Компрессор принцип работы и устройство: Принцип работы и устройство воздушного компрессора

Содержание

Спиральный холодильный компрессор. Принцип работы и устройство. —

Главным элементом любого холодильного оборудования является компрессор. Он служит для обеспечения движения хладагента в системе и создания разности давлений.

Относительно недавно стали применяться в холодильной технике компрессоры спирального типа. В основном они работают в составе систем кондиционирования, чиллеров, тепловых насосов, средне и высокотемпературных холодильных установок.

 

Рабочим элементом спирального компрессора является спираль. Принцип работы холодильного спирального компрессора основан на согласованном вращении одной спирали относительно другой.

 

Принцип работы спирального холодильного компрессора.

В спиральном компрессоре сжатие паров хладагента происходит между двумя спиралями. 

Одна спираль неподвижная, вторая – совершает вращение вокруг неё. Причем это движение имеет непростую траекторию. Электродвигатель, находящийся в одном герметичном корпусе компрессора, совершает работу – вращает вал, на конце которого находится эксцентрично установленная спираль. Вращаясь, подвижная спираль перекатывается по стенкам неподвижной спирали, скользя по масленой плёнке.  Точки контакта спиралей постепенно перемещаются от края к центру, причем они расположены на каждом витке рабочего элемента. Захватывая всасываемые пары хладагента в зоне большего объема сжимаемого газа, спирали постепенно сжимают их по мере приближения рабочей зоны к центру, так как объем её уменьшается. Соответственно, в центре спиралей достигается максимальное давление газа, который через линию нагнетания компрессора затем поступает в конденсатор. В спиральном компрессоре, в процессе работы, сжатие паров происходит непрерывно, так как точка касания спиралей не одна и рабочих зон сжатия образуется несколько. Электродвигатели герметичных спиральных компрессоров охлаждаются за счет всасывающих паров хладагента.

 

Устройство спирального холодильного компрессора.

Рассмотрим устройство спирального холодильного компрессора на примере продукции фирмы Danfoss Performer. Устройство компрессоров других производителей аналогично. Основные узлы спирального компрессора показаны на рисунке 2.

clip_image001.jpg» o:title=»Спиральный компрессор»/>

Рисунок 2. Устройство спирального холодильного компрессора.

 

Благодаря своей конструкции, количество взаимно трущихся деталей в спиральном компрессоре значительно меньше, чем в поршневом, что теоретически говорит о его надежности.

Также к достоинствам конструкции можно отнести отсутствие мертвого вредного пространства в зоне сжатия, что увеличивает эффективность работы.

Благодаря тому, что в процессе сжатия газа образуются одновременно несколько рабочих зон, пары хладагента нагнетаются равномерней, чем в поршневых компрессорах и меньшими рабочими объемами, что снижает нагрузку на электродвигатель.

Для повышения эффективности работы, большое внимание в спиральных компрессорах уделяется герметизации боковых и торцевых поверхностей контактов спиралей, для уменьшения перетечек газа между соседними зонами сжатия.

Спиральные компрессоры изначально проектировались и нашли своё наибольшее применение в области  высоко- и средне-температурных холодильных систем – это кондиционирование воздуха, чиллеры, тепловые насосы. Но и в низкотемпературных холодильных установках они также используются, благодаря технологии впрыска малого количества хладагента в центр спиралей в процессе работы.

 

Регулирование производительности спиральных компрессоров возможно с помощью частотных преобразователей, изменяя скорость вращения вала. Кроме этого, производитель спиральных компрессоров Copeland, разработал технологию регулировки производительности за счет изменения расстояния между спиралями во время вращения. Эта технология позволяет работать спиральному компрессору в холостую, вообще не образуя рабочих зон сжатия.

 

На сегодняшний день спиральные холодильные компрессоры производят и поставляют в Россию и соответственно в Челябинск такие всемирно известные фирмы, как Emerson Copeland, Danfoss Performer, Bitzer.

Устройство и принцип работы дизельных компрессоров

Дизельный компрессор – востребованное производительное оборудование. Его часто используют при проведении дорожно-строительных работ. Техника обеспечивает подачу сжатого воздуха с заданными характеристиками. Это передвижное оборудование, которое не нуждается в подключении к сети. Устройство применяется в качестве основного или дополнительного источника сжатого воздуха. В Казахстане можно заказать компрессоры различных параметров, работающие на дизельном топливе. Чтобы выполнить обслуживание и устранить поломку оборудования, нужно знать его устройство и принцип работы.

