Реферат тему компрессорные установки

Компрессорные установки

Описание принципа действия силовой схемы и схемы управления компрессорной установки. Расчет основных параметров электродвигателя, питающего кабеля. Формирование графиков, составление технологической карты электромонтажные работы компрессорной установки.

Рубрика Физика и энергетика
Вид отчет по практике
Язык русский
Дата добавления 26.06.2014
Размер файла 377,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Компрессоры относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятиях.

Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше 4 * Па (4 кгс/см 2 ). С целью использования его энергии.

Компрессорное оборудование широко применяются в различных отраслях народного хозяйства. Компрессоры составляют основу технологического оборудования химических производств, используется при добыче и переработке нефти, транспортируют природный газ по газопроводам, закачивают его в подземные хранилища, широко применяются в холодильной технике и технике распределения газов, во всех видах транспорта, подают сжатый воздух для привода пневматического оборудования и т.д.

Компрессорные установки промышленных предприятий в основном предназначаются для обслуживания определенных технологических процессов, поэтому их производительность зависит от потребления воздуха (газа) в ходе работ производственного участка и изменений внешних условий, например: температуры, влажности воздуха, запыленности.

Эти установки достаточно просто поддаются автоматизации путем применения специальной аппаратуры, которая дает сигнал об изменении режима работы и производит соответствующие переключения в схеме управления без участия обслуживающего персонала; задача последнего сводится лишь к периодическому контролю действия аппаратов и профилактике.

В промышленности используется различные типы компрессоров. Каждый тип имеет свои области рационального использования. Очень широко распространены поршневые компрессоры. Компрессоры этого

типа наиболее многочисленны, так как обладают рядом преимуществ — высоким КПД, возможностью достижения высоких давлений в одной установке, приспособленностью к работе на переменных режимах и т.п.

Так же среди компрессорных машин распространение получили воздушные компрессоры, служащие для подачи воздуха или газа

давлением от 1,1* -4* Па. Мощные компрессоры обеспечивают сжатие до 32 МПа.

Компрессоры, упрощенно, состоят из:

1. Электродвигателя или привода;

2. Нагнетающей установки;

3. Емкостей для сжатого газа;

4. Соединительных шлангов и труб.

Электродвигатели применяемые в компрессорных установках могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Асинхронные двигатели в свою очередь на АД с короткозамкнутым ротором и АД с фазным ротором.

Для асинхронные двигателей с короткозамкнутым ротором преимуществами для их установки в компрессоре является их экономичность, простота, удобство конструкции и большая надежность работы. Их недостатки это пусковой ток, который в 5 — 7 раз превышает номинальный ток двигателя и малый пусковой момент.

Асинхронные двигатели используют гораздо реже (в основном в центробежных насосах). Они используются в маломощных сетях или если требуется значительный пусковой момент (при относительно небольшом пусковом токе). Но у них сложная пускорегулирующая аппаратура и требуется уход за щетками и кольцами.

Синхронные двигатели используются в компрессорах большой мощности (более 100 кВт). У них очень высокий коэффициент мощности (cos (p = 1) и они не очень восприимчивы к изменениям нагрузки. Но в тоже время они значительно дороже асинхронных двигателей и при пуске у них наблюдаются те же недостатки что и у АД с короткозамкнутым ротором.

Линейные электроприводы бывают электромагнитными, магнитоэлектрическими и индукционными. У них низкий КПД, но они все равно эффективны (из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение). Они применяются в основном при небольших поршневых усилиях и при малом ходе поршня.

Развитие компрессоров интенсивно продолжается и в настоящие время. Новые области применения и всевозрастающий рост объемов производства вызывают необходимость новых конструкций машин и увеличение их единичной подачи. Использование сжатого природного газа в качестве топлива для двигателей автомобилей и других транспортных средств обусловило необходимость создания компрессоров для газонакопительных станций.

1. Назначение компрессорной установки

компрессорный электродвигатель кабель питающий

Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов по трубопроводам.

По принципу действия компрессоры подразделяют на центробежные и поршневые. Центробежные компрессоры по конструкции подразделяются на турбинные и ротационные,

В объемных компрессорах давление газа повышается за счет уменьшения пространства, в котором находится газ. В идеальном случае это пространство является абсолютно герметичным и утечек газа в процессе повышения давления не происходит.

К динамическим компрессорам относятся центробежные и осевые компрессоры. В них давление повышается при непрерывном движении газа через проточную часть машины за счет энергии, которую сообщают газу лопатки вращающегося ротора. При этом кинетическая энергия преобразуется в потенциальную,

Существуют такие компрессоры, в которых нет перемещающихся механических деталей. В таких компрессорах рабочая среда (обычно вода или пар), перемещаясь с большой скоростью, захватывает с собой частички газа и сообщает им кинетическую, которая затем в специальных устройствах преобразуется в давление.

Все компрессоры независимо от принципа действия подразделяются по основным эксплуатационным параметрам — давлению и подаче. Подавлению различают компрессоры: низкого давления — 0,2-1,0 МПа; среднего давления -1-10 МПа; высокого давления — 10-100 МПа. По значению подачи компрессоры подразделяются на малые (до 0,015 /с), средние (от 0,015 до м 3 /с) и крупные (свыше 1,5 м 3 /с).

В турбинном компрессоре (рисунок 1.1, а) ротор 1 с лопастями при вращении захватывает газ из впускного трубопровода 2 и выбрасывает его в выпускной трубопровод 3.

Увеличение давления происходит за счет повышения скорости движения частиц газа и его сжатия между лопастями и корпусом компрессора при эксцентричном расположении ротора.

В ротационном компрессоре (рисунок 1.1, б) увеличение давления осуществляется путем сжатия газа в камерах, образуемых с помощью пластин 1, которые перемещаются под действием центробежных сил в направляющих ротора 2 при его вращении и прижимаются к стенкам корпуса. Впускной вентиль 6 и выпускной вентиль 3 во время работы компрессора открыты. Для обеспечения работы компрессора при отсутствии потребителя сжатого газа служит обходной трубопровод с вентилем 5.

Статистическая мощность Р2 на валу центробежных компрессоров изменяется пропорционально третьей степени угловой скорости W (рисунок 1.1, г), если отсутствует противодавление. Для этих механизмов характерны простота конструкции, надежность в эксплуатации и высокая производительность.

В поршневом компрессоре (рисунок 1.1, в) при вращении кривошипного вала 1 и движении поршня 2 вниз газ засасывается через открытый впускной клапан 3. При движении поршня вверх клапан 3 закрывается, происходит сжатие воздуха, который через выпускной клапан 4 направляется к потребителям.

Процессы всасывания и нагнетания, совершаемые за один оборот коленчатого вала, составляют полный цикл работы компрессора.

Недостатком данного компрессора является то, что полезная работа совершается только при движении поршня в одном направлении.

Поршневые компрессоры характеризуются неравномерностью подачи газа. Высокие давления газа могут быть получены только в многоступенчатых компрессорах, в которых газ сжимается последовательно в нескольких цилиндрах или камерах. В компрессоре одинарного действия подача газа производится только при движении поршня вверх. В компрессоре двойного действия подача газа производится при ходе поршня в обе стороны. Мгновенная мощность Р2 на валу таких механизмов изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота кривошипа (рисунок 1.1, д).

