РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА СЖАТОГО ВОЗДУХА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ВЫБОР КОМПРЕССОРОВ

Выбор марки, количества и производительности компрессоров, устанавливаемых в машинном зале компрессорной станции, производят на основе следующего:

• 1) средней расчетной и максимально длительной нагрузок на компрессорную станцию;
• 2) требуемого давления сжатого воздуха у потребителей;
• 3) принятого способа подачи сжатого воздуха пневмоприемниками;
• 4) сведений о типах и марках компрессоров, выпускаемых компрессорными заводами (см. табл. 5, 6).

Выбирая компрессор по требуемому давлению, необходимо, чтобы конечное давление воздуха, выходящего из компрессора, превышало требуемое давление воздуха у мест потребления не более чем на 0,3...0,4 МПа, так как редуцирование воздуха с высокого давления на низкое является неэкономичным.

Не следует выбирать поршневой компрессор, сжимающий воздух до давления, значительно превосходящего требуемое, так как у поршневого компрессора давление регулируется автоматически соответственно давлению в сети, в результате чего будет непроизводительно расходоваться электроэнергия.

При конечном давлении до 0,6 МПа применяются одноступенчатые компрессоры, а при большом давлении — многоступенчатые.

Для экономии электроэнергии и удобства эксплуатации компрессорных установок в компрессорной станции,

Технические данные поршневых воздушных компрессоров систем воздухоснабжения [23]

Таблица 5

Примечание: рве— давление всасывания; р,„—давление нагнетания.

Та 6л и ца 6

Технические характеристики центробежных воздушных компрессорных машин [4]

работающей на один трубопровод пневмосети, рекомендуется устанавливать компрессоры, имеющие одинаковые конечные давления нагнетаемого воздуха.

При необходимости эксплуатации пневмоприемников, требующих различного давления сжатого воздуха, вопрос выбора компрессоров по конечному давлению сжатия решается в каждом отдельном случае в зависимости от количества расходуемого воздуха того или иного давления, стоимости раздельной прокладки воздухопроводов, а также других обстоятельств.

Способ подачи сжатого воздуха пневмоприемниками влияет на выбор компрессоров следующим образом. Если пневмоприемники подключены к пневмосети, питающейся от компрессорной станции, то компрессоры должны иметь такую производительность, которая покрывала бы максимальную длительную нагрузку на компрессорную станцию. Если пневмоприемники питаются от баллонов или воздухосборников, имеющих достаточную емкость, то производительность компрессоров должна соответствовать средней расчетной нагрузке на компрессорную станцию.

При выборе компрессора следует руководствоваться следующими соображениями [1].

• 1. Общее количество компрессоров, устанавливаемых в машинном зале компрессорной станции, должно быть небольшим, лучше всего ограничиться четырьмя. Не рекомендуется устанавливать в одном машинном зале более восьми компрессоров, так как сильно увеличивается здание компрессорной станции и очень неудобно обслуживать агрегаты.
• 2. Производительность каждого компрессора в отдельности не должна быть больше производительности резервного компрессора и должна лежать в пределах допускаемых границ регулирования.
• 3. Производительность выбранного компрессора должна быть такой, чтобы он работал во всех сменах с высоким КПД.
• 4. Давление воздуха на входе в компрессор, в его всасывающем патрубке, а также создаваемое компрессором перед входом воздуха из нагнетательного патрубка должно соответствовать паспортным данным выбранного компрессора и обеспечивать требуемое давление воздуха у потребителей.
• 5. Установленная мощность привода компрессора должна быть небольшой с целью экономии электроэнергии.
• 6. Габариты компрессора с учетом вида передачи движения от двигателя к компрессору и их массы должны быть минимальными.
• 7. Принятый к установке компрессор должен быть недорогим, но надежным в эксплуатации.
• 8. Для выработки сжатого воздуха должен применяться только воздушный компрессор.

При выборе типа компрессора также необходимо учитывать достоинства и недостатки того или иного типа, отдавая предпочтение тому типу компрессора, стоимость эксплуатационных затрат которого на 1 м³ вырабатываемого сжатого воздуха будет минимальной. Например, вертикальные поршневые компрессоры имеют следующие преимущества перед горизонтальными:

• • большая быстроходность и многооборотность;
• • больший механический КПД;
• • меньшие потери от неплотностей поршня;
• • более легкий фундамент при хорошей устойчивости;
• • меньший вес и габаритные размеры в плане;
• • более компактный и более дешевый привод компрессора;
• • удобство монтажных работ;
• • меньший износ цилиндров.