Принцип работы

Данный вид оборудования функционирует автономно. Его можно использовать в местах, где нет возможности подключиться к электросети. Цена компрессоров на дизтопливе зависит от мощности, технических характеристик оборудования. На стоимость влияет тип модели и устройство. В каталоге компании АС-АЙ ЛТД можно увидеть следующие дизельные компрессоры:

  • винтовые;
  • поршневые.

Винтовые модели пользуются большим спросом. Они отличаются легким запуском, малым весом, особым принципом работы. Воздух всасывается через систему фильтра, поскольку имеет значение степень его чистоты для работы многих инструментов. Затем воздушный поток попадает в регулятор и винтовой блок. Здесь он смешивается с маслом. Сжатый воздух с маслом проходит через радиатор и поступает на выход. В отдельном описании нуждается механизм отделения масла.

Отделение масла

Перед выходом сжатого воздуха из устройства удаляется масло. Этот процесс выполняется в сепараторе. Масло подается в винтовой блок. За управление процессом его перемещения отвечает клапан, находящийся в термостате. Он отправляет масляный поток по контуру разного размера (малый или большой) в зависимости от нагрева.

Перед подачей масла в блок оно проходит очистку. Из состава убираются твердые взвеси. Для этого жидкость проходит через систему фильтров.

Конструкция винтового компрессора

Часто организации решают купить именно винтовой компрессор, потому что он отличается простой конструкцией и надежностью. При высокой мощности винтовые устройства демонстрируют низкий расход масла (2-3 мг/м³). Габариты конструкции небольшие, что позволяет перемещать оборудование. Оборудование состоит из следующих элементов:

  • вентилятор;
  • мотор;
  • клапан низкого давления;
  • винтовой блок из 4 роторов.

Ведущие и ведомые роторы находятся в зацеплении, при вращении сжимают воздух. Между полостями возле корпуса находятся емкости, в которых остается воздух. При вращении его давление увеличивается из-за закрытия полостей. Полный цикл сжатия выполняется за один оборот ротора.

Устройство поршневого компрессора

Компании могут также заказывать поршневые компрессоры для обеспечения оборудования сжатым воздухом. Новые модели отличаются простой конструкцией, работают на дизтопливе, используются в местах, где нельзя подключиться к электричеству. Доставка техники выполняется по указанному адресу.

Конструкция состоит из следующих элементов:

  • поршень;
  • цилиндр;
  • 2 клапана на крышке.

Шатун соединен с коленчатым валом. При вращении он передает движение на поршень, из-за чего объем воздуха в цилиндре увеличивается. Между нижней частью поршня и клапанами происходит разрежение. Из-за этого по всасывающему клапану воздух из атмосферы поступает внутрь. Когда поршень выполняет возвратное движение, давление нагнетается.

Особенности использования поршневого компрессора

Одним из главных недостатков компрессоров поршневого типа является импульсный характер подачи воздуха. Эта особенность делает невозможным их использование на чувствительных инструментах, которые выдвигают высокие требования к однородности подачи воздушного потока.

Чтобы исправить этот недостаток, в комплекте с поршневым компрессором используют ресивер. Это бак соответствующей емкости, в который поступает сжатый воздух. Он подает оборудованию воздух без пульсации.

Преимуществом подобной схемы является отсутствие масла в воздухе. Многие виды устройств, которые работают на сжатом воздухе, выдвигают высокие требования к чистоте воздушных масс. Поэтому подобное оборудование работает только на поршневых компрессорах с ресивером.

Расходы на использование

Винтовые компрессоры применяют чаще, потому что они легче, имеют компактные габариты, обходятся дешевле при эксплуатации. Стоят подобные модели на 40-45% дороже, чем поршневые установки. В стоимость может включаться услуга доставки и установки.

Ознакомиться с техническими параметрами компрессоров можно в каталоге на сайте (где также представлена и другая китайская спецтехника). Условия оформления лизинга вы можете уточнить у нашего менеджера, позвонив по указанному контактному номеру телефона или заказав обратный звонок. Сотрудник компании перезвонит в ближайшее время и ответит на все интересующие вас вопросы.

