книги из ГПНТБ / Вьюшин, В. Д. Эксплуатация компрессорных установок

потери мощности. При уменьшении клапанов на один всасывающий и нагнетательный в каждой полости ци­ линдра второй ступени потеря мощности увеличивается

полного комплекта. С целью увеличения производитель­ ности компрессора следует ликвидировать по одному нагнетательному клапану каждой полости цилиндра первой ступени и вставить болванку по форме отверстия.

При большом количестве компрессоров, одинаковых по производительности, но с различной конструкцией всасывающих и нагнетательных клапанов, приходится иметь большое количество запасных клапанов, что усложняет эксплуатацию компрессорной станции. Путем унифицирования крепления клапанов в цилин­

монт. Такие промежуточные холодильники имеют уве­ личенное гидравлическое сопротивление по воздуху и пониженную тепловую характеристику, вследствие чего повышаются затраты электроэнергии на выработку сжатого воздуха и увеличивается температура воздуха после компрессора. Поэтому цилиндры обеих ступеней необходимо повернуть на 135° вокруг оси и сверху уста­ новить холодильник.

Кроме того, существующие промежуточные холо­ дильники на компрессорах типа 55В и 2ВГ являются

одноходовыми по охлаждающей воде и выполнены без буферных емкостей по воздуху, что приводит к недоохлаждению сжатого воздуха после первой ступени,

•40

Рис. 12. Модернизированный промежуточный холо­ дильник:

увеличению отложений накипи в трубках и пульсаций давления в промежуточном холодильнике и отрицатель­ но влияет на удельный расход электроэнергии. Проме­ жуточные холодильники такой конструкции целесо­ образно переделать на пятиходовые по воде с дополни­ тельными входными и выходными буферными емкостями по воздуху (рис. 12). В результате резко улучшится охлаждение воздуха после первой ступени и представит­ ся возможность почти в течение всего года работать без конечных холодильников при температуре нагнета­ ния после второй ступени не более 120°С. Температур­ ный перепад по охлаждаемому воздуху увеличится до 90—100°С, значительно снизится температура воздуха перед второй ступенью компрессора (до 32—38°С), а также уменьшится расход электроэнергии на перекачку воды на конечные и промежуточные холодильники, на сжатие во второй ступени, а за счет повышения темпе­ ратуры воздуха в сети завода снизится общий расход сжатого воздуха.

ИЗМЕНЕНИЕ СХЕМ КОММУНИКАЦИИ

На компрессорных станциях сжатый воздух часто вырабатывается при двух уровнях давления: 6,5—7,0 и 7,5—8,5 бар. Более высокое давление бывает необхо­

.41

излишки сжатого воздуха в общую заводскую сеть. Вследствие большой аккумулирующей способности за­ водской сети этот перепуск не повлияет на изменение давления в сети, тем не менее позволит сократить рас­ ход сжатого воздуха.

При строительстве компрессорной станции коллек­ тор сжатого воздуха (имеющий температуру 60—80°С) часто монтируют в проходном туннеле компрессорной станции, где расположены всасывающие воздуховоды, трубопроводы охлаждающей воды, запорная арматура, конденсатоотводчики и другие коммуникации станции. В связи с малой циркуляцией воздуха в туннеле и боль­ шим выделением тепла от коллектора сжатого воздуха температура воздуха в туннеле высокая (летом 45—65°С, зимой — 40—45°С). При дополнительной искус­ ственной вентиляции туннеля увеличивается расход электроэнергии, а необходимое снижение температуры не обеспечивается. За счет повышенной температуры воздуха в туннеле увеличивается температура всасы­ ваемого воздуха, что приводит к уменьшению весовой производительности компрессоров, поскольку при повы­ шении температуры всасываемого воздуха на -3°С весо­ вая производительность компрессора снижается н а ~ 1 %. Для устранения этого недостатка целесообразно коллек­ тор вынести за пределы компрессорной станции. Это позволит увеличить производительность на 0,7—1,0%.

Образование большого количества паров масла, воз­ никающих вследствие высокой температуры сжатого воздуха,— недостаток в работе компрессоров. Некоторые серийно выпускаемые компрессоры лишены смотровых окон для визуального контроля за подачей масла в ци­ линдры компрессора, в связи с чем затруднено ее регу­ лирование. Некоторое уменьшение подачи масла не по­ влияет на качество работы компрессора и благоприятно скажется на безопасности эксплуатации. Расход масла на компрессоры 5Г-100/8, 55В, 2ВГ по нормам заводовизготовителей равен 50—45 г на 1000 .и3 сжимаемого воздуха. Такое количество масла приводит к увеличению

42

масляных отложений, потере масла и создает возмож­ ность самовозгорания его паров.

