книги из ГПНТБ / Вьюшин, В. Д. Эксплуатация компрессорных установок
.pdfгде т)„з— полный изотермический к.п.д. компрессора, оп ределяемый по формуле:
где N3ф— эффективная мощность, кв-т, па валу компрес сора, устанавливаемая путем испытаний;
г\э — к.п.д. электродвигателя, определяемый по пас порту, а с учетом нагрузки — по рис. 33.
т)пер— к.п.д. передачи (плоскоременная—0,94—0,98; клнноременная — 0,88—0,98; редукторная — 0,88—0,96)..
Рис. 33. Зависимость к.п.д. электродвигателя от его загрузки: .
1 — постоянный к.п.д. для асинхронных двигателей (ПНТ |
и ПО |
№ |
17—6.1 |
||||
(1616) 103); 2 — к п.д. для |
синхронных |
двигателей серин |
ДСК |
(каталог |
1253); |
||
/Сз ~ коэффициент |
загрузки |
|
р . |
где |
р |
— факти- |
|
электродвигателя, % (100_5), |
ф |
||||||
ческая мощность |
на валу |
двигателя; |
Р и |
мощность |
двигателя |
||
Ри — номинальная |
(определяется по паспорту).
Пример определения мощности двигателя. Имеется асинхронный двигатель мощностью/^ =10 кет т]н = 0,865. Измеренная ваттметром мощность Яг, потребляемая элек-
7 п-зю |
97 |
тродв'игателем из сети, равна 4,5 кет. Требуется опре делить к.п.д. двигателя при данной загрузке и мощ ность Яф на валу двигателя.
Определяем отношение:
4,5
= 0,45.
10,0
Находим на рис. 33 точку пересечения прямой ВВ, соответствующей этому значению, с кривой к.п.д., соответ ствующей номинальному значению для данного электро
двигателя |
при |
у]„ (■?;„ |
=86,5%)- При К3 У» = 100% (см. |
|||
на линии |
АА). |
При |
=82,3%, К3 =37%. |
|||
|
|
Яф = |
4,5 ^ |
= 3,7 |
- |
кет. |
|
|
|
’ 1ЛЛ |
|
|
При значительном отклонении напряжения сети от номинального в значение ъ необходимо внести допол нительные поправки в соответствии с табл. 13.
|
|
|
Таблица 13 |
Относительная |
Изменение к.п.д. при нагрузке двигателя, % |
||
величина |
100 |
75 |
50 |
напряжения, % |
|||
100 |
+ 0 ,5 н -+ 1 ,0 |
Без изменения |
—1,0-ь+2,0 |
90 |
- 2 ,0 |
Без изменения |
+ 1,0ч-+2,0 |
При отсутствии данных по |
испытанию |
компрессора |
полный изотермический к.п.д. -17,13 можно определить по рис. 34. В этом случае в формулу (2) вносят поправки на конечное давление сжимаемого воздуха, загрузку ком прессора, техническое состояние компрессора, определяе мые коэффициентами Кч, Кз, Kt (рис. 34, 35). Коэффи циент Кз зависит от метода регулирования производи тельности компрессора (регулирование переключением на холостой ход и регулирование подключением допол нительного пространства). Коэффициент К4 зависит от степени износа компрессора и колеблется в пределах 1,0—0,9; для нового оборудования он равен 1.
Степень износа определяется фактическим временем работы данного конкретного оборудования между ка-
93
Рис. 34. |
Номограмма |
для определения |
Диз |
|
и поправочного коэф |
||||||
фициента /Cs к |
удельному |
расходу |
|
электроэнергии |
на выработку |
||||||
|
|
|
сжатого воздуха: |
|
|
|
|
||||
1,2 — для |
определения |
изотермического |
КПД |
компрессора |
при 100%-ноП |
||||||
нагрузке |
н давления нагнетания 8 |
и 7 кгс/смг; 3, |
4 — для определения |
попра |
|||||||
вочного |
коэффициента |
КЦпрн |
конечном |
давлении |
сжатого |
воздуха |
6 н 8 |
||||
|
|
|
|
|
кгс/ел3). |
станции над уровнем моря. Л; |
|||||
И — высота расположения компрессорной |
|||||||||||
К— фактическая |
объемная |
производительность |
компрессора, м3/м. |
|
|||||||
питальными |
ремонтами. |
При |
|
этом |
удельный расход |
электроэнергии вначале возрастает менее значительно, чем в конце срока службы (перед капитальным ремон том).
Коэффициент Ki рекомендуется определять с по мощью кривой 4 (рис. 35). Начало кривой соответству ет пуску нового компрессора (или после капитального ремонта) в работу, а конец — плановому времени сдачи в капитальный ремонт. Участок прямой оси ординат меж
ду этими двумя точками |
(О—т) |
делится на части, со |
ответствующие плановому |
числу |
часов работы данного |
конкретного оборудования между капитальными ремон тами.
