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

Система регулирования производительности поршне­ вого компрессора методом присоединения дополнитель­ ных полостей. Для осуществления регулирования про­ изводительности компрессора к каждой из полостей цилиндров присоединены дополнительные емкости 1, II, III, IV, V, VI.

Клапаны подключения дополнительных полостей рас­ положены в одном из клапанных окон со стороны нагне­ тания каждой полости цилиндров.

Пневмокамеры клапанов подключения дополнитель­ ных емкостей соединены системой трубопроводов с пяти­ позиционным регулятором, который осуществляет авто­ матическое подключение и отключение дополнительных полостей. Этот регулятор, кроме автоматического регу­ лирования, позволяет производить и ручное регулирова­ ние с помощью его трехходовых кранов.

При номинальной производительности компрессора сжатый воздух из воздухосборника по системе трубок проходит через регулятор к клапанам подключения до­ полнительных полостей и, действуя на мембраны пнев­ мокамер, держит их закрытыми. При повышении давле­ ния выше заданного регулятор включает первый из четы­ рех отводов и сообщает его с атмосферой. Этим снима­

Производительность компрессора снижается до 90% от номинальной. При дальнейшем повышении давления в воздухосборнике регулятор присоединяет к цилиндру I ступени дополнительную полость II и производитель­ ность снижается до 80%.

Если конечное давление продолжает расти, регуля­ тор присоединяет полости III и V, а затем IV и VI, сни­ жая производительность соответственно до 70 и 60%.

Полная разгрузка компрессора осуществляется от­ крытием задвижки, установленной на линии сброса воз­ духа в атмосферу, с последующей остановкой компрес­ сора. Импульс на открытие электрозадвижки подается электроконтактным манометром.

Для предотвращения засорения рабочих органов пя­ типозиционного регулятора 1 на линии подвода к нему сжатого воздуха установлен фильтр 13.

57

Как показал опыт работы компрессорных станций, ре­ гулирование производительности на 15% компрессоров вполне достаточно для качественного снабжения произ­ водства сжатым воздухом (давление в сети колеблется в пределах 0,15—0,25 атм). В результате снятия регули­ рующих систем с других компрессоров повысится надеж­ ность их работы, уменьшится затрата времени на ремонт клапанной группы и появится возможность широкого применения прямоточных клапанов.

МАГНИТНАЯ И УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

Расход воды через оборудование (компрессоры и

верхностей. Чистота поверхности теплообменных аппара­ тов играет значительную роль при теплообмене.

В холодильниках, где происходит охлаждение возду­ ха водой, основными компонентами, загрязняющими по­ верхность, являются растворимые соли кальция и маг­ ния. Осаждаясь на стенках теплообменных поверхностей оборудования, они образуют плотный слой накипи, резко уменьшающий коэффициент теплопередачи, при этом значительно увеличивается расход воды, необходимой для охлаждения данного оборудования. Кроме того, уменьшая проходные сечения, накипь увеличивает гид­ равлическое сопротивление теплообменников, что ведет к дополнительному расходу электрической энергии. При температуре воды 50—60° С у теплоотдающей поверхно­ сти происходит интенсивное выделение и осаждение со­ лей. Пленка накипи толщиной 1,0—1,5 мм ухудшает ус­ ловия теплопередачи на 10—12%.

Наряду с химическими способами предотвращения осаждения солей Са и Mg применяют безреагентные спо­ собы водоподготовки, не нуждающиеся в дорогостоящих химических материалах. Это — термическая и магнитная обработка воды, а также ультразвуковая обработка воды и поверхностей (рис. 20—22). При термической обработ­ ке вода освобождается от солей карбонатной жесткости нагревом, при этом происходит деаэрация воды. При магнитной обработке перед подачей на компрессоры вода

5«

L

Рис. 20. Биполярный электромагнитный аппарат производительностью

25—100 м3/час:

1 — фланец, 2 — корпус; 3 — болт стяжной; 4 — кольцо диамагнитное; 5 — катушка намагничивающая; 6 — цилиндр полюсного наконечника; 7 — сердеч­ ник; S — шека внутренняя; 9 — конус.

Рис. 21. Схема электромагнитного аппарата производительностью

150—1000 м3/час:

Рис. 22. Электрическая схема включения электромагнитного аппарата с выпрямителем.

пропускается через магнитное поле, образуемое магни­ тами разной полярности.

Магнитная обработка не изменяет химического соста­ ва воды. Жесткость и солесодержание остаются преж­ ними. Не изменяется также содержание взвешенных веществ.