устройство и принцип работы, разновидности изделия и область использования

Оборудование такого типа используется уже довольно долго. В большинстве случаев его можно увидеть во время проведения дорожных работ. Используемые при проведении специальные отбойные молотки, нуждаются в регулярном обеспечении сжатым воздухом. С такой задачей могут хорошо справиться дизельные компрессоры передвижения.

Незаменима такая конструкция и во время бестраншейной прокладки труб, их процесса продувки и опрессовки, обеспечивая при этом работу пневмопробойников, пескоструйных, а также других аналогов.

А также можно применять компрессоры как резервный источник обеспечения дополнительного воздуха на предприятиях.

А так как они считаются автономными и не зависят от электрической сети, то они могут доставляться на совершенно любой строительный объект и могут быть приведены в короткие сроки в рабочее состояние.

Устройство и работа дизельного оборудования

Конструкция такого агрегата может обладать двумя типами компрессорных блоков:

  • Поршневые.
  • Винтовые.

Оборудование последнего типа обладают наибольшей популярностью. Их стоит отнести к передвижным объёмным компрессорам и работают они таким способом. Воздух начинает всасываться таким агрегатом через специальные фильтры, которые при этом оснащаются сменными деталями. В этом блоке происходит процесс очистки окружающего воздуха и направления его в многофункциональный регулятор. Лишь после такого процесса воздушные массы будут попадать в винтовой блок, где они будут перемешены с маслом, а после сожмутся.

Возникшая в результате таких процессов смесь, пройдёт через особый радиатор, который поступает на выход дизельного компрессора. В это время в сепараторе может возникнуть отделение масла с подачей его в отельный винтовой блок. Его перемещением будет управлять клапан в специальном термостате, отправляя по малому или же большому кругу, в зависимости от общей температуры. Но, прежде чем масло будет попадать в блок происходит очищение от твёрдых вкраплений, проходя перед этим через дополнительные фильтры.

Конструкция дизель — компрессора также включает в себя:

  • Вентилятор.
  • Двигатель (внутренний или же электрический).
  • Клапан, содержащий минимальное давление.

Винтовой блок в устройстве будет включать в себя сразу четыре ротора:

  • Ведущего.
  • Ведомого.

Они расположены в зацеплении и отвечают за процесс сжатия воздуха, который происходит таким образом. Несмотря на то, что зубья в блоках расположены в зацеплении, между их открытыми полостями у корпуса винтового блока образуется определённая ёмкость, в которую во время вращений роторов нагнетается дополнительный воздух. Во время работы оборудования происходит закрытие в полостях и уменьшается общий объём между ними, что приводит к резкому повышению давления. Во время того как достигается нужная величина сжатый воздух начинает поступать в нагнетательный патрубок.

Чтобы пройти полный цикл сжатия нужно совершить один оборот ведущего ротора. Если сравнивать винтовой прибор и поршневой, то чётко будет прослеживаться разница в процессе сжатия. В поршневом компрессоре она возникает за счёт возвратно-поступательного движения поршня в самом цилиндре.

Достоинства и недостатки винтовых дизельных компрессоров

Среди плюсов можно выделить:

  • Высокий показатель надёжности и долговечности.
  • Низкий показатель вибрации.
  • Небольшой процесс эксплуатационных зарплат на использование, а также обслуживание прибора.

Кроме этого устройство обладает компактными габаритами, довольно комплектованные и могут проработать около 40 тысяч часов без дополнительного ремонта при условии грамотного применения. Они также оснащены дизельным двигателем нового поколения, который будут различаться минимальными затратами топлива, что делает затраты совсем минимальными.

Конструктивные особенности устройства помогают обеспечить их непрерывное функционирование в течение долгого промежутка времени. В это время не стоит совершать постоянный контроль со стороны человека. Дизельный компрессор такого типа будет производить воздух в конкретном диапазоне давления, что помогает потребителю экономить дополнительную энергию на покупке дополнительного прибора.

Критерии выбора

Приобретение передвижного дизельного компрессора должно проходить с учётом главных критериев по его выбору. Для начала покупателю стоит обратить повышенное внимание на разновидность привода. Если вы хотите применять оборудование на отдельной строительной площадке либо во время ремонта дорог, возле которых не существует электрической сети, то стоит приобрести именно дизельный аппарат. Он может функционировать на отдельной площадке под строительство. Может функционировать в автономном режиме и не будет зависеть от наличия электросети.

