- •Системы снабжения предприятий сжатым воздухом
- •"Технологические энергоносители
- •Часть 1
- •Введение
- •1. Общие сведения о системах производства и распределения энергоносителей
- •1.1. Общие понятия и определения
- •1.2. Функции системы прэ и методы их обеспечения
- •1.3. Функции вспомогательных элементов
- •1.4. Показатели эффективности системы
- •2. Общие сведения о Системах воздухоснабжения
- •2.1. Назначение, достоинства и недостатки систем воздухоснабжения
- •2.2. Структура и схемы систем воздухоснабжения
- •3. Характеристика потребителей сжатого воздуха
- •3.1. Области применения сжатого воздуха и энергоемкость его производства
- •3.2. Классификация потребителей
- •3.3. Параметры потребляемого сжатого воздуха
- •4. Режимы воздухопотребления
- •4.1. Определение нагрузок на компрессорную станцию
- •4.1.1. Виды нагрузок
- •4.1.2. Укрупненный метод определения нагрузок на кс
- •4.1.3. Расчетный метод определения нагрузки на кс
- •4.2. Выбор типа, типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции (кс)
- •5. Оборудование и схемы компрессорных станций систем воздухоснабжения
- •5.1. Общие сведения о компрессорном оборудовании
- •5.1.1. Классификация нагнетательных установок и области их применения
- •5.1.2. Поршневые компрессоры
- •5.1.3. Турбокомпрессоры
- •5.2. Технологические схемы компрессорных станций
- •5.2.1. Общие сведения о схемах
- •5.2.2. Технология получения сжатого воздуха на поршневой компрессорной установке
- •5.2.3. Технология получения сжатого воздуха в турбокомпрессорной установке
- •6. Основы теории компрессорных машин
- •6.1. Основные показатели работы (параметры) компрессорных машин
- •6.1.1. Производительность (подача)
- •6.1.2. Удельная работа сжатия
- •6.1.3. Развиваемое давление
- •6.1.4. Термодинамические кпд компрессора
- •6.1.5. Эксергетический кпд
- •6.1.6. Мощность компрессора
- •6.2. Ступенчатое сжатие и его расчет
- •6.2.1. Ступенчатое сжатие в поршневых компрессорах (пк)
- •6.2.2. Ступенчатое сжатие в турбокомпрессорах (тк)
- •6.3. Работа лопаточных машин
- •6.3.1. Основное уравнение турбомашин (уравнение Эйлера) и его анализ
- •6.3.2. Основные свойства турбокомпрессоров
- •7. Основные характеристики компрессоров
- •7.1. Характеристики объемных машин
- •7.2. Характеристики турбокомпрессоров
- •7.2.1. Теоретические характеристики
- •7.2.2. Действительные характеристики тк и их свойства
- •7.3. Определение рабочих параметров компрессорных машин по характеристикам
- •7.3.2. Рабочие параметры объемных машин (на примере пк)
- •7.3.3. Рабочие параметры турбокомпрессоров. Помпаж
- •7.4. Пересчет характеристик турбокомпрессора на другие условия работы
- •7.4.1. Задачи пересчета характеристик
- •7.4.2. Пересчет характеристик тк при изменении начальной температуры
- •7.4.3. Пересчет характеристик тк при изменении частоты вращения ротора
- •8. Регулирование работы компрессорных установок
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Регулирование поршневых компрессоров
- •8.2.1. Регулирование изменением частоты вращения коленчатого вала компрессора
- •8.2.2. Полный или частичный отжим всасывающих клапанов
- •8.2.3. Регулирование присоединением к цилиндру дополнительного объема
- •8.2.4. Регулирование дросселированием на всасывании
- •8.3. Регулирование турбокомпрессоров
- •8.3.1. Регулирование изменением частоты вращения ротора
- •8.3.2. Регулирование тк дросселированием на всасывании
- •8.3.3. Регулирование дросселированием на нагнетании
- •8.3.4. Регулирование поворотом входных направляющих лопаток
- •8.3.5. Регулирование поворотом лопаток диффузора
- •9. Приводы компрессоров
- •9.1. Привод поршневых компрессоров
- •9.2. Привод турбокомпрессоров
- •10. Вспомогательное оборудование компрессорных станций
