольких последовательных этапов.
Во время всасывания воздух через воздушный фильтр попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени.
После сжатия в цилиндре, воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель.
Охлажденный в охладителе воздух направляется в цилиндр второй ступени и так далее пока не дойдет до последнего охладителя.
Далее воздух попадает на маслоудалитель, в котором конденсат и масло удаляются методом периодической продувки.