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

где d — влагосодержание воздуха, кг/кг сухого воздуха. Энтальпию влажного воздуха относят к 1 кг сухого воздуха в паровоздушной смеси и определяют как сум­

му энтальпий сухого воздуха и пара, т. е.

< /в=/в+сМ п, кдж/кг.

10

Энтальпию для воздуха при отсчете ее от 0°С нахо­ дят по соотношению

1в=Св*!?, кдж/кг,

или

1в=1,005^, кдж/кг:

Энтальпию пара с достаточной для технических расчетов точностью можно определить по эмпирической

формуле

in = 2500+ 1,807-i, кдж/кг,

где 2500— скрытая теплота парообразования воды при

0°С; ( 1,807— теплота перегрева.

Энтальпия влажного воздуха определяется по фор­ муле:

/в =1,005-^+2500 • 1,807 d-t, кдж/кг сухого воздуха.

Параметры состояния воздуха взаимосвязаны. Эта связь подчиняется ряду законов. С достаточной для технических расчетов точностью при температурах воз­ духа от —30 до +100°С смесь абсолютного сухого воз­ духа и находящегося в воздухе ненасыщенного водя­ ного пара можно рассматривать как смесь совершенных газов, что дает возможность применить к ним закон Дальтона и характеристическое уравнение для данных газов.

Для 1 кг воздуха

P-v=RT,

где R — газовая постоянная, дж/(кг-град) ; Р — абсолютное давление, н/м2;

в промышленности обычно не применяется. Для исполь­ зования в промышленности его сжимают, охлаждают или нагревают, на что тратится большое количество электрической и тепловой энергии.

11

КОМПРЕССОРЫ И ИХ РАБОТА

Машины, в которых происходит сжатие газов, в за­ висимости от создаваемого ими давления разделяются на: воздуходувки (давление нагнетания до 300 кн/м2), компрессоры низкого давления (давление нагнетания от 300 до 1000 кн/м2), компрессоры среднего давления (давление нагнетания от 1,0 Мн/м2 до 10 Мн/м2), ком­ прессоры высокого давления (давление нагнетания от 10 до 100 Мн/м2), компрессоры сверхвысокого давления (давление нагнетания свыше 100 Мн/м2). Компрессоры, у которых давление на всасывании значительно выше атмосферного, называются дожимающими.

В зависимости от принципа действия компрессоры разделяют на две основные группы:

1) объемного типа, в которых давление газа созда­ ется вследствие уменьшения объема рабочего простран­ ства. Компрессоры бывают поршневыми, ротационны­

газа от вала при помощи вращения колеса с профили­ рованными лопатками. Это центробежные и осевые компрессоры.

По величине объемной производительности (по усло­ виям всасывания) компрессоры делятся на компрессоры

100мг/мин.

Внастоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не использовали энергию сжатого воздуха. Хотя экономичность пневматических машин намного меньше, чем электрического привода, удобство применения сжатого воздуха способствует его исполь­ зованию во всех отраслях народного хозяйства. Воздух упруг, быстро передает колебания, прозрачен, хорошо

транспортируется, не конденсируется и неогнеопасен. Машины, работающие на сжатом воздухе, просты по устройству, легки по весу, меньше, чем другие машины, подвержены порче и износу и не требуют высокой ква­ лификации обслуживающего персонала. Поэтому их можно применять в самых неблагоприятных условиях. Однако производство сжатого воздуха, как вида энер-

12

фирм. Однако наряду с хорошими основными показа!^ лями они имеют и некоторые недостатки. Среди них такие: i

1.Компрессоры не обеспечивают производительность

всоответствии с паспортными данными.

2.Система регулирования производительности часто

выходит из строя и не обеспечивает требуемого режима. 3. В промежуточных холодильниках наблюдается большая пульсация давления, снижающая производи­ тельность компрессора, а при незначительном загрязне­ нии поверхности охлаждения и малой скорости движе­ ния воды не обеспечивается требуемое охлаждение

воздуха.

4.Охлаждение масла недостаточное.

5.Компрессоры имеют кольцевые клапаны с высо­ ким гидравлическим сопротивлением.