Положительным явлением магнитной обработки воды является то, что соли Са и Mg, а также механические частицы оседают не в виде твердой корки накипи, а вы­ падают в виде рыхлого легко удаляемого шлама. Это происходит потому, что при действии магнитного поля изменяются физические свойства воды и растворенных в ней веществ, вследствие чего изменяется и процесс крис­ таллизации. В воде образуется большое количество заро­ дышей кристаллов, вокруг которых при нагреве воды происходит кристаллизация солей до определенных раз­ меров, затем медленно оседающих. Поскольку поверх­ ность зерен кристаллизации во много раз превышает по­ верхность нагрева, кристаллизация происходит в основ­ ном в объеме жидкости в виде мелких частиц (шлама), которые легко уносятся из теплообменника.

Эффективность работы аппарата зависит от количест­ ва и характера растворенных в обрабатываемой воде веществ, напряженности магнитного поля в рабочем зазоре, времени пребывания воды в магнитном поле. В зависимости от качества исходной воды устанавливается определенный ток в катушке электромагнита и подби-

60

рается необходимая скорость движения воды в магнит­ ных зонах аппарата. .

Улучшение технологических свойств воды после воз­ действия на нее магнитного поля привлекает в послед­

магнитная обработка воды внедряется в энергетическом хозяйстве.

Недостатком магнитного способа обработки является его неэффективность при повышенной жесткости воды, так как при магнитной обработке хорошо очищается вода, имеющая жесткость не выше 3,5 мг-экв/л. С уве­ личением жесткости влияние магнитной обработки резко уменьшается. С повышением температуры воды, числа магнитных зон, общей протяженности магнитного поля уменьшается потребная напряженность поля в рабочем зазоре аппарата.

При поступлении в теплообменники магнитообрабо­ танной воды не только понижается накипеобразование, но и происходит процесс разрушения образовавшейся наки­ пи. Отложения на поверхностях нагрева приобретают рыхлую структуру. Чистка теплообменников облегчается: незначительный слой накипи легко снимается скребком или под действием струи воды. Практика работы аппа­ рата магнитной обработки охлаждающей воды на ком­ прессорной станции показала целесообразность его уста­ новки. При вскрытии холодильников чистка их поверх­ ностей нагрева ограничивалась удалением рыхлого шлама струей воды. Имеются различные типы аппара­ тов, которые можно применять в зависимости от их про­ изводительности (приложение 3).

В целях очистки поверхности деталей все шире на­ чинают использовать ультразвуковые колебания. Воздей­ ствие ультразвука на воду и детали изучено еще не полностью. Однако уже накоплено достаточно теорети­ ческого и экспериментального материала для разработки практических режимов технологических процессов очистки деталей.

Возбуждение в моющей жидкости интенсивных коле­ баний давлений и смещений сопровождается некоторыми вторичными эффектами. Наибольшее практическое зна-

61

чение имеют местные потоки с турбулентным движением, вызывающим перемешивание жидкости, выделение тепла вследствие поглощения энергии колебаний и кавитацию. Особенность эффекта состоит в том, что в поверхностных слоях загрязнений поглощается наибольшее количество энергии и создается локальное повышение температуры, облегчающее очистку деталей.

Специфическое воздействие на процесс очистки ока­ зывает кавитация. Она возникает в ультразвуковом поле и заключается в образовании пор и полостей, заполняе­ мых паром и растворенным в жидкости газом. Объем образовавшихся кавитационных пузырьков изменяется сложным образом. Резкое уменьшение объема или полное захлопывание полостей сопровождается местными гид­ равлическими ударами, действующими на очень ограни­ ченных расстояниях (порядка радиуса кавитационного пузырька), но создающими весьма большие избыточные давления. Такого рода локальные удары как бы сбивают загрязнения и другие продукты, покрывающие поверх­ ность очищаемых деталей. Кроме того, кавитационные пузырьки могут проникать под загрязнения, отделяя их от деталей.

Интенсивность эффектов, сопровождающих возбуж­ дение ультразвукового поля, и возможность их практи­ ческого использования зависят от амплитуды и частоты колебаний, а также свойств жидкости. С повышением амплитуды колебаний увеличивается перемешивание жидкости, количество поглощаемой энергии и интенсив­ ность кавитации. Зависимость от частоты носит более сложный характер. В диапазоне высоких частот (несколь­ ких сот килогерц) воздействие ультразвука проявляется главным образом в локальном нагреве загрязнений вследствие поглощения энергии колебаний. Загрязнения, нагреваясь, размягчаются и легче удаляются.