При сжатии газа в компрессорах выделяется большое количество тепла, которое отводится с помощью проточной воды, проходящей через кожух компрессора, Благодаря охлаждению сохраняется неизменная температура сжимаемого газа и снижается мощность приводного двигателя. Угловая скорость рабочего вала компрессоров составляет у поршневых 30 — 75 рад / с, у ротационных 300 рад / с, у турбинных до 1200 рад / с

Схемы компрессоров: центробежного (а), ротационного (б) и поршневого (б) типов. Графики зависимости мощности на валу механизмов центробежного типа от скорости (г) и поршневого типа от угла поворота кривошипа (д)

2. Описание принципа действия силовой и схемы управления компрессорной установки

На рисунке приведена электрическая схема управления компрессорной установкой, состоящей из двух агрегатов К1 и К2. Двигатели компрессоров Д1и Д2 питаются от трехфазной сети U = 380 В через автоматические выключатели QF1 и QF2 с комбинированными расцепителями. Включение и отключение двигателей производится магнитными пускателями КМ1 и КМ2. Цепи управления и сигнализации питаются фазным напряжением 220 В через однополюсный магнитный выключатель QF3 с максимальным электромагнитным расцепителем.

Управление компрессором может быть автоматическим или ручным. Выбор способа управления производится с помощью ключей управления КУ1 и КУ2. При ручном управлении включение и отключение пускателей КМ1 и КМ2 производится поворотом рукояток ключей КУ1 и КУ2 из положения О (Отключен) в положение Р (Включен).

Автоматическое управление компрессором производится при установке ключей КУ1 и КУ2 в положение А, а включение и отключение пускателей производится с помощью реле KL1 и KL2. Контроль давления воздуха в ресиверах производится двумя электроконтактными манометрами, контакты которых включены в цепи катушек реле KL1-KL4. Очередь включения компрессоров при падении давления устанавливается при помощи переключателя режимов ПР. Если ПР установлен в положение К1, то первым включается компрессор К1.

Предположим, что ресиверы наполнены сжатым воздухом, давление соответствует верхнему пределу (контакты манометров М1 — Н и М2-Н разомкнуты) и компрессоры не работают. Если в результате потребления воздуха давление в ресиверах падает, то при достижении ими минимального значения, установленного для пуска первого компрессора, замкнется контакт М1-Н первого манометра (Н — нижний предел), сработает реле KL1 и своим контактом включит пускатель КМ1 двигателя первого компрессора. В результате работы компрессора К1 давление в ресиверах будет повышаться и контакт Ml-Н разомкнется, но это не приведет к отключению компрессора, так как катушка реле KL1 продолжает получать питание через свой контакт и замкнутый контакт реле KL4. При повышении давления в ресиверах до максимального предела замкнется контакт манометра Ml-В (В-верхний предел), сработает реле KL4 и своим контактом отключит реле KL1, потеряет питание пускатель КМ1 и компрессор К1 остановится.

В случае недостаточной производительности первого компрессора или его неисправности давление в ресиверах будет продолжать падать. Если оно достигнет предела, установленного для замыкания контакта М2-Н второго (манометры Ml и М2 регулируются так, что бы контакт М2-Н

замыкания по сравнению с контактом Ml-Н при несколько меньшем давлении), то сработают реле KL3 и KL2. Последнее своим контактом включит пускатель КМ2, т.е. вступит в работу компрессор К2. Реле KL2 после размыкания контакта М2-Н остается включенным через свой контакт и замкнутый контакт реле KL4. Когда давление в ресиверах в результате совместной работы обоих компрессоров (или только К2 при неисправном К1) поднимется до верхнего предела, замкнется контакт манометра М2-В и включится реле KL4. В результате отключится реле KL1 и KJL2 и пускатели КМ1 и КМ2. Оба компрессора остановятся.

В схеме предусмотрен контроль исправности компрессорной установки. Если несмотря на работу обоих компрессоров давление в ресиверах продолжает падать или не изменяется, то контакт М2-Н нижнего предела останется замкнутым, и реле KL3 будет включено. Оно своим контактом приведет в действие реле времени КГ, которое с некоторой выдержкой времени, необходимой для обеспечения нормального подъема давления компрессором К2, замкнет свой контакт КТ цепи аварийнопредупредительной сигнализации, и персоналу будет подан сигнал о необходимости устранения неисправности.

Сигнальная лампа HLY служит для световой сигнализации о режиме работы компрессорной установкой при ручном управлении. Она загорается при падении давления в ресиверах, получая питание через контакт реле KL3. Сигнальная лампа HLW и реле напряжения KV служат для контроля наличия напряжения в цепях управления. Контроль температуры воздуха в компрессорах, охлаждающей воды и масла осуществляется специальными реле (на схеме не показаны), которые вместе с реле KV воздействуют на цепи аварийно-предупредительной сигнализации, извещая персонал о ненормальной работе установки.

К-1 и К-2 компрессорные установки

ШУ1 — силовой щит

С Ш 2 — шкаф управления

ТП — цеховая трансформаторная подстанция;

КГ1 — кабельная линия от ТП до Ш-1

3. Расчет и выбор электродвигателя компрессора

Для компрессоров типичен продолжительный режим работы, поэтому их электроприводы, как правило, не реверсивные с резкими пусками. В отличии от механизмов реверсивного транспорта компрессоры имеют небольшие пусковые статические моменты — 20 — 25% от номинального. В зависимости от назначения, мощности и характера производства где установлены механизмы этой группы, они могут требовать небольшого но постоянного подрегулирования

производительности при отклонении параметров воздуха (газа) от заданных значений, или же регулирования производительности в широких пределах.

Для большинства поршневых компрессоров не требуется регулирования угловой скорости приводных двигателей. Поэтому здесь применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели. При мощности более 50 КВт привод с синхронным оказывается экономичнее и выгоднее, чем привод с асинхронным двигателем. Хотя синхронные двигатели сложнее по устройству и дороже, чем асинхронные, применение их целесообразно для одновременного улучшения coscp предприятия.

При достаточной мощности питающей сети производится прямой пуск асинхронных и синхронных двигателей. В тех случаях, когда сеть не позволяет осуществление прямых пусков, применяют различные способы ограничения пускового тока, например пуск двигателей через автотрансформаторы или реакторы.

При выборе двигателя для компрессоров, как и для механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой, требуемую мощность двигателя Рдв находят по мощности на валу механизмов с учетом потерь в промежуточных механических передачах.

Мощность двигателя поршневого компрессора Рдв.к, кВт, определяется но приближенной формуле:

где Q-производительность (подача) компрессора, /с; А=(Аиа)/2 — работа,

Дж/м 3 , изотермического и адиабатического сжатия 1 атмосферного воздуха давлением Р1=1.0* Па до требуемого давления P2, Па для давлений до 10* Па значения А указаны ниже:

Источник



Компрессорная установка: устройство, работа и схема.