Эксплуатация компрессоров на различной высоте над
7* |
9 9 |
Рис. 35 |
Номограмма для |
определения поправочных |
коэффициен |
||
тов К?, |
Кз, Kt к |
удельному |
расходу электроэнергии |
па |
выработку |
|
|
сжатого воздуха: |
|
|
|
/•—для |
определения |
поправочного коэффициента К2; 2, 3 —для |
определения |
поправочного коэффициента Кг\ |
4 — для определения поправочного коэффициен |
||
|
та |
КА\ |
|
Р — абсолютное давление воздуха, кгс/см2; V — фактическая объемная произ |
|||
водительность компрессора, м*1мин\ |
Vp — производительность компрессора с |
||
учетом регулирования;. 'Ь—глубина регулирования |
производительности компрес |
||
сора, |
%; |
время, |
час; |
100.
уровнем моря отражается на удельной энергии, потреб ляемой компрессором. Это изменение удельного расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха учитыва ется коэффициентом Кь- Общий коэффициент на ука занные поправки равен:
ка-к а- кь
#0 = |
К, |
(3) |
|
Весовая производительность компрессора изменяется в зависимости от параметров всасываемого воздуха, по-
100
Рис. 36. Зависимость поправочного коэффициента К\ от параметров всасываемого воздуха:
Т\ — абсолютная температура воздуха на всасывании компрессора; В — постоянное давление наружного воздуха, всасываемого компрессором, мм рт. ст.
этому в формулу (2) необходимо внести поправку (рис. 36), которая будет равна:
К, = 2,594 4D-
где Т\ — температура всасываемого воздуха, °К\ В — барометрическое давление всасываемого возду
ха, мм. рт. ст. |
возбуждение |
Удельный расход электроэнергии на |
|
составит: |
|
юоо • Эпр |
|
Кр |
|
где Элр— электроэнергия, потребляемая |
генератором |
возбуждения в час (берется по паспортной мощности, а с учетом загрузки по рис. 33);
1/£р— приведенная номинальная часовая производн-
101
тельность компрессора, нм3/ч, берется из паспорта |
или |
|
по данным замеров после капитального ремонта. |
||
В связи с различными |
техническими данными |
ком |
прессоров и электродвигателей привода удельный |
рас |
|
ход электроэнергии (йПр) |
определяется раздельно |
для |
каждого компрессора.
Удельный расход электроэнергии на привод по ком
прессорной |
станции равен: |
(7np = |
^n p i ' W\ “Ь ^пр2 ' ^ 2 "В ••• + ® п рт ’ Лиц |
где п-2 ...Пт — часть общей производительности, при ходящейся на данный компрессор {п{ -f«2 + ... + /im = l)-
Расход электроэнергии на охлаждение (Qохл):
Qox., = <?{Q'oJ+\Q'oJ± Q'LX'. (4)
где ср — коэффициент, учитывающий двойную перекач ку воды при оборотной (циркуляционной) схеме охлаж дения;
QoX1 — количество воды на промежуточные холодиль ники;
Q0”XJI—количество воды на конечные холодильники; Q"хл— количество воды на рубашки компрессора.
При одинаковых насосах и гидравлических сопротив лениях сетей ср =2. Расход воды на охлаждение ком прессоров и холодильников устанавливается по техниче скому паспорту, при отсутствии этих данных можно поль зоваться соотношением:
25 ч- 35 л/м3,
Qox.i At
где 25-^35 кал/м3— количество тепла, отдаваемого 1 м3 воздуха в промежуточном холодильнике;
Ц — перепад температуры охлаждающей воды в про межуточном холодильнике (5—10°С).
Q L = 0,5 • q ;x1;
= 0,65 (q;x1 + q ;j .
Часовой расход электроэнергии, квтч, на охлажде ние составляет:
102
|
|
'Зохл |
"■ < ?о х л |
|
|
||
|
|
|
|
‘ ^пер |
|
||
|
|
102 •’ll, ' |
|
||||
где |
Н — напор, создаваемый |
насосом, м |
вод. ст.; |
||||
(Зохл— секундный расход |
воды, м3/ч; |
загрузки |
|||||
у;, |
— к.п.д. |
электродвигателя |
(с |
учетом |
|||
определяется по рис. 33); |
|
|
|
по формуле: |
|||
т|н |
— к. п. д. |
насоса, определяемый |
|||||
|
|
— |
/Ч и |
1", |
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
||
|
|
|
0,4 + Q , 6/ |
|
|
Здесь Vh — к.п.д. насоса при номинальной загрузке (из паспорта);
/ — коэффициент загрузки насоса.
