- •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
7.3. Определение рабочих параметров компрессорных машин по характеристикам
7.3.1. Характеристики сети
Компрессор работает на потребителя через сеть. Сетью называют совокупность устройств, предназначенных для транспортирования воздуха или газа.
Каждая сеть характеризуется определенной зависимостью между расходом Qси давлениемPс, которое необходимо иметь в начале сети для реализации этого расхода. Зависимостьназывается характеристикой сети и может быть выражена уравнением:
, (7.1)
где Pк – необходимое давление в конце сети (у потребителя с постоянным противодавлением);s– сопротивление коммуникаций сжатого воздуха;Qс– объемный расход воздуха.
Зависимость (7.1) представляет собой уравнение параболы, графическое отображение которой представлено на рис. 7.4.
Рис. 7.4. Характеристика сети при различных значениях ее сопротивления: s0<s1<s2
Чтобы сеть пропустила расчетный расход Qс.р,в начале сети с сопротивлениемs0необходимо создать давлениеPс.р.При этом у потребителя (т.е. в конце сети) будет поддерживаться постоянное давлениеPк.
Изменение сопротивления сети (прикрытие задвижек на ней) вызывает изменение характеристики, т.е. изменяется ее крутизна (s0<s1<s2).
Рабочие параметры любой компрессорной машины определяются точкой пересечения характеристики компрессора с характеристикой сети.
7.3.2. Рабочие параметры объемных машин (на примере пк)
Пример нахождения рабочих параметров поршневого компрессора, работающего на сеть, приведен на рис. 7.5.
Наложим на характеристику компрессора (при n2)характеристику сети c полностью открытой задвижкой и общим сопротивлениемs1(в одинаковом масштабе по осям диаграммы).
Рис. 7.5. Характеристики компрессора и сети, работающих совместно: а – диаграммы характеристик при различных значениях nиs; б – схема системы: 1– воздухозабор; 2 – компрессор; 3 – задвижка; 4 – магистраль; 5 – коллектор сжатого воздуха у потребителя
Точка пересечения аопределяетрабочий режимсистемы (рабочая точка). Компрессор в этом режиме развивает давлениеPа, а его производительность равна расходу воздуха через сетьQа.
Прикроем задвижку 3. Сопротивление сети станет s2>s1. Точка пересечениябопределяет новый режим. Давление нагнетания вырастет (Pб>Pа), а расход воздуха останется практически неизменным (QбQа). То же будет наблюдаться при дальнейшем прикрытии задвижки (см. точкув).
Таким образом, очевидно, что с помощью задвижки на линии нагнетания невозможно регулирование производительности поршневого компрессора. С ростом сопротивления сети увеличиваются степень повышения давления в компрессоре и потребляемая мощность, но вся дополнительно затрачиваемая мощность будет срабатываться на дросселе (задвижке).
7.3.3. Рабочие параметры турбокомпрессоров. Помпаж
Методика определения рабочих параметров ТК представлена на рис. 7.6.
Известны характеристика компрессора (при n=const) и характеристика сети с открытой задвижкой на нагнетании (с сопротивлениемs1).
На характеристику ТК наложим характеристику сети. Точка пересечения характеристик (точка а)определяет рабочий режим системы. Координаты этой точки и есть рабочие параметры компрессора –PаиQа.
При правильном выборе компрессора под заданную сеть точка адолжна совпадать или быть вблизи расчетной точки. В таком случаеQа=Qраси.
Если начать прикрывать задвижку 5, то сопротивление сети начнет возрастать (s1<s2<s3) и рабочая точка начнет перемещаться по характеристике ТК влево. При этом производительность компрессора будет снижаться (Qа>Qб>Qви т.д.), а развиваемое давление будет расти (Pа<Pб<Pви т.д.).
Рис. 7.6. Характеристики турбокомпрессора и сети работающих совместно: а – диаграммы характеристик ТК и сети; б – схема системы воздухоснабжения: 1 – воздухозабор; 2 – дроссельная заслонка на всасывании; 3 – турбокомпрессор; 4 – автоматический противопомпажный клапан; 5 – задвижка на нагнетании; 6 – коллектор сжатого воздуха у потребителя
В какой-то момент рабочая точка достигнет критической (точка к), в которой давление достигает максимумаPмакс, а производительность минимумаQмин. При дальнейшем увеличенииsнаступаетпомпажный режим. Он заключается в следующем.
Если еще увеличить сопротивление сети (например, s4), характеристика сети пройдет левее критической точкик (рабочая точкаг). Компрессор начнет развивать давление меньше, чем установилось ранее в сети, т.е.Pг<Pк. Воздух перестанет поступать из компрессора в сеть, так как не сможет преодолеть противодавления. В результате расход упадет до нуля, т.е. рабочая точка переместится в положениед. Это так называемый холостой ход,Pд– давление холостого хода.
Через некоторое время давление в сети упадет из-за потребления воздуха и оно станет меньше, чем Pд. Компрессор возобновит подачу с этим давлением. Рабочая точка переместится в положениеена характеристике ТК. Поскольку сеть не способна пропустить расходQепри давленииPена входе, то рабочая точка начнет быстро перемещаться влево, достигнет положенияги все повторяется.
Появляется пульсационный режим подачи. Амплитуда и частота пульсаций будет зависеть от величины развиваемого давления и аккумулирующей способности сети.
Это явление называется помпажом. Такой режим работы может за несколько секунд разрушить компрессор и поэтомунедопустим. Для его предотвращения устанавливают специальный автоматический противопомпажный клапан, который в нужный момент открывается и выпускает излишки воздуха из сети.