Компрессорная установка

Компрессорная установка представляет собой совокупность устройств, которые устанавливаются единично или группами и снабжаются вспомогательным оборудованием и приборами, необходимыми для их нормальной эксплуатации.

Основным элементом такой системы является компрессор.

Компрессор — это технический агрегат, предназначенный для перемещения, сжатия или повышения давления газообразных сред.

Содержание статьи

  • Назначение
  • Устройство, схема, состав установки
  • Работа компрессорной установки
  • Видеоролик: состав и назначение установки

Назначение

Компрессорная установка

Назначение компрессорной установки состоит в получении сжатого воздуха или другого необходимого газа с целью использования его энергии.

Установки для повышения давления широко применяются в различных областях народного хозяйства. Они являются основой технологического оборудования для химического производства, применяются в транспортировании природного газа, а так же при добыче нефти и газа.

Читайте также:  Zyxel keenetic установка принтера

Стационарные компрессорные установки широко применяются на промышленных предприятиях в основном для обслуживания заданных технологических процессов. Зачастую такие установки полностью автоматизированы и снабжены специальной аппаратурой, которая информирует оператора о изменении режима работы.

Кроме того бывают и передвижные установки. Они монтируются на прицепе или автомобильном шасси и состоят из компрессора (воздушного или поршневого), двигателя и воздухозаборника оборудованного фильтром.

Воздушный или объёмный компрессор используется для перекачивания порций газа строго фиксированного объёма. Принцип работы такого агрегата основан на попеременном заполнении газом определенной камеры компрессора с последующим вытеснением газа далее в магистраль.

Поршневой компрессор обеспечивает перемещение газа благодаря возвратно-поступательному движению поршня в цилиндре по двухтактному принципу впуск, затем выпуск газа без какого-либо сжатия.

В последнее время широко используется винтовой компрессор — он представляет собой агрегат промышленного назначения, нагнетающий воздух посредством винтовой пары.

Винтовой компрессор оборудован двумя винтами, один из которых имеет вогнутую поверхность, второй – выпуклую. Винты и корпус компрессора вместе образуют объем рабочей камеры. В процессе вращения винтов размер камеры растет, а по мере удаления выступов на роторах от впадин осуществляется всасывание.

В определенный момент две поверхности образуют общий объем, который постепенно сокращается в результате движения элементов в направлении отверстия нагнетания и происходит вытеснение газа.

Устройство, схема, состав компрессорной установки

Устройство компрессорной установки

Давайте рассмотрим из чего состоит схема компрессорной установки:
1 — охладитель
2 — компрессор
3 — фильтр
4 — маслоуловитель
5 — ресивер
6,7 — коллекторы холодной и сбросной воды

Основным оборудованием являются компрессор с двигателем, маслоотделитель, охладители и ресивер(воздушный баллон). Вспомогательное оборудование включает фильтр на всасывающей трубе компрессора, предохранительные клапаны и контрольно-измерительную аппаратуру.

Каждый компрессор снабжается ресивером (воздушным или газовым баллоном), основное назначение которого состоит в выравнивании кратковременных колебаний давления в воздухопроводах.

Кроме того, ресивер служит для отделения влаги и паров масла из газа – с этой целью устанавливают сепарирующие устройства.

Ресиверы помещают снаружи помещения, потому что они взрывоопасны.

Кроме того в устройство компрессорной установки входят охладители газа. Они располагаются между ступенями компрессоров, и обычно представляют собой трубчатые вертикальные или горизонтальные теплообменники. В компрессорных установках небольшой производительности они располагаются непосредственно на цилиндровом блоке компрессора.

Схема компрессорной установки большой производительности позволяет расположить охладители вблизи компрессоров как отдельно стоящие аппараты.

С целью очистки газа, подаваемого компрессором и для поддержания в чистоте проточной полости, на всасывающей трубе компрессора ставят газовый фильтр.

Ранее применялись главным образом матерчатые фильтры. В настоящие время устанавливают масляные фильтры.

Они представляют собой цилиндрические или прямоугольные замкнутые резервуары, наполненные рыхлым материалом (металлическая стружка, кольца Рашига), смоченным в вязком масле. Поток газа, проходящий через слой такого материала, хорошо очищается от пыли.

Процедура промывки и регенерация фильтра очень просты, а сам он надёжен в эксплуатации.

Маслоотделители располагают между ступенями компрессора за охладителями. Их назначение – удалять из газа, подаваемого компрессором, взвешенные капельки масла, использованного в предыдущей ступени.

Действие маслоотделителей основано на выбрасывании частичек масла из потока под действием сил инерции, возникающих при изменениях движения газа. Маслоотделители бывают с рыхлой засыпкой как у воздушных фильтров или в виде цилиндрических центробежных аппаратов – циклонов.

Предохранительные клапаны устанавливаются между ступенями компрессора на промежуточных охладителях и ресивере. Их назначение состоит в предохранении установки от чрезмерного повышения давления. Предохранительные клапаны бывают грузовыми и пружинными.

Коммуникация компрессорной установки состоит из системы газопроводов и трубопроводов охлаждающей воды.

Большое значение для правильной эксплуатации компрессорной установки имеет контрольно-измерительная аппаратура, по показаниям которой судят о правильности работы установки.

В состав компрессорной установки входит и контрольно-измерительное оборудование.

Манометры устанавливают на промежуточных охладителях и ресивере для наблюдения за давлением газа, подаваемого компрессором. Для контроля за давлением масла в системе смазки ставится манометр на напорном патрубке масляного насоса.

Система охлаждения компрессорных установок состоит из коллекторов холодной и сбросной воды поз. 6 и 7.

Давление охлаждающей воды контролируется по манометру на коллекторе, от которого проводят водопроводы к отдельным компрессорам.

Охлаждение компрессорных установок осуществляется с помощью воды, наличие которой в системе обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.

Наличие охлаждающей воды в системе охлаждения обязательно контролируется по сливу воды в воронки на сбросном коллекторе.

Обязательному контролю подлежат температуры воздуха перед каждым охладителем и за ним, а так же конечная температура газа на выходе из компрессора: контролируются температуры охлаждающей воды в коллекторе и на выходе из рубашек цилиндров и всех охладителей.

В мелких установках контроль за температурой осуществляется ртутными термометрами, поставленными в гильзы с маслом.

В крупных компрессорных установках показания всех контрольно-измерительных приборов компрессоров передаются дистанционно на центральный щит. Сюда же поступают показания электрических приборов, контролирующих мощность, потребляемую электродвигателями компрессоров, а также показания расходомеров компрессоров.

Работа компрессорной установки

Работа компрессорной установки состоит из нескольких последовательных этапов:
во время всасывания воздух через воздушный фильтр попадает в рабочую полость цилиндра первой ступени
после сжатия в цилиндре, воздух через нагнетательный клапан поступает в охладитель
охлажденный в охладителе воздух направляется в цилиндр второй ступени и так далее пока не дойдет до последнего охладителя.
далее воздух попадает на маслоудалитель, в котором конденсат и масло удаляются методом периодической продувки.

Подробное описание и работа каждого элемента компрессорной установки приведены в разделе выше.

