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.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

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/см²). 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 м³/с) и крупные (свыше 1,5 м³/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.