Однако вертикальные компрессоры относительно недолговечны вследствие многооборотности и требуют значительной высоты помещения для их установки.

По сравнению с вертикальными поршневыми компрессорами горизонтальные компрессоры имеют следующие преимущества:

• • удобнее вести наблюдение за их работой в процессе эксплуатации;
• • требуют меньшей высоты помещения;
• • арматура и трубопроводы могут размещаться под полом помещения, в каналах и траншеях.

К недостаткам горизонтальных компрессоров следует отнести малооборотность, большие габаритные размеры в плане и значительный вес фундаментов.

Горизонтальные компрессоры зарекомендовали себя в условиях длительной эксплуатации как весьма надежные и удобные в обслуживании машины. Учитывая значительные преимущества вертикальных компрессоров, целесообразно применять вертикальные одноступенчатые и двухступенчатые компрессоры.

Мощные горизонтальные компрессоры с большим числом ступеней желательно применять в условиях, где требуется максимальная надежность при наиболее тяжелых условиях работы (например, при кессонных работах, в горной, металлургической, машиностроительной и химической промышленности), или там, где необходима непрерывная подача сжатого воздуха, так как вынужденная остановка компрессора может привести к аварии или снижению выпуска продукции.

Приведенные выше преимущества и недостатки разных типов поршневых компрессоров, а также удобство эксплуатации и ремонта однотипных машин показывают, что не следует в одном машинном зале устанавливать компрессоры, разные по конструктивному исполнению (вертикальные и горизонтальные). Во всех случаях наиболее удобным в эксплуатации является применение в компрессорной станции однотипных компрессоров. Желательно, чтобы они были одинаковыми по производительности и давлению всасывания и нагнетания воздуха, так как при применении одинаковых компрессоров упрощается схема коммуникаций, улучшаются условия эксплуатации, монтажа и ремонта оборудования, а также создаются условия для применения средств автоматики.

На выбор типа компрессора влияют также тяжелые для компрессора условия эксплуатации: запыленность территории, окружающей компрессорную станцию, высокая температура и низкое барометрическое давление всасываемого воздуха.

Выбирая тип и количество компрессоров для размещения их в новом или реконструированном здании, следует изучить технико-экономические обоснования и сравнить величины капитальных затрат и сроки окупаемости, после чего остановиться на том или ином типе компрессора.

Наиболее распространенным приводом компрессоров является электрический. Основные его преимущества: простота устройства и обслуживания, надежность в работе, постоянная готовность к действию. Последнее особенно важно для автоматизации компрессорных установок.

Для привода компрессоров иногда применяют паровую машину или газовый двигатель; в машинах малой и средней мощности — двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе. Выбор привода для крупных компрессоров зависит от энергобаланса предприятия. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе, обладают автономностью действия и поэтому широко используются для передвижных компрессорных станций. Применяют также привод от паровой или газовой турбины с передачей через редуктор.

Паровая машина, турбина и двигатель внутреннего сгорания допускают изменение частоты вращения, благодаря чему возможно плавно и экономично регулировать производительность компрессора. Нормальные электродвигатели рассчитаны на постоянную частоту вращения. При постоянной частоте вращения производительность компрессора регулируют с помощью специальных устройств. Электродвигатели с плавным изменением частоты вращения сложны и недостаточно экономичны, поэтому применяются главным образом для привода компрессов сверхвысокого давления, для которых нельзя или нецелесообразно использовать другие способы регулирования производительности. Взамен распространенных для этой цели электродвигателей постоянного тока с ртутными выпрямителями в последнее время стали применять более простые, экономичные и надежные асинхронные электродвигатели переменного тока с полупроводниковыми тиристорными преобразователями частоты электрического тока.

Для правильного выбора электродвигателя в качестве привода компрессора необходимо учесть следующие параметры и условия:

• • напряжение (род тока принимаем трехфазный);
• • мощность на валу компрессора;
• • мощность трансформатора, от которого питается рассматриваемый электродвигатель;
• • быстроходность компрессора;
• • род передачи и передаточное число;
• • тип компрессора (поршневой или турбокомпрессор).