Видеоматериалы

Основные преимущества компрессорной установки это малые затраты энергии и экологичность. Такие установки способны работать с различными пневматическими агрегатами. Некоторые модели комплектуются устройствами для анализа газа.

Среди основных недостатков следует выделить большие габариты и ограничение в применении при отрицательных температурах.

Для работы на компрессорных установках требуется обученный и подготовленный персонал по специальности машинист компрессорной установки.

Источник

Реферат: Компрессоры

Компрессоры – это устройства для создания направленного тока газа под давлением. Компрессорные установки довольно сильно распространены, они широко используются в холодильных установках, в пневматических устройствах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре.

Компрессоры, упрощенно, состоят из

1. Электродвигателя или привода;

2. Нагнетающей установки;

3. Емкостей для сжатого газа;

4. Соединительных шлангов и труб.

Электродвигатели применяемые в компрессорных установках могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока делятся на синхронные и на асинхронные. Асинхронные двигатели в свою очередь на АД с короткозамкнутым ротором и АД с фазным ротором.

Для асинхронные двигателей с короткозамкнутым ротором преимуществами для их установки в компрессоре является их экономичность, простота, удобство конструкции и большая надежности работы. Их недостатки это пусковой ток , который в 5 – 7 раз превышает номинальный ток двигателя и малый пусковой момент.

Асинхронные двигатели используют гораздо реже (в основном в центробежных насосах). Они используются в маломощных сетях или если требуется значительный пусковой момент (при относительно небольшом пусковом токе). Но у них сложная пускорегулирующая аппаратура и требуется уход за щетками и кольцами.

Синхронные двигатели используются в компрессорах большой мощности (более 100 кВт). У них очень высокий коэффициент мощности (cos j = 1 ) и они не очень восприимчивы к изменениям нагрузки. Но в тоже время они значительно дороже асинхронных двигателей и при пуске у них наблюдаются те же недостатки что и у АД с короткозамкнутым ротором.

Линейные электроприводы бывают электромагнитными, магнитоэлектрическими и индукционными. У них низкий КПД, но они все равно эффективны (из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение). Они применяются в основном при небольших поршневых усилиях и при малом ходе поршня.

Нагнетающие устройства это устройства которые под действием силы приложенной от привода нагнетает газ в специальные емкости , которые способны выдержать то давление которое может создать компрессор.

Компрессор очень важная установка она применяется от банальных (охлаждение бытового холодильника) до космических ( охлаждение жидкостных ускорителей ракетоносителя).

1. Техническое задание

1.1 Характеристика существующих электромеханических систем

Совокупность определённым способом соединённых электрических и механических звеньев называется электромеханической системой (ЭМС).

Электродвигатели, являющиеся элементом ЭМС, по роду тока разделяют на электродвигатели переменного тока (однофазные и трёхфазные) и постоянного тока. Электродвигатели переменного тока подразделяются на: синхронные, асинхронные и линейные.

Из АД наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они имеют высокую надёжность. Однако они обладают такими серьёзными недостатками, как большой пусковой ток и малый пусковой момент.

АД с фазным ротором применяют в ЭМС при маломощной сети или в компрессорных машинах с массивным маховиком. Эти двигатели обеспечивают большой пусковой момент при относительно малом пусковом токе. Однако более сложны в изготовлении, а как следствие и более дорогостоящие, обладают меньшей надёжностью.

При работе с ЭМС большой мощности (более 100 кВт) предпочитают синхронные эл. Двигатели. Они обладают постоянной частотой вращения (в пределах допустимых моментов нагрузки), высоким коэффициентом мощности (cosj при некотором перевозбуждении синхронные двигатели могут работать с опережающим током, при котором имеет место эффект компенсации реактивной мощности в сеть). Несмотря на все достоинства синхронных двигателей они имеют при пуске такие же недостатки как и асинхронные с короткозамкнутым ротором.

Высокими показателями характеризуются системы с линейным эл. приводом. По принципу действия эти эл. двигатели подразделяются на электромагнитные, электродинамические, магнитоэлектрические и индукционные. Наибольшее распространение в приводе компрессоров и насосов получили первые два типа. ЭМС с линейным электроприводом, несмотря на низкий КПД, эффективны вследствие отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение.

1.2 Цель выбора электродвигателя

Достоинства АД могут быть полностью реализованы лишь при условии правильного выбора и применения электродвигателя. От правильного выбора электродвигателя по мощности зависят надёжность его работы в составе ЭМС и энергетические показатели в процессе эксплуатации. При установке электродвигателя с излишней мощностью неоправданно возрастают габариты системы, её масса, стоимость, ухудшаются энергетические показатели. При установке электродвигателя излишней производительности — увеличению потерь и времени выхода на рабочий режим.

Поэтому мощность электродвигателя должна выбираться в строгом соответствии с режимом работы и нагрузкой.

Однако при расчёте не всегда оказывается полученная мощность стандартной. И в этом случае необходимо выбирать электродвигатель ближайшего большего значения.

Итак, целью выбора электродвигателя является, во-первых, определение технической возможности применения двигателя и, во-вторых, нахождение наилучшего варианта из технически возможных по каталогам, учитывая род тока и напряжение, конструктивное исполнение. Уровень шума и вибрации, режим работы.

1.3 Каталожные данные

Каталоги содержат все необходимые данные для выбора элелектродвигателей. В каталога указывается типоразмер двигателя, номинальная мощность, частота вращения, ток статора, КПД, коэффициент мощности cosφ кратность пускового тока, кратность пускового момента, кратность минимального момента, кратность максимального момента, динамический момент инерции ротора.

1.3.1 Типоразмер двигателя

Серия 4А является массовой серией АД. Она охватывает диапазон номинальных мощностей от 0.06 до 400 кВт с высотой оси вращения
от 50 до 355 мм.

В серии 4А принята система обозначений см. таблицу 1:

Х Х Х Х Х Х Х Х Х
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

где 1 — название серии (4А);

2 — исполнение АД по способу защиты: буква Н — исполнение IP 23, отсутствие буквы — IP 44;

3 — исполнение АД по материалу станины и щитов: А — станина и щиты алюминиевые; Х — станина алюминиевая, щиты чугунные или наоборот; отсутствие буквы — станина и щиты, чугунные или стальные;

4 — высота оси вращения, мм;

5 — установочный размер по длине станины: S — меньший, М — средний, L — больший;

6 — длина сердечника статора: А — меньшая, В — большая, отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, M или L) выполняется только одна длина сердечника;

7 — число полюсов АД;8 — модификация по конструкции и условиям окружающей среды: Н — малошумные, Б — со встроенной температурной защитой, Е — с электромагнитным тормозом, П — с повышенной точностью к установочным размерам, Ш — с подшипниками скольжения, Ф — фреономаслостойкие, Х — химостойкие, СХ — сельскохозяйственные;

9 — климатическое исполнение: У — для умеренного климата, ХЛ — для холодного климата, Т — для тропического, О — для всех климатических районов на суше, М — с умеренным холодным морским климатом, ОМ — для любого района плавания;

10 — категория размещения: 1 — на открытом воздухе, 2 — в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха незначительны, 3 — в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, 4 — в помещениях с искусственно регулируемым климатом, 5 — в помещениях с повышенной влажностью.

