Файл: Конспект лекций для студентов специальности 5В071700 Теплоэнергетика Алматы 2014 алматинский университет.pdf

17
Содержание влаги в виде пара в сжатом воздухе оценивается его относительной влажностью, представляющей собой отношение массы водяного пара, находящегося в данном объеме воздуха, к массе насыщенного водяного пара в том же объеме воздуха и при той же температуре.
Относительная влажность обычно выражается в процентах. Она увеличивается как при сжатии воздуха, так и при понижении его температуры.
В обоих случаях относительная влажность будет повышаться, пока не наступит состояние насыщения, т. е. состояние равновесия между испарением жидкости и конденсацией пара из воздуха. Дальнейшее увеличение давления или понижение температуры воздуха (а также одновременное изменение этих параметров) приводит к дальнейшей конденсации излишка водяного пара, а относительная влажность, достигнув 100%, изменяться уже не будет.
В основу термодинамического способа осушки воздуха положено явление конденсации влаги из воздуха при его сжатии и охлаждении. В процессе сжатия воздуха количество влаги в каждой единице его объема возрастает, наступает состояние насыщения, и содержащийся в воздухе водяной пар частично превращается в жидкость. При сжатии воздух нагревается; его охлаждают. Чем ниже температура, до которой он охлаждается, тем больше влаги выпадает в осадок. Температура, при которой начинается образование конденсата, называется точкой росы. В эксплуатации сжатый воздух осушают до такой степени, чтобы точка росы была недостижима при возможных изменениях температуры воздуха в распределительных устройствах.
Основные источники и компоненты загрязнении воздуха можно разделить на три группы: вода и компрессорное масло; твердые загрязнения; газообразные загрязнения.
Сжатый воздух очищают от пыли, продуктов коррозии и других механических примесей, так как, попадая на клапаны выключателей, они препятствуют плотному закрыванию клапанов, вызывают повышенные утечки и отказы в работе. Поэтому в пневмосистеме необходимы средства очистки, такие как циклонные сепараторы, конденсатоотводчики, рефрижераторные и адсорбционные осушители, различные фильтры.
4 Лекция №4.
Системы производства и распределения сжатого
воздуха
План лекционного занятия: компрессорные станции;типы и технологические схемы компрессорных станций (КС) для выработки сжатого воздуха;технологическая схема получения сжатого воздуха на поршневой компрессорной установке;технологическая схема получения сжатого воздуха на турбо- компрессорной установке.
Цель лекции: изучение типов и технологических схем компрессорных станций (КС).

18
4.1 Компрессорные станции. Типы и технологические схемы
компрессорных станций (КС) для выработки сжатого воздуха
Система воздухоснабжения включает в себя: компрессорную станцию – генератор; сеть сжатого воздуха – коммуникация; распределительное устройство – потребитель.
Компрессорная станция (КС) включает в свой состав: устройства для забора воздуха и очистки его от пыли и капельной влаги; компрессоры и приводные двигатели; теплообменники для охлаждения воздуха и масла; вспомогательное оборудование, предназначенное для дополнительной обработки воздуха
(осушка, очистка, аккумуляция); контрольно- измерительные приборы и автоматику; запорную и предохранительную арматуру.
Компрессор с приводным двигателем и всем снаряжением, необходимым для его работы, называют компрессорной установкой (КУ).
В зависимости от необходимых потребителям значений расхода воздуха и его давления станции оборудуются поршневыми, винтовыми и центробежными компрессорами. На КС могут размещаться компрессоры как с электроприводом (машиностроительные и химические предприятия), так и с паротурбинным приводом (обычно для доменного дутья). Находят применение и комбинированные паровоздуходувные и электрические станции
– ТЭЦ-ПВС (на металлургических комплексах).
В соответствии с ГОСТ 2.701-84 «ЕСКД. Виды и типы схем» различают два типа схем любых технологических установок: принципиальные и
монтажные.
На принципиальной схеме КС изображается процесс получения сжатого воздуха в компрессорной установке или на компрессорной станции.
На этих схемах не показываются способы присоединения трубопроводов к арматуре и оборудованию, оборудования к стенам и другим конструкциям здания.
Принципиальная схема
КС должна обеспечить наилучшее представление о структуре установки и взаимодействии ее частей.
Одинаковое оборудование на принципиальной схеме приводится один раз.
Монтажная схема составляется для облегчения монтажа и эксплуатации оборудования, для облегчения обнаружения и устранения неполадок. Схема показывает места соединения трубопроводов с арматурой и оборудованием соответственно с действительным его расположением. На ней, как правило, указываются диаметры трубопроводов и его элементов.
Схемы компрессорной станции состоят из схем четырех основных отдельных систем: воздушной, охлаждающей, масляной, продувочной.
Воздушная система включает: воздухозаборные устройства, фильтры, промежуточные и концевой охладители, арматуру, всасывающие и

19 нагнетающие трубопроводы. При отсутствии воздухоохладителей на их место устанавливают масловодоотделители.
Охлаждающая система – это трубопроводы и арматура, подающие и отводящие охлаждающую воду (или другой хладоноситель). При локальной оборотной системе водоснабжения в нее входят еще и насосы, водоохлаждающие устройства.
Масляная система – обычно раздельная на каждый компрессор.
Состоит из масляных насосов, маслопроводов, маслоохладителей, баков.
Продувочная система содержит: продувочный бак (позволяющий отстаивать и сливать масло); продувочные трубопроводы; арматуру. Она предназначена для удаления скапливающихся в аппаратах влаги и масла, их разделения, с целью подачи масла на регенерацию.
Вид принципиальной схемы компрессорной установки зависит от типа используемого компрессора.