Удельный расход электроэнергии на охлаждение равен:
|
|
|
|
|
1000 • 3ох;1 |
|
|
Удельный |
расход |
электроэнергии |
на |
собственные |
|||
нужды: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
_ |
1000-Э', |
|
|
|
|
|
с/Сн —-------------- , |
|
|
||
|
|
|
|
|
Уг |
|
|
где |
— годовой расход |
электроэнергии на собствен |
|||||
ные нужды |
(статистические данные) с учетом вновь |
||||||
установленного |
оборудования; |
станции (статисти |
|||||
W — годовая |
производительность |
||||||
ческая) . |
|
|
|
|
|
|
|
При отсутствии этих данных удельный расход |
|||||||
электроэнергии |
на |
собственные нужды |
принимается |
||||
равным |
1% |
от |
расхода |
на привод. |
|
|
Общий удельный расход электроэнергии на выработ ку 1000 нм3 сжатого воздуха составляет:
(I — Япр +Цохл + ^сн-
Повышение производительности компрессорной стан ции без установки дополнительных компрессоров может быть достигнуто за счет механического наддува. В ка честве нагнетателей обычно используются центробежные
103
вентиляторы высокого давления пли воздуходувки. В этом случае схема компрессорной установки несколь ко изменяется. Степень наддува зависит от температуры воздуха перед компрессором и его давления после ком прессора. Чем ниже температура всасываемого компрес сором воздуха и выше его конечное давление, тем мень ше возможная степень наддува. При температуре воздуха
перед компрессором |
-^ЗОХ и конечном давлении 8 абс. |
||
атм возможная степень наддува равна 1,4. |
В этом случае |
||
производительность |
увеличится |
на 43%. |
При конечном |
давлении 7 абс. атм возможная |
степень |
наддува сос |
тавит 1,5, а рост производительности 54%. При сниже нии температуры воздуха перед компрессором до 0°С (применение специального охлаждения в летний период) степень наддува снизится до 1.2. а прирост производитель ности до 17% при давлении 8 абс. атм. Таким образом, более высокий эффект от наддува наблюдается в летний
период эксплуатации компрессорного |
оборудования |
(рис. 37). |
необходимо в |
Применяя наддувающие устройства, |
расчет удельных норм расхода электроэнергии на выра ботку сжатого воздуха вмести дополнительные поправки на расход энергии данными машинами.
При использовании в качестве наддувающего устрой ства вентилятора часовой расход электрической энергии на его привод равен:
10- • \ ■V P • Ъ
где VB — приведенная производительность вентилятора.
нм3/сек;
Р — напор, создаваемый вентилятором, кгс/м2; т(в — к.п.д. вентилятора.
Удельный расход энергии на привод вентилятора:
, _ 1000 ' Зпс„т Ьиспт---------•
' пр
При наддуве компрессора воздуходувкой формула расчета требуемой мощности для вентилятора неприем лема, так как в этом случае работа при сжатии воздуха расходуется исключительно на нагревание воздуха и ох лаждающей воды. '
Рис. 37. Влияние степени наддува (е) и температуры наружного воздуха на удельный расход электриче ской энергии на выработку сжатого воздуха и произ
водительность компрессора:
/ — температура |
наружного |
воздуха |
t ■=0°С; 2 — температу |
|||
ра наружного воздуха |
t — +30°С; 3 — температура |
наружного |
||||
воздуха |
20°С. (За 100% |
взят расход электрической энер |
||||
гии при |
работе |
компрессора |
при 0°С |
без наддува.) |
G — коэф |
фициент увеличения производительности (весовой) компрессора;
’i—расход электрической энергии, %; |
е — степень повышения |
давления на всасывании |
компрессора. |
В связи с тем, что в центробежных воздуходувках от вод тепла в процессе сжатия очень мал, при расчетах необходимо пользоваться формулой для определения количества затрачиваемой работы при изоэнтропном сжатии, а также формулой, определяющей изоэнтропный к. п. д.
Величина изоэнтропной работы /а на сжатие 1м3 воздуха (рис. 38) равна:
Рис. |
38. Зависимость |
величины |
изоэнтропной |
работы на сжатие |
|
1 м3 |
воздуха (/а ) от давления |
воздуха |
перед |
воздуходувкой (Я0) |
|
|
и |
давления |
наддува |
(Pi), |
|
ИЛИ
|
Ь - 3,5 . 10- . Р . . [ ( £ ) “ ■ - ! } |
|
|||
где |
Р0— абсолютное |
давление |
всасываемого |
воздуха, |
|
кгс/см2-, |
|
|
|
|
|
|
Pi — абсолютное |
давление |
воздуха |
после |
воздухо |
дувки, кгс/см2; |
|
|
|
|
|
|
к — показатель степени политропы при изоэнтропном |
||||
процессе сжатия. |
|
|
|
|
|
|
Удельный расход энергии на привод воздуходувки: |
||||
|
|
U • |
Ко |
|
|
|
367,2 - г, - » |
'пер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
•'ia — изоэнтропный к.п.д.; |
0,96—0,98; |
|||
|
У\» — механический к.п.д., равный |
106