1.3.2 Номинальные данные

Режим работы, для которого электрическая машина предназначена предприятием-изготовителем, называется номинальным.

Номинальные данные электрической машины, характеризующие номинальный режим её работы, относятся к работе на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре газообразной охлаждающей среды не более 40 0 С и охлаждающей воды не более 30 0 С.

Номинальной мощностью электрического двигателя называют полезную механическую мощность на валу. Стандартизованный ряд мощностей установлен ГОСТ 12139 — 84.

Двигатели должны сохранять номинальную мощность при отклонениях напряжения сети от номинального значения в пределах ± 10 % и отклонениях частоты сети в пределах ± 2.5 %.

Ряд синхронных частот вращения устанавливает ГОСТ 10683 — 73. Наиболее распространёнными значениями являются: 750; 1000; 1500; 3000 об/мин.

Номинальные значения напряжений устанавливает ГОСТ 23366 — 78. В настоящее время широко распространены следующие значения: 0,22; 0,38; 0,66; 6; 10 кВ.

В зависимости от мощности и номинального напряжения, соединение обмоток статора может быть выполнено по схеме "звезда" или "треугольник".

Начальный пусковой ток электрического двигателя — это установившийся ток в обмотке статора при неподвижном роторе и номинальных значений напряжения, частоты и схемы соединения обмоток статора.

Начальный пусковой момент электродвигателя – это вращающий момент электродвигателя, развиваемый при неподвижном роторе, установившемся токе и номинальных значений напряжения и частоты.

Максимальный вращающий момент — наибольший момент вращения, развиваемый двигателем при номинальных условиях.

Минимальный вращающий момент — наименьший вращающий момент, развиваемый АД с короткозамкнутым ротором в процессе разгона от неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных условиях.

Критическое скольжение – это скольжение, при котором АД развивает максимальный вращающий момент.

Читайте также:  Установка сигналов ваз 2114

Момент инерции является мерой инертности тела и влияет на динамические характеристики машины.

1.3.3 Конструктивное исполнение и способ монтажа

Согласно ГОСТ 2479 — 79 электрические машины классифицируются по конструктивному исполнению и способу монтажа. Условное обозначение состоит из двух букв IM и четырёх цифр (см. таблицу 2).

IM Х Х Х Х
1 2 3 4

Первая цифра — конструктивное исполнение:

1 — на лапах с подшипниковыми щитами (с пристроенным редуктором);

2 — на лапах с фланцем на подшипниковом щите;

3 — без лап с подшипниковыми щитами, с цокольным фланцем;

4 — без лап с подшипниковыми щитами, с фланцем на станине;

5 — машины без подшипников;

6 — на лапах с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками;

7 — машины со стояковыми подшипниками;

8 — с вертикальным валом, кроме групп от IM1 до IM4;

В каждой из восьми групп машины подразделяются в зависимости от способа монтажа (вторая и третья цифры в условном обозначении).

Четвёртая цифра обозначает исполнение конца вала электрические машины:

0 — без конца вала;

1 — с одним цилиндрическим концом вала;

2 — с двумя цилиндрическими концами вала;

3 — с одним коническим концом;

4 — с двумя коническими концами;

5 — с одним фланцевым концом;

6 — с двумя фланцевыми концами;

7 — с фланцевым концом на одной стороне и цилиндрическим концом на другой стороне;

8 — прочие исполнения конца вала.

1.3.4 Степень защиты

Под этим понятием понимается защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри электрических машин, и защита от попадания внутрь твёрдых тел и воды.

По ГОСТ 14254 — 80 условное обозначение состоит из букв IP и двух цифр. Первая цифра характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри электрических машин, и защита от попадания внутрь твёрдых тел.
Вторая — степень защиты от проникновения воды внутрь электрических машины.

Кроме того, выпускаются электрические машины для работы в особых условиях: морозостойкие, влагостойкие, химостойкие, тропические, взрывозащищённые.

1.3.5 Способ охлаждения

Обозначение способов охлаждения устанавливает ГОСТ 20459 — 75.

Способы охлаждения обозначаются двумя латинскими буквами IC и характеристикой цепи охлаждения. Каждая цепь имеет характеристику, обозначаемую латинской буквой, указывающей на хладагент, и двумя цифрами. Первая цифра показывает возможность циркуляции хладагента, вторая — способ подвода энергии к хладагенту. Если хладагентом является воздух, то допускается опускать букву.

В АД применяются следующие способы охлаждения:

а) IC01 — двигателисо степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором на валу двигателя;

б) IC05 — двигателисо степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, имеющим независимый привод;

в) IC0041 — двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP45 с естественным охлаждением;

г) IC0141 — двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором на валу двигателя;

д) IC0541 — двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP54 с вентилятором, имеющим независимый привод.

1.3.6 Нагревостойкость системы изоляции

Согласно ГОСТ 8865 — 70 изоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, разделяются на классы по нагревостойкости. Каждому классу соответствует определённая максимальная температура. Значения температур приведены в таблице 3.

Класс нагревостойкости системы изоляции Y A E B F H C
Температура, °С 90 105 120 130 155 180 Более 180

В настоящее время разработаны изоляционные материалы с допустимой температурой от 220 до 240 О С, которые применяются в электрических машинах специального назначения.

1.3.7 Уровень шума и вибраций

В зависимости от требований к уровню шума электрические машины по ГОСТ 16372 — 84 разделяются на четыре класса:

1 — электрические машины без предъявления требований к уровню шума;

2 — эл. Машины с малошумными подшипниками и вентиляторами;

3 — эл. Машины с пониженным использованием активных материалов, закрытые, с подшипниками скольжения;

4 — эл. Машины со специальными звукоизолирующими кожухами.

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 16921 — 83 для электрических двигателей общего назначения установлены следующие классы вибрации: h < 80 mm — 1.1 mm/c, 80 < h < 132 mm — 1.8 mm/c, 132 < h < 225 mm — 2.8 mm/c, h > 225 mm — 4.5 mm/c. Для специальных и прецизионных эл. Приводов с особо жёсткими требованиями к вибрации и надёжности должны применяться эл. Двигатели, имеющие уровень вибрации на два класса ниже, чем у двигателей общего назначения.

2. Исходные данные

Выбрать электродвигатель для привода компрессора.

Условия работы: на открытом воздухе, влажность до 90 %; перепад температур от – 20°С до +20°С; высота над уровнем моря до 1000 м. Момент сопротивления, приведенный к валу компрессора показан в приложении 1 кривая 1, остальные исходные данные приведены в таб. 4.

Номинальная частота вращения, nН ,

Момент инерции механизма, Jмех ,

3. Расчет

3.1 Выбор электродвигателя

3.2 Предварительный выбор электродвигателя

3.2.1 По заданным значениям момента сопротивления, приведенный к валу двигателя

; (1)

(Нм).

3.2.2 Определяем угловую частоту вращения

;

(рад/с).

3.2.3 Определим эквивалентную мощность электродвигателя

; (2)

(кВт).