Для работы в городе созданы электрические модели компрессоров. Они могут подключаться к центральной сети, а также могут применяться совместно с отбойными молотками, а также остальными разновидностями строительного и дорожного оборудования.

Если подразумевается работа сразу нескольких агрегатов, то стоит выбрать модель, в которой будет находиться соответствующая мощность.

Цена за такое устройство также считается одним из главных аспектов выбора прибора. Если исходить из цены устройства, то можно порекомендовать приобрести продукцию от производителя Atmos. Такая продукция является наиболее высокой по качеству, а также находится в нормальном ценовом уровне.

Распространённые модели

В отечественном рынке производства покупатель может приобрести различные виды такого оборудования. Они будут различаться друг с другом по конструкции, а также марке производства.

Самым популярным продуктом, можно назвать продукцию от таких компаний, как

  • Porta.
  • Airman.
  • Atlas Copco.

Дизельные устройства от производителя из Бельгии отличаются особым показателем надёжности, невысоким процентом расхода топлива, а также удобным использованием.

Такие модели представлены широкой линейкой и могут быть расформированы по группам:

  • Конструкция.
  • Давление.
  • Общая производительность.

При этом предприятия способны выпускать как передвижные, так и стационарные разновидности устройств. При всём этом последние могут быть укомплектованы определёнными опорами. Передвижные же агрегаты, наоборот, отличаются максимальным показателем мобильности и способны буксироваться с общей скоростью около 90 километров в час.

Давление у разных видов Атласа Колко может находиться в общем диапазоне от 7 до 35 бар, а производительность будет доходить до 65 метров кубических в минуту. Совершается комплектация таких устройств двигателями от производителей Deutz либо Caterpiller, которые отличаются строгими нормами и требованиями от европейских стандартов качеств в области экологии.

Передвижные устройства Airman имеют общую производительность около 11 тысяч литров в минуту при общем давлении около 7 бар. Вместе с ними в наборе имеется ресивер, прибор обладает шасси и может очень просто и быстро транспортироваться по строительной площадке, а при особой необходимости и по всему городу.

Прибор находится в шумоизолирующем кожухе, именно по этой причине создаётся минимальный уровень шума во время использования. Такая особенность помогает приобрести дизельный компрессор, если нужно произвести его установку в непосредственной близости к самому рабочему месту.

В устройствах Porta имеется свой винтовой привод, который нужен для применения в процессе осуществления дорожных и ремонтных работ. И несмотря на свои небольшие размеры они заключают в себе высокий показатель производительности при низком уровне шума и минимальном количестве топлива. Прибор заключает в себя откидной шумозащитный кожух, который произведён из специального металла и способен оставаться как на шасси, так и на специальных опорах.

Прибор собран специальным двигателем с системой холодного запуска, которую можно отнести к наиболее экономичной, а также довольно тихой. Токсичность выхлопных газов в этом устройстве будет соответствовать европейским стандартам.

Использование таких видов агрегатов позволило во много раз облегчить работу человека. Но так как на дизельный компрессор стоимость будет довольно большой, то совершать его выбор стоит очень внимательно и разумно. До того как приобрести прибор, нужно уточнить степень очистки всего воздуха устройства и наличия в нём влажности во время проведения работы, которая будет требовать усилий самого компрессора. Прибор может укомплектовываться осушителем и фильтрами. Рекомендации по использованию такого прибора будут описаны в инструкции по использованию. При их комплексном соблюдении устройство сможет прослужить довольно долгое время.

Преимущества передвижных дизельных приборов

В устройстве имеется сжатый воздух отбойных молотков, пневматические перфораторы, пескоструйные аппараты и другие пневматические устройства. Компрессор не нуждается в специальной подготовке к процессу работы и может функционировать совершенно в любых условиях, где нужен сжатый воздух.

Передвижная компрессорная станция не будет зависеть от центральных источников потребления свободной энергии, именно по этой причине смогут работать совершенно в любой сфере. При покупке надёжного прибора для совершения строительных работ специалисты и сотрудники магазина советуют приобретать именно передвижной дизельный компрессор, который оснащён защитным кожухом, помогающим применять устройства в совершенно неблагоприятных условиях, защищая его от различной грязи и пыли, загрязнений и холодных температур (аппарат можно использовать совершенно с разными температурами).

Главные детали в передвижном компрессе это:

  • Блок охлаждения.
  • Двигатель с масловоздушной системой.
  • Система питания топливом либо воздухом.
  • Блок управления, а также дополнительная автоматика.