Тщательное наблюдение за смазкой, применение ка­ чественных масел и установление оптимальных режимов расхода масел для смазки имеет большое значение и для безаварийной работы компрессора и уменьшения расхо­ да электрической энергии на выработку сжатого воздуха. Недостаток смазки вызывает повышенный износ порш­ невых колец и цилиндров и увеличение температуры стенок цилиндра и поршня. Избыток смазки является одной из причин пожаров и взрывов. Анализ аварий, вы­ званных взрывами в воздушных трубопроводах или ком­ прессорах, показывает, что основной причиной взрывов является отложение нагара масла. Этому способствует и наличие ржавчины на внутренних стенках трубопрово­ дов. Для компрессоров низкого давления (горизонталь­ ных) исходной нормой расхода масла на смазку цилин­ дров является его количество на единицу смазываемой поверхности. Общепринятая норма для указанных ком­ прессоров равна одному грамму на 400 м2 смазываемой поверхности. Расход масла на смазку можно рассчитать по формуле:

D — диаметр цилиндра, м.

Количество масл.а для смазки, рекомендуемое завода- ми-изготовителями, обычно значительно выше, поэтому его надо принимать как максимальное. Исключением может быть только период приработки поршней и цилин­ дров. В это время расход смазки может даже быть выше рекомендованного заводами. В период нормальной экс­ плуатации целесообразно его снижать до расчетных величин, одновременно тщательно наблюдая за состоя­ нием поверхности цилиндров. Количество подаваемого масла необходимо проверять непосредственным его изме­ рением от каждого плунжера лубрикатора. Для обеспе­ чения нормальной работы лубрикатора, его ревизию следует проводить через 4000 часов работы на специаль­ ном стенде.

При проведении на шахтных компрессорах работ по сокращению подачи масла на поршневую группу до 3 5 г

43

на 1000 м3 было выяснено, что это никак не отражается на работе и состоянии компрессоров. Кроме того, было установлено, что для улучшения контроля за подачей масла в цилиндры компрессоров надо изготовить специ­ альные смотровые устройства, а чтобы снизить темпера­ туру в маслосборных баках, изменить змеевики охлаж­ дающей воды, увеличив их поверхность.

Циркуляционные насосы для охлаждающей воды часто устанавливаются выше уровня воды в приемных колодцах. Это затрудняет автоматизацию запуска и ра­ боту насосов, усложняет эксплуатацию. Вода из горяче­

ность. Система распределения воды по соплам, как пра­ вило, выполняется без учета возможности уменьшения количества работающих сопел, что затрудняет регулиро­ вание напора и количества циркуляционной воды.

Для ликвидации этих недостатков целесообразно установить задвижки с электромеханическим приводом, насосы смонтировать ниже уровня воды в колодцах (в существующих подвалах), автоматизировать их работу и реконструировать распределительные трубопроводы охлаждающей воды. В результате этого значительно улучшится работа насосной станции и сократится рас­ ход электроэнергии на циркуляцию охлаждающей воды.

Одним из способов резкого увеличения производитель­ ности компрессорной станции без капитальных затрат является применение механического наддува компрессо­ ров. На большинстве заводов это возможно, поскольку установленные компрессоры работают с давлением меньше расчетного и, следовательно, на приводных син­ хронных двигателях имеется резерв по мощности. Над­ дув целесообразно осуществлять установкой вентилятора или воздуходувки на всасывающем трубопроводе ком­ прессора с производительностью, равной производитель­ ности компрессора (рис. 13). Установленный перед ком­ прессором вентилятор давлением 1000 мм вод. ст. уве­ личивает производительность компрессора на 10%. При введении механического наддува растет удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха, так как требуется дополнительный расход энергии на привод центробежного вентилятора, имеющего несколько мень-

44

Рис. 13. Схема механического наддува с предварительным охлажде­ нием воздуха и электрических двигателей привода компрессора:

ший к.п.д., чем к.п.д. поршневого компрессора, а также повышается удельная работа на сжатие воздуха.

