Классификация систем воздухоснабжения

СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

 

Классификация систем воздухоснабжения.

Системы воздухоснабжения подразделяются по величине давления: система низкого давления (2-3 атм.); система среднего давления (6-9 атм.); системы высокого давления (от 20 атм. и выше).

Существует два основных типа схем воздухоснабжения. Это централизованная и децентрализованная схемы.

Централизованная схема: питание цехов сжатым воздухом осуществляет из общего компрессорного цеха. Как правило, при такой системе эксплуатируются несколько компрессорных установок производительностью от 10 до 250 м3/мин, а иногда и выше. Применяются в основном поршневые или центробежные, иногда мощные винтовые. Достоинства данной схемы проявляются в полной мере на крупном предприятии при наличии герметичной пневмосети, когда все потребители сосредоточены на относительно небольшой площади (отсутствуют удаленные точки потребления), рабочие давления большинства потребителей примерно одинаковы (рабочее давление сети), а у остальных потребителей ниже данного значения.

Достоинства схемы:

Возможные выходы из строя отдельных компрессоров и проведение на них регламентных работ и плановых ремонтов не влияют на надежность воздухоснабжения предприятия в целом при наличии нескольких резервных компрессоров (как правило, однотипных).

Плановые ремонты могут производится в удобное время независимо от величины загрузки компрессорной станции (при наличии резерва).

Поскольку все компрессорное оборудование находится в одном месте, количество обслуживающего персонала невелико.

Недостатки такой системы:

Большая протяженность трубопроводов приводит к потерям давления. Состояние существующих на предприятиях централизованных пневмомагистралей, как правило, часто оставляет желать лучшего, велики утечки, газодинамическое сопротивление повышено за счет наличия трудноопределимых местных сопротивлений. Сочетание первого и второго факторов дает суммарные потери, которые в отдельных случаях составляют до 50 %.

Высокая инерционность системы – поскольку запуск и останов крупных компрессоров требует времени, система не может быстро реагировать на изменения потребного количества сжатого воздуха.

В зимнее время возможно обмерзание внутренних поверхностей участков магистралей, проходящих на открытом воздухе.

При работе в выходные дни или ночные смены, как правило, работают лишь отдельные цеха предприятия, для питания которых используются компрессоры высокой производительности. Их эксплуатация экономически нецелесообразна, т. к. потребность в сжатом воздухе зачастую реально значительно ниже производительности компрессоров.

Высокая инерционность системы – поскольку запуск и останов крупных компрессоров требует времени, система не может быстро реагировать на изменения потребного количества сжатого воздуха.

Некоторые потребители могут требовать более высокого давления воздуха, что приводит к необходимости поддержания более высокого давления в сети, что приводит к дополнительным потерям мощности.

В результате неравномерной загрузки предприятия появляются проблемы в эксплуатации центробежных компрессоров, которые рассчитаны практически на круглосуточный режим работы с максимальным количеством пусков в год не более 50. Система достаточно дорога в изготовлении.

Требуется наличие квалифицированного обслуживающего персонала.

Децентрализованная система: питание потребителей сжатым воздухом осуществляется отдельными небольшими компрессорами, устанавливаемыми непосредственно возле потребителя. Необходимо отметить, что в децентрализованных схемах при локальной потребности в воздухе более 1 м3/мин целесообразно использование надежных винтовых компрессоров, преимущества которых широко известны. Это позволяет решить ряд проблем, присущих поршневым компрессорам, таких как необходимость фундамента под компрессор, повышенные шум и вибрация, необходимость периодических ремонтов (замена колец, клапанов).

Достоинства схемы:

Уменьшается протяженность трубопроводов, что снижает газодинамические потери.

Стоимость системы значительно ниже, чем в случае централизованной.

Задача воздухоснабжения удаленных производственных участков решается значительно проще, чем при централизованной схеме – не требуется тянуть участки магистрали на значительные расстояния.

Для каждого потребителя может быть установлен компрессор с необходимым давлением (крайне важно для сетей с различными рабочими давлениями потребителей).

Для каждого потребителя может быть подобран компрессор с необходимой производительностью, что снижает энергозатраты.

Обмерзание исключается, поскольку трубопроводы не выходят за пределы цеха, где установлен компрессор.

Снижаются затраты на содержание сжатого воздуха, т.к. отпадает необходимость в теплоизоляции, герметизации, ремонте и обслуживании трубопроводов.

Небольшие компрессоры не требуют фундаментов, что упрощает и удешевляет их установку и пусконаладку.

Отпадает необходимость в специальном обслуживающем персонале, т. к. небольшие винтовые компрессоры не требуют плановых ремонтов, а все работы по техническому обслуживанию (замена масла, фильтров) могут проводиться людьми, не имеющими специальной подготовки.

Недостатки такой системы:

Резервирование сильно затруднено, поскольку требует дублирования компрессорного оборудования на ответственных участках. Стоимость компрессорного оборудования может оказаться несколько выше, чем при централизованной системе.

При установке компрессора непосредственно в производственном помещении возникает шум, являющийся опасным фактором для персонала.

Система плохо приспособлена к возможному резкому возрастанию потребности в воздухе на конкретном участке (например, при установке дополнительных потребителей) – мало того, что потребуется замена компрессора на более мощный или установка дополнительного, сечение локальной магистрали может оказаться недостаточным.

В целом, выбор оптимальной схемы воздухоснабжения зависит от конкретных условий на конкретном предприятии, ему обязательно должен предшествовать полный анализ ситуации, существующих пневматических линий, энергоаудит всей цепочки производства и подачи сжатого воздуха, с учетом необходимых капвложений и постоянных затрат.. При проектировании пневматических систем необходимо учитывать не только потребителей, имеющихся в наличии в настоящее время, но и возможные варианты изменения как необходимого количества сжатого воздуха, так и расположения точек потребления.

 

Компрессорные станции

Компрессорная ст а нция -- стационарная установка для получения на различных промышленных предприятиях и строительных площадках сжатого воздуха или газа, используемых как энергоноситель (воздух для привода пневматического инструмента, газ для отопления)

В состав компрессорной станции обычно входят: главное здание, в котором размещаются компрессоры и вспомогательное оборудование и устройства — емкости для сжатого газа, газосборники, водо-снабжающие, воздухозаборные и охладительные установки, сети инженерных коммуникаций (водопровода, канализации, пара, горячей воды и т.д.), при необходимости трансформаторные подстанции, а также бытовые помещения для работающих. Компрессорные станции, как правило, размещаются в отдельно стоящих зданиях с огнестойкими перекрытиями и трудно сгораемыми перегородками. Иногда компрессорные станции располагаются в пристройке к производственному зданию (при отсутствии в последнем взрыво- и пожароопасных производств, а также если шум и вибрации, создаваемые оборудованием, не являются помехой протекающим в производственном здании технологическим процессам). Основным элементом насосной станции является компрессор

Степень повышения давления в компрессоре более 3 По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные. Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению р_н (низкого давления — от 0,3 до 1 Мн/м ², среднего — до 10 Мн/м ² и высокого — выше 10 Мн/м ²), по производительности, то есть объёму всасываемого V_вс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м ³ /мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью Р.

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 компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

В поршневых компрессорах 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.

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый К. разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного К. частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси К. к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессора и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25—30, а у промышленных компрессоров 8—12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280—500 м/сек. Важной особенностью центробежных компрессоров является зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также кпд от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.