6.У однотипных компрессоров 55В, 55ВМ, 2ВГ, 5Г-100/8, 45В Сумского, Московокош и Пензенского компрессорных заводов клапаны различных размеров.

Выход из строя системы регулирования производи­ тельности, наличие пульсаций давления в промежуточ­ ном холодильнике, недоохлаждение масла в системе смазки происходит вследствие несовершенства конст­ рукции.

Перерасход электрической энергии может происхо­ дить из-за того, что мощность электротехнического обо­ рудования компрессоров рассчитана на сжатие воздуха до~9,0 бар, тогда как давление в сети сжатого воздуха не превышает 6,5—7,5 бар. Поэтому экономические по­ казатели работы электротехнического оборудования компрессорных станций снижаются.

Следует заметать, что сжатие воздуха сопровожда­ ется значительным повышением его температуры. В летний период она достигает 150—170°С. Это понижает экономичность работы компрессора и способствует отложению масла в цилиндрах и коммуникациях. Соглас­ но нормам и правилам техники безопасности при темпе­ ратуре сжатого воздуха выше 120°С предусматривается установка конечных холодильников. Кроме того, соглас­ но этим нормам необходимо проводить промывку возду­ хопроводов раствором щелочи. На предприятиях с боль­ шой и разветвленной сетью сжатого воздуха такая про­ мывка невозможна. Периодические же промывки трубо­

14

проводов (если они даже и возможны) не исключают самовоспламенения паров и отложений масла. При про­ мывках увеличивается коррозия сосудов (рессиверов, коллекторов), работающих под давлением, и трубопро­ водов, поскольку воздух после сжатия и охлаждения приобретает стопроцентную влажность. Это приводит к быстрому выходу из строя коммуникаций и загрязнению сжатого воздуха продуктами коррозии.

Таким образом, модернизация энергетического обору­ дования компрессорных станций и реконструкция их коммуникаций, направленные на обеспечение безопасных условий работы, снижение удельных затрат электриче­ ской энергии на выработку сжатого воздуха, увеличение производительности компрессоров, улучшение условий труда обслуживающего персонала значительно повы­ шают эксплуатационные качества компрессорных станций.

С целью выявления оптимальных режимов работы энергетического оборудования компрессорных станций, увеличения производительности эксплуатируемых ком­ прессоров, улучшения условий труда обслуживающего персонала и внедрения комплекса мероприятий по улучшению работы компрессорных станций необходимо на предприятиях проводить экспериментальные работы по выявлению влияния внешнего и внутреннего охлаж­ дения на процесс сжатия, расход электроэнергии, про­ изводительность компрессора, температуру воздуха в процессе сжатия; целесообразности изменения тока возбуждения синхронного двигателя привода компрес­ сора в зависимости от степени его загрузки; влияния магнитной и ультразвуковой обработки охлаждающей воды и процесса очистки коммуникаций на условия теплопередачи и другие мероприятия.

Для проведения работ необходимо разработать

схемы испытаний оборудования компрессорной станции. До и после модернизации целесообразно снять харак­ теристики работы: i

1) компрессоров в зависимости от нагрузки, замены кольцевых клапанов на прямоточные, уменьшения вред­ ного пространства цилиндров, изменения внешнего и внутреннего охлаждения сжимаемого воздуха с введе­ нием обработки охлаждающей воды, изменения сопро­ тивления и длины всасывающего и нагнетательного

15

трактов, реконструкции узлов оборудования и комму­ никаций компрессорной станции;

2)синхронных приводных электрических двигателей

игенераторов возбуждения в зависимости от величины тока возбуждения, работы машинных или полупровод­ никовых возбудителей, нагрузки компрессора.