Источник

Компрессоры

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.).
Степень повышения давления в Компрессор более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2–3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) – вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в середине 19 в., в России строятся с начала 20 в.

Содержание
Прикрепленные файлы: 1 файл

реферат макушкин.docx

Федеральное государственное автономное

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт нефти и газа

по дисциплине «Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов»

Руководитель _________ Д.О Макушкин

подпись, дата должность, ученая степень инициалы, фамилия

Студент НГ 09-04 Ботвинкин Ю.М.

номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия

2. Центробежный компрессор……………………………………………6

6. Области применения компрессоров в нефтегазовой отрасли………19

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.).

Степень повышения давления в Компрессор более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2–3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) – вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в середине 19 в., в России строятся с начала 20 в.

Основы теории центробежных машин были заложены Л. Эйлером, теория осевых Компрессор и вентиляторов создавалась благодаря трудам Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина и других учёных.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают Компрессор поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные. Компрессор также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению рн (низкого давления – от 0,3 до 1Мн/м2, среднего – до 10 Мн/м2 и высокого – выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессор также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N

Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа существенно превышает атмосферное. Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа, приведённого к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу. Эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом. При большой разнице, скажем, поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в два раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом.

К компрессорам (компрессорным машинам) относятся собственно компрессоры, вентиляторы и вакуумные компрессоры.

В результате сжатия газа давление на выходе компрессора p2 становится больше давления на входе в него р1. Отношение этих величин представляет собой степень повышения давления компрессором ξ = р2/р1.

Компрессоры различаютпо устройству:

      • объёмные (поршневые, ротационные), в которых сжатие газа происходит при уменьшении замкнутого объёма;
      • лопаточные (центробежные и осевые) в которых силовое воздействие на газ осуществляется вращающимися лопатками, и струйные, принцип действия которых подобен струйным насосам.

      Поршневые компрессоры — одни из самых распространённых видов компрессоров. Оптимальное решение для задач, не требующих сверхпроизводительности. Эта технология используется для сжатия воздуха с начала ХХ века, в силу простоты технической реализации. Поршневые компрессоры, до недавнего времени, являлись основным типом воздушных компрессоров.

      Винтовые компрессоры являются подтипом роторных компрессоров. Винтовые компрессоры отличаются высокой надёжностью и малыми габаритами.

      Мембранный компрессор по принципу действия скорее можно отнести к поршневым компрессорам. Сжатие газа в этих компрессорах происходит в процессе уменьшения объема камеры сжатия, вследствие поступательного движения поршня. В роли поршня выступает круглая гибкая мембрана, зажатая по периметру между крышкой и цилиндром.

      Компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми. Последние используются для получения больших давлений. Поршневые компрессоры широко используются в установках с двигателями внутреннего сгорания.

      Компрессоры строятся стационарными и передвижными; горизонтальными, вертикальными и с наклонным расположением цилиндров; одноступенчатыми и многоступенчатыми; одноцилиндровыми и многоцилиндровыми.

      Турбокомпрессор, в котором сжимаемая среда движется через лопатки колеса и диффузор, главным образом, вдоль направления, перпендикулярного оси вращения. Основными элементами центробежного компрессора являются: корпус, рабочее колесо, диффузор, обратный направляющий аппарат.

      В процессе работы центробежного компрессора парообразный холодильный агент из всасывающего трубопровода поступает на всасывающую сторону рабочего колеса, вращающегося с большой скоростью. Благодаря действию центробежных сил пар отбрасывается к периферии колеса, давление и скорость пара, а следовательно, и его кинетическая энергия, увеличиваются. С периферии рабочего колеса пар направляется в диффузор, где его скорость уменьшается (за счет увеличения проходного сечения), кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и давление возрастает.

      Для регулирования мощности компрессора перед первым рабочим колесом установлены регулирующие поворотные лопатки с приводом от исполнительного механизма.

      В многоступенчатых компрессорах поток из предыдущей ступени через обратный направляющий аппарат подводится к всасывающей стороне следующего колеса. Для уменьшения перетечки пара внутри машины между вращающимися элементами ротора и неподвижными элементами статора предусматриваются лабиринтные уплотнения. Принцип действия их основан на потере напора пара при прохождении через группу последовательно расположенных щелей (сопротивлений). Таким образом, рабочее колесо является единственным элементом ступени, посредством которого к пару подводится энергия

      Центробежный Компрессор имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6. На внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5. Всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого Компрессор составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого Компрессор вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси Компрессор (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых Компрессор между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого Компрессор обычно равна 1,2–1,3, т.е. значительно ниже, чем у центробежных Компрессор, но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей Компрессор

      Рис. 3. Центробежный компрессор: 1 – вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 – рабочие колёса; 3 и 7 – кольцевые диффузоры; 4 – обратный направляющий канал; 5 – направляющий аппарат; 12 и 13 – каналы для подвода газа из холодильников; 14 – канал для всасывания газа.

      Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых Компрессор осуществляется так же, как и центробежных. Осевые Компрессор применяют в составе газотурбинных установок.

      Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых Компрессор оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.

      По устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные Компрессор обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

      Рис. 4. Струйные Компрессор: 1 – канал для подачи сжатого газа; 2 – корпус; 3 – канал для всасывания газа; 4 – ротор; 5 – направляющие лопатки; 6 – рабочие лопатки

      Энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или жидкостей (масла, хладагента и др.) под давлением. Компрессоры данного типа широко применяются в машиностроении, текстильном производстве, в химической, холодильной промышленности и криогенной технике. Многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам.

      Поршневые компрессоры различают по устройству кривошипно-шатунного механизма, устройству и расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.

      Поршневые компрессоры могут быть: крейцкопфные — с двухсторонним всасыванием и бескрейцкопфные — одностороннего всасывания (мощностью до 100 кВт).

      Поршневой Компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых Компрессор имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые Компрессор бывают однои многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, Vили W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия. Действие одноступенчатого воздушного поршневого Компрессор заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в Компрессор его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки Компрессор оборудуются водянымили воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически наивыгоднейшим.

      По расположению цилиндров компрессоры подразделяются на вертикальные, горизонтальные и угловые.

      К вертикальным относятся машины с цилиндрами, расположенными вертикально. При горизонтальном расположении цилиндры могут быть размещены по одну сторону коленчатого вала, такие компрессоры называются горизонтальными с односторонним расположением цилиндров; либо по обе стороны вала — с горизонтальными или двухсторонним расположением цилиндров.

      К угловым компрессорам относятся машины с цилиндрами, расположенными в одних рядах вертикально, в других — горизонтально. Такие компрессоры называются прямоугольными. К угловым компрессорам относятся машины с наклонными цилиндрами, установленными V-образно и W-образно (компрессоры называются соответственно V- и W-образными).

      Прогрессивным в развитии поршневых компрессоров явился переход на оппозитное исполнение компрессоров крупной и средней производительности. Оппозитные компрессоры, представляющие собой горизонтальные машины с встречным движением поршней и расположением цилиндров по обе стороны вала, отличаются высокой динамической уравновешенностью, меньшим габаритами и массой. Благодаря своим преимуществам оппозитные компрессоры практически полностью вытеснили традиционный тип крупного горизонтального компрессора.