Такое устройство можно назвать лучшим решением для осуществления поставки сжатого воздуха, а также оно нашло наиболее широкое использование в различных отраслях, начиная от способа строительства, а закачивания работой по общему благоустройству.

Область использования передвижного компрессора

Передвижные компрессоры можно использовать в гражданском и промышленном производстве, их применяют во время укладки дорожного полотна. Такое устройство снабжает сжатым воздухом специальные отбойные молотки, а также остальные инструменты, нашло использование в буровых установках и при испытании (прессовке) трубопроводной системы.

Компрессоры используются в окрасочных и пескоструйных работах, во время укладки инженерных сетей и остальных оптоволоконных линей связи. Довольно простая и надёжная конструкция помогает создать наиболее высокий уровень в надёжности устройства. Во время выбора агрегата стоит обращать повышенное внимание на большое число факторов. Но главным условием для покупателя станет бюджетная стоимость.

В зависимости от разновидности аппарат способен обладать компактными размерами, электронной системой использования, управлением настройками двигателя, небольшим уровнем вибрации, а также низким уровнем шума и надёжной системой фильтрования, которая поможет работать даже в условиях очень сильной запылённости. В компрессоры включается особая защита от разгерметизации и утечек различной жидкости.

Наилучшим вариантом станет приобрести дизельное устройство с винтовой ступенью сжатия воздуха. Устройства выпускаются на шасси для того, чтобы обеспечить им мобильность. К главным преимуществам такого оборудования можно относить долговечность, качество применяемых для использования механизмов, материалов, надёжность и низкий уровень шума. Прибор очень редко ремонтируют, один раз за 10−20 лет.

Поршневой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство.

Основным и наиболее ответственным компонентом любой холодильной установки, от бытового холодильника до промышленной машины, является компрессор. Он служит для создания разности давлений и обеспечения основных процессов в системе. Холодильный компрессор всасывает хладагент в виде пара с низким давлением и температурой, сжимает его и нагнетает с высоким давлением и температурой в конденсатор.

Наибольшее распространение в холодильной технике получили поршнeвые компрессоры. Принцип их работы основан на возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.

Принцип работы поршневого холодильного компрессора.

В поршневом компрессоре электродвигатель, вращая коленчатый вал, приводит в движение поршни. Поршень, во время движения вниз, создаёт рaзряжение в цилиндре, вследствие чего открывается впускной клапан и хладагент поступает в цилиндр наполняя его. После достижения поршнем нижней точки, впускной клапан закрывается, и поршень начинает движение вверх — происходит сжатие хладагента. Когда в цилиндре создается давление достаточное для открытия выпускного клапана, он открывается и хладагент под давлением поступает дальше в магистраль.
На рисунке 1 схематично показан принцип работы поршневого компрессора: а) процесс всасывания; б) процесс нагнетания.

Рисунок 1. Принцип работы поршневого холодильного компрессора: а) процесс всасывания, б) процесс нагнетания

Конструкции поршневых компрессоров.

Холодильные компрессоры различаются по своей конструкции на герметичные, полугерметичные, открытые.

Герметичные поршневые компрессоры.

Гермeтичные компрессоры не разборные, они выполнены в одном корпусе с электродвигателем и в случае поломки такие компрессоры подлежат замене.

Рисунок 2. Герметичный поршневой компрессор

На рисунке 2 изображён герметичный поршневой компрессор. Его корпус состоит из двух частей герметично сваренных между собой.

Полугерметичные поршневые компрессоры.

Полугерметичный поршневой компрессор также выполнен в одном корпусе с электродвигателем, но в отличии от гермeтичного есть возможность, в случае поломки, разобрать его и заменить поврежденные детали, не меняя целиком компрессор.

Рисунок 3. Полугерметичный поршневой компрессор

На рисунке 3 изображён шестицилиндрoвый полугeрмитичный поршневой компрессор фирмы Bitzer. Корпус компрессора представляет собой разборную конструкцию.

Открытые поршневые компрессоры.

Открытые поршневые компрессоры состоят из двух отдельных частей. Отдельно электродвигателя и отдельно компрессора. Привод компрессора осуществляется за счёт муфты или ременной передачи.