В диапазоне низких ультразвуковых частот домини­

Понижение частоты колебаний в область слышимых звуков нежелательно по конструктивным соображениям, вследствие увеличения размера и веса активных мате­

62

риалов источников колебаний, а также вредного воздейст­ вия на обслуживающий персонал. Поэтому при удалении грубых загрязнений или продуктов коррозии желательно воздействие ультразвуковых колебаний низкой частоты вблизи порога слышимости (20—25 кгц) или несколько выше (30—40 кгц).

Установки для проведения технологических процессов очистки с применением ультразвука состоят из ультра­ звуковой аппаратуры (генераторов и преобразователей)

итехнологического оборудования (ванн и агрегатов).

Внастоящее время широко применяются четыре типа установок: УЗГ-10, УЗГ-2,5, УЗГ-1 и УЗГ-0,5 для очист­ ки деталей и труб от жировых загрязнений, продуктов коррозии, твердых осадков (нагаров, пригаров, флюсов, пыли, защитных эмалей и смол).

На основании проведенных экспериментов выяснено, что для очистки промежуточных холодильников компрес­ соров типа 55В, 2ВГ, 5Г-100/8, 45 В необходима двусто­ ронняя установка восьми вибраторов с двумя аппарата­ ми УЗГ-10. При наличии эффективной магнитной обра­ ботки воды, когда количество отложений резко умень­ шается, а сами отложения делаются рыхлыми и легко смываются водой, необходимость в более сложном обо­ рудовании для очистки ультразвуком отпадает.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Потеря энергии в синхронных двигателях определя­ ется величиной тока в статоре и роторе. С уменьшением тока возбуждения понижается суммарная потребляемая активная мощность. Наряду с этим уменьшается и емкостная составляющая реактивной мощности, необхо­ димая для компенсации ее индуктивной составляющей. Следовательно, необходим такой режим работы синхрон­ ных двигателей, при котором понижалось бы потребле­ ние активной мощности, но не уменьшался коэффициент мощности электрического фидера, питающего завод. Для этого необходимо поддержание наивыгоднейшего коэффициента мощности на синхронных двигателях.

Наивыгоднейший коэффициент мощности coscp наив зависит от удельного расхода активной мощности на компенсацию Рук квт/квар, стоимости 1 квтч элек-

G3

го двигателя при данной нагрузке на валу определяется из выражения:

Каждому значению cos<pHaHBсоответствует наивыгод­ нейшее значение тока возбуждения /внаив

Используя усредненную зависимость coscp=/(7B) и зная COSCpHaHB, определяем ТОК возбуждения /внаив для каждого значения коэффициента загрузки двигателя Р, который равен:

номинальному коэффициенту мощности.

64

Зная / в. наив,. можно определить соответствующее ему

Для определения соотношения между уменьшением величины потребления активной мощности синхронным двигателем и агрегатом возбуждения при переводе всех синхронных двигателей на режим работы с наивыгодней­ шим коэффициентом мощности, с одной стороны, и уве­ личением потерь активной мощности в линии, связанных с уменьшением коэффициента мощности фидера, с дру­ гой стороны, необходимо знать общую реактивную на­ грузку фидера до перевода синхронных двигателей на режим с cosaHaiiB.H после, а также общую активную на­ грузку фидера.

Активные потери в линии в зависимости от реактив­

тери в линии, обусловленные реактивной нагрузкой, вы­

благодаря повышению реактивной нагрузки вследствие уменьшения величины, компенсирующей способности синхронных двигателей на величину AQ, составляет:

энергии необходимо иметь счетчики активной и реактив­ ной энергии, включенные в измерительную схему элект­ рического двигателя (рис. 23).5

5 п-зш

Г л а в а 111

ОХЛАЖДЕНИЕ СЖИМАЕМОГО ВОЗДУХА

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

Низкие технико-экономические показатели работы поршневых компрессорных установок обусловлены не­ совершенством изготовления деталей конструкций, боль­

была не более 8—10 м/с, конструкция воздуховода обес­ печивала его наименьшее сопротивление, а сопротивление воздушных фильтров не превышало 20—25 мм вод. ст. Кроме того, повышения экономичности в работе компрес­ сорных станций можно добиться за счет увеличения охлаждения воздуха. При хорошем охлаждении воздуха

большой мере зависит от качества охлаждения. В ком­ прессорных установках применяют два вида охлаждения: наружное — перед компрессором, между ступенями, после компрессора и внутреннее — в процессе рабочего цикла.

Температура сжимаемого воздуха определяется из выражения:

66