      Для машин малой и средней производительности основным является прямоугольный тип компрессора и компрессора с У-образным расположением цилиндров.

      По числу ступеней сжатия компрессоры различаются одно-, двух- и многоступенчатые. Многоступенчатое сжатие вызывается необходимостью ограничить температуру сжимаемого газа. В воздушных компрессорах возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, накапливающегося в трубопроводах, на крышках компрессоров и поверхностях клапанов, поэтому температура нагнетаемого воздуха не должна превышать 453К

      Режим работы поршневого компрессора

      Действие одноступенчатого воздушного поршневого Компрессор заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в Компрессор его температура значительно повышается. Для предотвращения самовозгорания смазки Компрессор оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически наивыгоднейшим (см. Термодинамика). Одноступенчатый Компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7–8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые Компрессор, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений – выше 10Мн/м2. В поршневых Компрессор обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них – регулирование изменением частоты вращения вала.

      Источник

      Анализ работы компрессорных установок

      по направлению подготовки бакалавров технических наук:

      Тема Анализ работы компрессорных установок

      1. Влияние качества охлаждения на эффективность КУ

      1.1 Экономия потребляемой мощности при идеальном и реальном охлаждении

      1.2 Технико-экономический критерий эффективности охлаждения

      2. Анализ систем охлаждения различных типов

      2.1 Открытые водооборотные системы охлаждения

      2.2 Системы непосредственного воздушного охлаждения

      2.3 Системы воздушного охлаждения с промежуточным теплоносителем в закрытом контуре

      3. Конструкция элементов систем охлаждения

      3.1 Теплообменники компрессорных установок

      3.2 Газоохладители низкого и среднего давления

      3.3 Газоохладители высокого давления

      4. Расчёт системы охлаждения КУ

      4.1 Технические характеристики компрессора К-250-61-5

      4.2 Расчёт технологической схемы компрессора

      4.3 Расчёт ступени охлаждения компрессора

      5. Влияние температуры окружающей среды на параметры системы охлаждения компрессора

      6. Технико-экономический анализ целесообразности утилизации теплоты сжатия

      Выпускная работа бакалавра на тему: «Анализ работы компрессорных установок». Автор: студентка группы ЭО1-06 филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске Куковенкова Екатерина Сергеевна.

      В выпускной работе рассмотрены вопросы влияния качества охлаждения на эффективность компрессорной установки, экономии потребляемой мощности при идеальном и реальном охлаждении. Проведён анализ систем охлаждения различных типов; рассмотрены конструкции элементов систем охлаждения — теплообменников компрессорных установок и газоохладителей различных типов.

      Проведены расчёты системы охлаждения компрессорной установки, по результатам которых были построены графики, показывающие зависимость параметров компрессорной установки при изменении температуры окружающей среды.

      Bachelor’s final paper work on the theme: “Analysis of compressor unit’s work”.Author: student of the EO1-06 group of SEIHPE The Smolensk branch of Moscow Power Engineering institute (Technical university) Ekaterina Sergeevna Kukovenkova. In the final paper reviewed issues of influence of cooling quality on compressor unit’s efficiency, saving power consumption with the ideal and real cooling. The analysis of cooling system of various types took place; reviewed element’s constructions of cooling systems — heat exchangers of compressor units and heat exchangers for gas coolers of various types.

      Were made calculations of the compressor unit’s cooling systems, on which results were graphs, showing the dependence of compressor unit’s parameters, on the thermal change.

      Работоспособность, надёжность и экономичность большинства компрессорных установок существенно связаны с отводом теплоты от сжимаемого газа, с охлаждением цилиндра, редукторов, муфт, подшипников и электродвигателей. Комплекс устройств, позволяющих отводить теплоту от охлаждаемых элементов и передавать её окружающей среде, принято называть системой охлаждения. Совершенство системы охлаждения во многом определяет технический уровень компрессорной установки в целом.

      Представление об устройстве и функционировании системы охлаждения охватывает широкий круг вопросов. К ним относят: термодинамическая схема компрессора; тип системы охлаждения и вид хладагента; конструкция газо- и маслоохладителей (включая и тип теплопередающей поверхности); компоновка аппаратов; устойчивость эксплуатационных характеристик; надёжность; обеспечение работоспособности в экстремальных условиях (например, при высоких и низких температурах окружающей среды); возможность и целесообразность утилизации теплоты сжатия; методы тепловых и гидравлических расчётов; технико-экономический анализ и оптимизация систем охлаждения.

      В большинстве случаев сжатие газа в компрессоре сопровождается процессом охлаждения. При снижении температуры газа уменьшаются энергетические затраты на сжатие. Однако общая эффективность компрессорной установки определяется в результате технико-экономического анализа.

      Охлаждение может производиться непосредственно в процессе сжатия или чередуя сжатие и охлаждение. В настоящее время наиболее распространён раздельный или многоступенчатый способ сжатия.

      1. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ОХЛАЖДЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ

      1.1 Экономия потребляемой мощности при идеальном и реальном

      Сжатие газа является термогазодинамическим процессом, который в подавляющем большинстве случаев сопряжён с процессом охлаждения. Необходимость в охлаждении связанна, в первую очередь, с соображениями экономичности производства сжатого газа. Из термодинамики следует, что экономические затраты на сжатие уменьшаются при наличии охлаждения. Однако организация процесса охлаждения газа требует собственных затрат, которые в отдельных случаях могут оказаться сопоставимыми с энергетическим выигрышем от охлаждения. Поэтому общая эффективность компрессорной установки должна рассматриваться уже как экономическая категория. В соответствии с этим настоящая глава объединяет термодинамические и технико-экономические аспекты организации охлаждения газа в компрессорных установках.

      При отсутствии теплообмена с окружающей средой процесс сжатия газа сопровождается повышением его температуры. Это следствие первого закона термодинамики, в соответствии с которым при адиабатном сжатии (без изменения кинетической энергии газа), вся работа переходит в приращение энтальпии газа, которое для идеального газа соответствует приращению температуры.

      Согласно уравнению адиабатного процесса

      (1.1)

      температура будет тем значительнее, чем больше отношение давлений π= Р21, и выше начальная температура газа . Охлаждая газ, можно уменьшить рост энтальпии. При этом работа, затраченная на сжатие газа, тоже будет уменьшаться. Когда отводимая теплота во всех точках процесса равна подводимой энергии, сжатие будет протекать при постоянной температуре, равной начальной температуре газа. Такой процесс называется изотермным. Он обеспечивает сжатие с наименьшими затратами энергии.

      Газ можно охладить непосредственно в процессе сжатия или попеременно, чередуя сжатие и охлаждение, т. е. разделяя эти два процесса. В настоящее время в технике более распространён раздельный или многоступенчатый способ.

      Рассмотрим процессы многоступенчатого адиабатного сжатия с идеальным охлаждением в Т,S-диаграмме на рис. 1.1.