- •10.1. Загрязнения атмосферного воздуха
- •10.2. Способы очистки воздуха и классификация воздухоочистительных устройств
- •10.3. Основные показатели воздушных фильтров
- •10.4. Влаго- и маслоотделители
- •10.5. Воздухосборники (ресиверы)
- •10.6. Теплообменники (то) компрессорных установок
- •11. Компоновка компрессорных станций
- •11.1. Типы компоновок
- •11.2. Машинный зал, размещение оборудования
- •12. Осушка сжатого воздуха
- •12.1. Способы осушки воздуха
- •12.2. Термодинамические основы осушки охлаждением
- •12.3. Установки для осушки воздуха охлаждением
- •12.4. Адсорбционный способ осушки
- •13. Транспортирование сжатого воздуха
- •13.1. Трубопроводы компрессорной станции
- •13.2. Потери энергии при транспортировке сжатого воздуха
- •13.3. Аэродинамический расчет воздухопровода
- •13.4. Конструкции воздушных сетей
- •14.Повышение эффективности работы систем воздухоснабжения
- •14.1. Повышение работоспособности сжатого воздуха его нагревом перед использованием
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Часть 1
- •420066, Казань, Красносельская, 51
- •420066, Казань, Красносельская, 51
5.2.2. Технология получения сжатого воздуха на поршневой компрессорной установке
Принципиальная схема воздушной поршневой компрессорной установки приведена на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Принципиальная схема двухступенчатой воздушной поршневой компрессорной установки: 1 – воздухозаборное устройство; 2 – воздухоочистительное устройство (фильтр); 3 – расходомерное устройство (обычно не устанавливается); 4 – всасывающий трубопровод; 5 – компрессор; 6 – приводной двигатель; 7 – промежуточный охладитель воздуха (ПО); 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – пусковой, разгрузочный вентиль; 10, 15 – предохранительные клапаны; 11, 17 – запорные задвижки; 12 – концевой охладитель воздуха; 13 – масловодоотделитель; 14 – обратный клапан; 16 – воздухосборник (ресивер); 18 – магистральный воздухопровод или коллектор КС; 19 – продувочный бак.
Процесс получения сжатого воздуха происходит в следующем порядке. При работе компрессора атмосферный воздух проходит через воздухозаборник 1, фильтр 2, где очищается от пыли и капельной влаги, и по всасывающему трубопроводу поступает в 1-ю ступень компрессора 5, где сжимается до промежуточного давления.
Из 1-й ступени воздух нагнетается в промежуточный охладитель (ПО), где он охлаждается, и затем поступает во 2-ю ступень компрессора. Сжатый до конечного давления воздух по нагнетательному трубопроводу поступает в концевой охладитель (ВОК), где осуществляется частичная конденсация паров воды и масла. Охлажденный воздух проходит масловодоохладитель 13, где улавливаются капли воды и масла, и подается в воздухосборник 16. Далее сжатый воздух по магистральному трубопроводу подается в пневмосеть предприятия.
Слив конденсата из концевого охладителя, масловодоотделителя, ресивера осуществляется через продувочный бак 19.
Пусковой разгрузочный клапан 9 и запорная задвижка 11 предназначены для облегчения запуска поршневого компрессора. При пуске разгрузочный клапан 9 открыт, открывается и задвижка 17, задвижка 11 закрыта. Как только электродвигатель разовьет номинальные обороты клапан 9 начинают плавно закрывать, а задвижку 11 открывать (одновременно).
В многоступенчатых компрессорах между всеми ступенями устанавливают промежуточные воздухоохладители. Они позволяют существенно снизить удельные энергозатраты на сжатие и повысить надежность работы оборудования.
Установка запорной арматуры между компрессором и ближайшим по ходу воздуха предохранительным клапаном не допускается.
Охлаждение цилиндров компрессора и ПО может бать как последовательное, так и параллельное.