Необходимо производить замеры и контролировать производительность компрессора, индикаторные диа­ граммы, объемы вредных пространств цилиндров и клапанов, расход охлаждающей воды; температуры воз­ духа перед компрессором, до и после промежуточного холодильника, после II ступени компрессора, после ко­ нечного холодильника, перед диафрагмой; температуры воды, поступающей на охлаждение компрессора, после рубашки, крышки, холодильников, а также давление воздуха перед компрессором, после I и II ступеней компрессора, перед диафрагмой и после нее, сопротив­ ление воздушных фильтров; влажность воздуха; мощ­ ность, затрачиваемую на синхронный приводной двига­

тель, машинный или полупроводниковый возбудитель и привод насосов охлаждающей воды, количество часов

дительности компрессора после конечного холодильника с пересчетом на состояние воздуха на входе в компрес­ сор. Показания во всех точках следует записывать одновременно после того, как компрессор войдет в со­ стояние теплового равновесия, характеризующегося постоянством температур.

Основным параметром работы компрессора являет­ ся его производительность и поэтому на ее величину обращают основное внимание при отладке и испытании компрессора, а также при выборе мероприятий по мо­ дернизации компрессорного агрегата. Производитель­ ность подсчитывается в единицах массы — кг/мин и на­ зывается весовой. Производительность компрессора, указанная в его паспорте' в м3/мин, называется объем­ ной. Объемная производительность компрессора не за­ висит от давления, температуры и влажности всасывае­ мого воздуха. Она зависит только от размеров первой сту­ пени компрессора и числа оборотов. Максимальная объ-1

16

емная производительность компрессора равна произве­ дению объема, описываемого поршнем первой ступени, на число оборотов:

V„ =F-S-n,

где Vo — объемная производительность компрессора,

м3/мин;

F—рабочая площадь цилиндра первой ступени, м\ S — ход поршня, м;

п — число оборотов коленчатого вала компрессора,

об/мин.

При наличии компрессора двойного всасывания производительность компрессора подсчитывается по производительности обеих полостей цилиндра первой ступени.

В реальных условиях на производительность ком­ прессора влияет ряд причин. Это учитывается коэффи­ циентом подачи компрессора, который можно опреде­ лить из соотношения:

где V— объемная производительность компрессора, за­ меренная диафрагмой и подсчитанная по фор­ муле:

V — -^—м3/мин,

Коэффициент подачи может быть представлен и как

ji:*<с*тон&

различные факторы, которые снижают производитель­ ность компрессора во время его работы. К таким фак­ торам относятся:

1.Негерметичность соединений, фланцев, сальников, поршневых колец, клапанов и др. Такое снижение про­ изводительности компрессора учитывается коэффициен­ том герметичности К.

2.Изменение температуры газа к концу всасывания. Всасываемый воздух, соприкасаясь с нагретыми стен­ ками цилиндра и клапанов, нагревается и увеличивает свой объем. Это ведет к снижению количества всасы­

ваемого воздуха. Снижение производительности ком­ прессора вследствие нагрева воздуха учитывается теп­

линдре смеси при температуре конца всасывания и'г, Т'\, т. е.

V I

или

----- - .

■т1

3. Уменьшение производительности за счет конден­ сации паров воды в промежуточном и конечном холо­ дильниках. Это учитывается коэффициентом влажно­ сти ^ВЛ.

4. Снижение давления воздуха в цилиндре за счет сопротивления всасывающих трактов компрессора, что приводит к уменьшению производительности компрес­ сора. Наличие сопротивлений учитывается коэффициен­ том давления К. ' >

5. Наличие мертвого пространства в цилиндре. Оно связано с конструктивными особенностями поршневых компрессоров. Величина мертвого пространства слагает­ ся из объема между крышкой цилиндра и поршнем по торцу, вредного пространства во всасывающих и нагне­ тательных клапанах.

В большинстве случаев интерес представляет вели­

18

чина вредного пространства, отнесенная к объему, опи­ сываемому поршнем в данной полости цилиндра, т. е.

« = J^L.100%,

где V м — объем вредного пространства.

Данное отношение характеризует 'Степень совершен­ ства компрессора и колеблется в пределах 6—12%.

Снижение производительности за счет наличия вред­ ного пространства учитывается объемным коэффици­ ентом , который определяется (рис. 2) из формулы

Рис. 2. Номограмма для определения Хр и Хп: а — вредное простран­ ство в цилиндре, %; Хр .— коэффициент давления; Хт— температур, ный коэффициент; Хн=Хр.ХуХт.