Рисунок 4. Открытый поршневой компрессор с ремeнной передачей

Большим минусом компрессоров открытого типа является подверженность утечкам хладагента. Основное место утечки хладагента — это местo выхода вала из корпуса. Его уплотняют слoжными по устройству сальниками, однако и они недостаточно надежны. Кроме того, надежность сальников значительно снижается с увеличением частоты вращения вала.

Принцип работы компрессора — Энциклопедия по машиностроению XXL

Принцип работы компрессора состоит в следующем. При движении поршня слева направо под действием давления окружающей среды открывается всасывающий клапан и в цилиндр поступает газ. При обратном ходе поршня всасывающий клапан закрывается и находящийся в цилиндре газ сжимается. При заданном давле-н 1и газа р., автоматически открывается нагнетательный клапан и сжатый газ поступает к потребителю. Затем указанные процессы повторяются.  [c.121]

Для ознакомления с принципом работы компрессора рассмотрим идеальный цикл одноступенчатого поршневого компрессора (фиг. 49), работающего по обратному циклу. При движении поршня 3 вправо (линия О—1) через открываемый всасывающий клапан 1 в цилиндр поступает воздух при давлении, близком к атмосферному. Далее воздух при обратном ходе поршня и закрытом впускном клапане подвергается сжатию до необходимого давления (линия 1—2). Сжатие в идеальном цикле возможно изотермическое 1—2) или адиабатное (/—2 ). Оно заканчивается в точке 2, когда открывается нагнетательный клапан. Затем на линии 2—3 происходит подача сжатого воздуха через нагнетательный клапан 2 в нагнетательную 116  [c.116]


ГЛАВА 6. УСТРОЙСТВО АВТОКОМПРЕССОРОВ Принцип работы компрессора  [c.254]

Принцип работы компрессора заключается в следующем. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил перемещаются в пазах и прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. В местах, где ротор удален от верхней внутренней поверхности цилиндра, пластины выдвигаются из пазов и входят обратно в местах, где поверхность ротора приближается к поверхности цилиндра.  [c.206]

Отдельные главы этой части посвящены вопросам сжатия газов и паров, принципам работы компрессоров, термодинамическим принципам получения теплоты.  [c.2]

По роду сжимаемых веществ различают компрессоры воздушные (пневматические), углекислотные, аммиачные, гелиевые и т. п. По устройству и принципу работы компрессоры делят на поршневые, шестеренчатые, винтовые, ротационные, мембранные, турбокомпрессоры и др. Несмотря на то, что все типы компрессоров по принципу своей работы различны, а турбокомпрессоры существенно отличаются от всех остальных, термодинамическая сторона процессов, протекающих в них, может быть принята совершенно идентичной. Поэтому термодинамическое исследование рабочих процессов всех без исключения компрессоров можно основывать на подробном рассмотрении процесса одного из них. Удобнее всего для этих целей воспользоваться поршневым компрессором, рабочий процесс которого наиболее изучен и наиболее наглядный.  [c.119]

Каковы устройство и принцип работы компрессора  [c.133]

Для уяснения основных принципов работы компрессоров и двигателей внутреннего сгорания необходимо знать термодинамические процессы, протекающие в рабочих полостях (цилиндрах) этих машин. Под термодинамическими процессами понимают все процессы расширения и сжатия, происходящие при постоянном количестве газа или газовой смеси (рабочего тела) внутри рабочих полостей. Эти процессы сопровождаются изменением температуры газов и теплообменом между этими газами и стенками цилиндров. К таким относятся процессы, протекающие  [c.45]

Принцип работы компрессора подробно рассмотрен в главе 7.  [c.156]

Устройство И принципы работы компрессоров и турбин различного типа рассмотрены в учебнике А. С. Орлина и др. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей , М., Машиностроение , 1970.  [c.185]

Все компрессоры, в зависимости от конструктивного оформления и принципа работы, могут быть разделены на две группы поршневые и турбинные (центробежные). Несмотря на различие принципов сжатия газа в компрессорах и их конструктивные отличия, термодинамика процессов сжатия в них одинакова для любых типов машин. Процессы в компрессорах описываются одними и теми же уравнениями. Поэтому для исследования и анализа процессов, протекающих в любой машине для сжатия газа, рассмотрим работу наиболее простого одноступенчатого поршневого компрессора, в котором все явления хорошо изучены и являются наглядными.  [c.245]