      Рис. 1.1. Процессы адиабатного сжатия с идеальным охлаждением в Т, S — диаграмме

      Процесс 1-2-4-5 имеет две ступени сжатия 1-2, 4-5 и одно промежуточное охлаждение 2-4. Процесс 1-10-11-12-4-13-14-15 имеет четыре ступени сжатия и три промежуточных охлаждения. С увеличением числа охлаждений площадь под кривой многоступенчатого сжатия уменьшается, приближаясь к площади изотермного процесса. При очень большом числе охлаждений (в пределе бесконечном) оба способа, раздельный и совмещённый, приводят к тождественному результату — изотермному сжатию.

      Если в процессе охлаждения температура газа достигает начального значения T, как это изображено на рис. 1.1., то количество отведённой теплоты равно работе, затраченной на сжатие в предыдущей ступени, поскольку энтальпии идеального газа в точках 1,11,4,14,6 одинаковы. Таким образом, при наличии концевого охлаждения (не влияющего на работу сжатия), общее количество отведенной теплоты равно затраченной работе, как и при изотермном процессе. Это положение становится несправедливым для реальных газов. Например, сжатие воздуха с высоким содержанием паров воды. Если начальная температура воздуха 40°С и относительная влажность его 100%, то при охлаждении до исходной температуры количество отведённой теплоты превысит работу сжатия на 30-60%, поскольку к ней добавится теплота конденсации. Однако в большинстве практических случаев, отклонения сжимаемого газа от идеального состояния не велики, и суммарный тепловой поток в системе охлаждения можно оценивать значением потребляемой компрессором мощности. [1].

      До сих пор охлаждение сжимаемого газа рассматривалось достаточно абстрактно: полагалось, что теплота должна быть отнята о передана другому телу. При этом не анализировалось, какая часть теплоты может быть реально передана другому телу, как неполнота охлаждения повлияет на процесс сжатия в последующих ступенях, что будет дальше с этой теплотой, имеет ли она какую-нибудь ценность. Прежде всего, рассмотрим возможные пути передачи теплоты. Конечным теплоприёмником является окружающая среда, включающая атмосферу и мировой океан. Температура окружающей среды T устанавливает предел самопроизвольного охлаждения любого нагретого тела. Охлаждение ниже температуры окружающей среды требует затрат энергии на передачу теплоты от тела с температурой Т < Т окружающей среде. Применительно к компрессору затраты энергии не окупаются снижением работы сжатия на проведение процесса сжатия на уровне Т < То. Термодинамический анализ показывает, что при самой экономичной организации сжатия (изотермный процесс при Т < Т) и самом экономичном способе передачи теплоты окружающей среде (обратный цикл Карно), суммарная работа будет равна работе изотермного сжатия при температуре окружающей среды То. Таким образом, изотермное сжатие при температуре окружающей среды является оптимальным термодинамическим процессом. Его работа минимальна и может служить мерилом термодинамического совершенства компрессорной установки. Эффективность охлаждаемых многоступенчатых компрессоров принято оценивать изотермным КПД

      , (1.2)

      где Низ — изотермная удельная работа, Нохл — действительная удельная работа многоступенчатого сжатия, а Низ вычисляется при температуре всасывания Твс по формуле

      (1.3)

      Процесс многоступенчатого сжатия с охлаждением в виде пилообразной линии в T,S — диаграмме на рис. 1.1. состоит из равновесных процессов, изоэнтропного сжатия и охлаждения до температуры окружающей среды при постоянном давлении. В реальных ступенях компрессора конечные скорости сжатия делают процесс неравновесным: возникают трение, вихревые и волновые явления. Часть энергии, подводимой к газу, из-за этого рассеивается и переходит в теплоту.

      Отклонение реальных процессов от идеальных показано на рис. 1.2.

      Рис.1.2. Процесс политропного сжатия с реальным охлаждением в Т, S – диаграмме

      Для достаточно полной передачи теплоты от охлаждаемого газа к окружающей среде (в пределе до точки 3′ на рис. 1.2.) без затрат энергии потребовались бы бесконечно большие газоохладители. Разумное ограничение размеров аппаратов приводи к необходимости форсировать режимы теплообмена: создавать конечные разности температур между теплоносителями по всей длине тракта, тратить энергию на преодоление гидравлических сопротивлений. Фактически, охлаждение закончится не в точке 3′, а в точке 3 при сохранении отношения давлений 1-й секции и конечного давления Р2 (рис. 1.2.) работу сжатия второй секции придётся увеличить как за счёт падения начального давления от Р1 до Р , так и за счёт повышения начальной температуры сжатия от То до Т1. Выделим ту часть суммарного увеличения работы сжатия, которая непосредственно связанна с неравновесностью процесса охлаждения. С этой целью представим удельную работу многосекционного компрессора в виде

      , (1.4)

      где — недоохлаждение газа до температуры окружающей среды ТО в аппарате, стоящем перед i-й секцией; — начальное и конечное давление в i-й секции;

      — потеря давления в аппарате перед i-й секцией;

      , где — политропный КПД i-й секции.

      Используя разложение по малому параметру в линейном приближении, можно упростить выражение (1.4)

      , (1.5)

      где — отношение давлений секции по сечениям входа и выхода, — относительные потери давления. Потери, связанные с работой газоохладителей, логично оценить отношением работ компрессора с реальными и идеальными аппаратами. Под идеальными будем понимать аппараты, охлаждающие газ до температуры окружающей среды = 0и не имеющие гидравлических потерь =0. Работа компрессора с идеальными охладителями при прочих равных условиях минимальна.

      (1.6)

      Потери, связанные с не идеальностью газоохладителей, обозначим через называют коэффициентом приведенных потерь охлаждения.

      Для охлаждаемого многоступенчатого компрессора

      (1.7)

      Коэффициент приведенных потерь охлаждения компрессора для выпускаемых ныне машин лежит в диапазоне . Коэффициенты приведенных потерь охлаждения i-й секции имеют более широкий диапазон: =1.01-1.12 [1].

      Выражения (1.3) — (1.7) позволяют представить изотермный КПД компрессора (1.2) в виде

      (1.8)

      Сомножитель в выражении (1.8) появляется из-за того, что изотермную

      работу [см. формулу (1.3)] принято определять по температуре всасывания, тогда как минимальная работа компрессора с идеальными охладителями [см. формулу (1.6)] определена по температуре окружающей среды. В общем случае

      Если все секции одинаковы, т.е. и , то

      , (1.9)

      Умножая числитель и знаменатель на и вводя обозначение преобразуем (1.9.) к виду

      (1.10)

      Из формулы (1.10) видно влияние на различных факторов:

      · числа промежуточных охлаждений n

      · КПД процесса сжатия

      · коэффициента приведенных потерь охлаждения

      При устремлении числа охлаждений к бесконечности n , z и выражение (1.10) имеет своим пределом величину

      , (1.11)

      которая для идеальной системы охлаждения () становится равной

      Для иллюстрации соотношения экономии энергий от введения охлаждения и потерь, связанных с организацией, используют величину:

      , (1.12)

      где — удельная работа неохлаждаемого компрессора, в котором значение принято как среднее по отдельным секциям.

      Полагая секции одинаковыми и используя обозначения (1.10), приведём (1.12) к виду

      (1.13)

      Источник

Adblock
detector