5.2.3. Технология получения сжатого воздуха в турбокомпрессорной установке
Принципиальная схема турбокомпрессорной установки для получения сжатого воздуха приведена на рис. 5.6.
В отличие от схемы с поршневым компрессором в ней отсутствует маслоотделитель, так как в воздухе нет масла. Не устанавливается также воздухосборник, так как турбокомпрессор в пределах рабочего диапазона характеристики саморегулируется. Кратковременные пиковые нагрузки восполняются аккумулирующей способностью воздухопроводов, имеющих большую емкость. Обязательно расходомерное устройство. Это, как правило, торцевая диафрагма.
При работе компрессора воздух из воздухозаборного устройства через фильтр и дроссельную заслонку поступает в 1-ю секцию сжатия. В секции может быть 1-3 центробежные ступени. После 1-й секции воздух охлаждается в ПО1, то же происходит и в ПО2 после 2-й секции. После последней секции воздух охлаждается в концевом охладителе с целью удаления из него части влаги. На напорной линии обязательны обратный клапан, противопомпажный и пусковой клапаны, запорная задвижка. Обратный клапан препятствует обратному току воздуха и раскрутке компрессора при аварийной остановке агрегата.
На участке между выходным патрубком компрессора и первым предохранительным клапаном по ходу движения воздуха установка запорной арматуры запрещается.
Рис. 5.6. Принципиальная схема трехсекционной воздушной турбокомпрессорной установки:
1 – воздухозаборное устройство; 2 – фильтр (фильткамера); 3 – расходомерное устройство (диафрагма, сопло Вентури); 4 – дроссельная заслонка на всасывании; 5 – компрессор (3-хсекционный); 6 – промежуточные охладители воздуха; 7 – концевой (конечный) охладитель воздуха; 8 – влагоотделитель; 9 – обратный клапан; 10 – запорная задвижка; 11 – пусковой (разгрузочный, выдувочный) клапан; 12 – автоматический противопомпажный клапан; 13 – глушитель шума; 14 – продувочный бак; 15 – магистральный воздухопровод
Перед пуском КУ для разгрузки электродвигателя открывается пусковой клапан 11 и закрывается дроссельная заслонка 4 на всасывании. В заслонке имеется щель или специальный клапан для пропуска небольшого количества воздуха для вентиляции проточной части ротора. В период раскрутки двигателя этот воздух сбрасывается в атмосферу через глушитель шума 13.
При выходе на номинальную частоту вращения ротора компрессора клапан 11 закрывается, а дроссельной заслонкой 4 устанавливают требуемые давление и расход воздуха. При выравнивании давления воздуха за компрессором и в воздушной магистрали 15 самостоятельно открывается обратный клапан 9 и воздух начинает поступать в общий коллектор или непосредственно в магистраль.
Контрольные вопросы
1. Какие нагнетатели относятся к компрессорам?
2. Чем отличаются по принципу действия нагнетатели объемного типа от нагнетателей динамического действия?
3. Почему центробежные и осевые компрессоры называются турбокомпрессорами?
4. Чем определяется тип поршневого компрессора?
5. Что представляет собой крейцкопф поршневого компрессора?
6. Какие типы поршневых компрессоров общего назначения выпускаются для воздушных компрессорных станций в соответствии с ГОСТ 23680-84?
7. Назовите достоинства и недостатки поршневых компрессоров.
8. Назовите преимущества турбокомпрессоров по сравнению с поршневыми машинами.
9. Схемы каких систем входят в состав схемы компрессорной станции?
10. С какой целью организуется промежуточное охлаждение воздуха между ступенями сжатия?
11. Какое мероприятие предусматривается для облегчения запуска поршневого компрессора?
12. Каким образом облегчается запуск турбокомпрессора?
13. Какова роль концевого воздухоохладителя?
14. С какой целью на нагнетательной линии компрессора устанавливается обратный клапан?
15. В каких установках устанавливается водо-маслоотделитель?
16. Где устанавливается расходомерное устройство, измеряющее производительность компрессора?