Наряду с механическим наддувом в последнее время применяют инерционный. Известно, что колебания столба воздуха во всасывающих трубах поршневых ком­ прессоров могут влиять иа их производительность и пот­ ребляемую мощность. Наибольшее влияние наблюдается при совпадении частоты собственных и возмущающих колебаний во всасывающей системе, что используется для увеличения производительности машин.

Исследованию работы компрессоров и двигателей в режиме инерционного наддува посвящено много работ, из которых следует, что инерционный наддув может слу­ жить весьма эффективным средством увеличения произ­ водительности компрессоров. Наилучшее наполнение цилиндра компрессора будет в том случае, когда давление

45

й Цйлиндре к концу хода всасывания будет наибольшим. Одновременно необходимо отметить, что колебания во всасывающем трубопроводе при определенных условиях могут отрицательно влиять на экономичность и произво­ дительность компрессора. Гашение нежелательных ко­ лебаний давлений воздуха во всасывающем трубопрово­ де целесообразно осуществлять в месте их возникнове­ ния установкой буферной емкости непосредственно у цилиндра компрессора.

Существенное влияние на увеличение удельного расхода мощности оказывает пульсация давления возду­ ха в нагнетательном коллекторе. Уменьшение пульсации давления воздуха в системах коммуникаций поршневых компрессоров может быть достигнуто двумя путями: созданием системы коммуникаций, спектр собственных частот которой не совпадает с частотами вынужденных колебаний и предотвращает возможность возникновения резонансных колебаний, и применением гасителей пуль­ сации давления. Чаще всего установка гасителей пуль­ сации оказывается экономически более выгодной, чем конструктивное изменение коммуникаций. Гаситель пуль­ сации воздуха представляет собой комплексную конст­ рукцию, состоящую из камеры, соединительных трубок, перегородок и отверстий различной формы и размеров (рис. 14). Установка гасителей пульсации увеличивает коэффициент полезного действия на 2—3%.

ЗАМЕНА ГЕНЕРАТОРОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

На компрессорных станциях, где оборудование имеет большие установленные электрические мощности, в ка­ честве привода поршневых компрессоров применяют синхронные электрические двигатели с машинными ге­ нераторами возбуждения. Двигатели привода машинных возбудителей имеют увеличенную мощность по сравне­ нию с необходимой для данных генераторов.

Увеличение мощности асинхронных электродвигателей привода машинных возбудителей необходимо для фор­ сировки возбуждения синхронных электродвигателей при снижении напряжения в питающей сети. При достаточ­ ной пропускной способности питающих фидеров напря­ жение в сети стабильно и необходимость в форсировке

46

отпадает. Работа возбудителей при пониженных парамет­ рах возбуждения приводит к недогрузке асинхронного двигателя, снижению его к.п.д. и коэффициента мощно­ сти. Поэтому с целью экономии электрической энергии нужно применять полупроводниковые возбудители син­ хронных электродвигателей компрессорной станции.

Экономия электрической энергии за счет более высо^ кого к.п.д. полупроводниковых возбудителей определяет­ ся по формуле

47

что селеновые выпрямители высоконадежны и просты в обслуживании. По сравнению с електромашинными воз­ будителями они обладают более высоким к.п.д. и cosq>. Их недостатком является способность к старению, т. е. снижение к.п.д. в процессе эксплуатации и, как следствие,

обладающий более высоким к.п.д., в эксплуатации себя не оправдывает из-за невысокой надежности работы дио­ дов. Статический возбудитель с применением кремниевых диодов типа ВК-50 с водяным охлаждением имеет хоро­ шую характеристику. В качестве схемы выпрямителя можно принять «трехфазную схему с нулевой точкой», требующую вдвое меньше диодов при тех же параметрах, чем трехфазная мостовая схема. При этом несколько снижается использование трансформатора и повышается пульсация выпрямленного напряжения. Но эти факторы не являются решающими при выборе схемы выпрямле­ ния (рис. 15).

Особенностью предложенной схемы выпрямителя является наличие двойной вторичной обмотки силового трансформатора, которая соединена последовательно при напряжении 220 в и токе до 150 а и параллельно (по

нагрузку-обмотку возбуждения синхронного электродви­ гателя, тем самым исключается параллельное соединение между собой диодов для обеспечения тех же параметров возбуждения, упрощается схема и повышается надеж­ ность работы выпрямителя, что подтверждает и опыт эксплуатации.

Поскольку работа выпрямителя при отсутствии воды в системе охлаждения блока кремниевых выпрямителей

48