20
- разгрузочный вентиль (предназначен для сброса воздуха и облегчения пуска компрессорной установки).
1- воздухозаборное устройство; 2- фильтр; 3 - первая ступень компрессора; 4- вторая ступень компрессора; 5- промежуточный охладитель;6-концевой охладитель; 7 - водомаслоотделитель; 8 - воздухосборник; 9- магистральный вентиль,10- пусковой вентиль; 11- выпускной вентиль; 12- продувочный бак;
13- магистральный трубопровод.
Рисунок 4.1- Поршневая компрессорная установка
Следует отметить, что компрессорные установки, выполненные на базе поршневых компрессоров, предназначены для производств, в которых потребителям воздуха требуется воздух высокого давления и в небольшом количестве (при малых расходах). Для повышения давления воздуха используется многоступенчатые компрессоры. После каждой ступени могут быть установлены промежуточные холодильники.
4.3 Технологическая схема получения сжатого воздуха на турбо-
компрессорной установке
Принципиальная схема турбокомпрессорной установки для получения сжатого воздуха приведена на рисунке 4.2.
Компрессорные установки, построенные на базе центробежных компрессоров, используются в производстве с большим расходом воздуха и малых давлениях. Установка работает следующим образом.
Атмосферный воздух засасывается через воздухоприемник (1) и проходит предварительную очистку в фильтре (2). Между второй и первой ступенью компрессора устанавливается дроссельный клапан (3), связанный с

21 регулятором давления. Это позволяет поддерживать постоянное давление в напорном коллекторе (12) путем открытия или закрытия дроссельной заслонки на входе. Затем воздух поступает в первую секцию турбокомпрессора и далее через межсекционный холодильник (5) во вторую ступень компрессора. Поле второй секции компрессора, пройдя через промежуточный холодильник (6) и третью секцию компрессора, воздух поступает в концевой холодильник (7). После концевого холодильника воздух поступает в напорную линию (12). На участке сети от концевого холодильника до напорной линии устанавливается обратный (8), антипомпажный (10) клапана и выхлопная задвижка (11). Обратный клапан препятствует обратному току воздуха и раскрутке компрессора при аварийной остановке агрегата. Антипомпажный клапан открывается автоматически при уменьшении потребления воздуха, часть воздуха при этом сбрасывается в атмосферу через глушитель (9). При необходимости получить воздух низкого давления возможен промежуточный отбор воздуха (13) с любой из секций компрессора
1- воздухоприемник; 2 - фильтр; 3 – дроссельный клапан; 4- первая, вторая и третья секция турбокомпрессора; 5- межсекционный холодильник; 6 -
промежуточный холодильник; 7 - концевой охладитель; 8 – обратный клапан;
9 - глушитель,10 - антипомпажный клапан; 11- выхлопная задвижка; 12 - напорный трубопровод;13- промежуточный отбор воздух.
Рисунок 4.2- Турбокомпрессорная установка
Для ручной регулировки сброса воздуха и запуска компрессора в случае одновременной параллельной работы нескольких установок в сеть предназначена выхлопная задвижка (11).

22
В отличие от схемы с поршневым компрессором в турбокомпрессорной установке отсутствует маслоотделитель, так как в воздухе нет масла. Не устанавливается также воздухосборник, так как турбокомпрессор в пределах рабочего диапазона характеристики саморегулируется. Нет пульсаций давления воздуха и воздуховоды большого диаметра выполняют роль ресивера.
Кратковременные пиковые нагрузки восполняются аккумулирующей способностью воздухопроводов, имеющих большую емкость. Для контроля нагрузки установки необходимо расходомерное устройство. Это может быть торцевая диафрагма.
5 Лекция №5. Системы производства и распределения сжатого
воздуха
План лекционного занятия: определение нагрузок на компрессорную станцию; методы расчета нагрузки на КС (укрупненный и расчетный); вспомогательное оборудование КС.
Цель лекции: ознакомление с методикой расчета нагрузок КС.
5.1 Определение нагрузок на компрессорную станцию
Нагрузкой на компрессорную станцию называют количество воздуха Q, м
3
/с (м
3
/мин), необходимое потребителям (с учетом потерь) в рассматриваемый промежуток времени.
Она должна покрываться производительностью включенных в работу компрессорных машин, т.е.
Q=Q
п
+Q
пот
=Q
р
,
(5.1) где Q
п
– количество воздуха полезно расходуемое потребителем;
Q
пот
– потери воздуха при выработке, транспорте и использовании
(утечка, продувка и т.п.);
Q
р
– суммарная производительность работающих компрессоров на КС.
Нагрузка считается:
неполной, если нагрузка на станцию Q

0,5Q
р
;
средней, если 0,5Q
р

Q

0,75Q
р
;
максимальной, если Q

0,75Q
р
В свою очередь максимальную нагрузку на КС условно подразделяют:
- на максимально длительную Q=Q
м.д
, если Q
р

Q

0,75Q
р
;
- на максимально возможную Q=Q
м.в
, если Q

Q
р
Максимально длительная нагрузка покрывается всеми работающими компрессорами, за исключением машин, находящихся в резерве и планово- предупредительном ремонте. Продолжительность максимально длительной нагрузки не превышает обычно 20-30 минут.
Для покрытия максимально возможной нагрузки включаются все, даже резервные компрессоры. Эта нагрузка имеет кратковременный характер. Она не является расчетной величиной.