Принцип работы одноступенчатого поршневого компрессора, идеализированный рабочий процесс которого показан на рис. 7-9, заключается в следующем. При ходе поршня из левого крайнего положения в правое крайнее в цилиндр компрессора засасывается газ (воздух), который затем при обратном ходе поршня сначала сжимается, а потом выталкивается в газосборник (или воздухосборник). В крышке цилиндра компрессора предусмотрены два клапана впускной и выпускной. При засасывании газа (воздуха) впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. В.процессе сжатия газа, продолжающегося на части обратного хода поршня, оба клапана закрыты. По окончании процесса сжатия, выпускной клапан открывается, и поршень на оставшейся части пути да крайнего левого положения выталкивает сжатый газ в сборник.  [c.79]

Компрессорные машины, работающие по объемному (вытеснительному) принципу, характеризуемому тем, что рабочее тело засасывается в некоторую емкость, в которой оно под действием относительно медленно двигающихся твердых стенок (поршней, пластин) сжимается, а затем, после повышения давления, вытесняется в газопровод. По этому принципу работают поршневые и ротационные компрессоры.  [c.386]

В некоторых дизелях для прокручивания коленчатого вала применяют воздух, сжимаемый специальным компрессором, установленным на дизеле. Принцип работы такой системы состоит в том, что сжатый воздух подается компрессором в пусковые баллоны. При пуске дизеля, открывая воздушный вентиль, воздух из баллонов направляют в воздухораспределитель, который в соответствии с порядком работы цилиндров распределяет его по пусковым автоматическим клапанам, установленным в головке цилиндров. Сжатый воздух, попадая в цилиндр дизеля во время такта расширения и воздействуя на поршень, приводит в движение коленчатый вал. В зависимости от конструкции, пускового устройства воздух может подаваться в один, два, а иногда и во все цилиндры дизеля.  [c.423]

Воздушными называются холодильные установки, в которых в качестве холодильного агента используется воздух. На рис. 30 показан принцип работы воздушной холодильной установки, а на рис. 31 — ее идеальный цикл в р—v- и Т—s-диаграммах. Работа протекает следующим образом. Воздух с давлением Pi из холодильной камеры ХК (рефрижератора) поступает в компрессор КМ, где он в процессе 1—2 адиабатно сжимается до давления (его температура повышается от до Tj)- Далее воздух поступает в холодильник ХЛ, где в изобарическом процессе 2—3 его температура понижается до Гд за счет отдачи тепла в окружающую среду (в охлаждающую воду, т. е. холодильник). С параметрами точки 3 воздух поступает в расширительную машину (детандер) Д, где он адиабатно расширяется в процессе 3—4 до давления и совершает при этом работу, отдаваемую детандером внешнему потребителю (например, генератору). При этом температура воздуха понижается от Гз до Г4. Затем охлажденный воздух поступает в холодильную камеру Х/С, отбирает тепло от охлаждаемого тела в изобарическом  [c.80]

Для работы гидравлических и пневматических систем необходимо их рабочим телам сообщать потенциальную или кинетическую энергию, которые получаются в преобразователе энергии. Таким преобразователем является насос (компрессор, вакуум-насос и т. п.), соединенный с электродвигателем. Механическая работа, получаемая от электродвигателя, преобразуется в насосе в механическую энергию рабочего тела. Эта энергия представляет собой сумму потенциальной энергии сжатия и кинетической энергии перемещения рабочего тела. Принцип работы преобразователя зависит от того, какая энергия рабочего тела является основной.  [c.25]

Парожидкостные холодильные установки в зависимости от принципа работы делятся на три вида парокомпрессионные, работа которых основана на сжатии в компрессоре сухого насыщенного или незначительно перегретого пара рабочего тела абсорбционные, в которых сжатие пара основано на абсорбции рабочего тела при температуре окружающей среды и его десорбции при более высокой температуре струйные, в которых сжатие рабочего тела производится путем использования кинетической энергии потока.  [c.213]


Таким образом, процесс сжатия воздуха в многоступенчатом компрессоре состоит из ряда последовательно протекающих процессов сжатия в отдельных ступенях, поэтому для уяснения принципа действия компрессора достаточно рассмотреть работу одной ступени.  [c.30]

СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ СТУПЕНИ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА  [c.30]

Чтобы уяснить принцип работы ступени компрессора, рассмотрим течение воздуха через решетки, образованные лопатками РК и НА (см. рис. 2.6).  [c.30]

СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СТУПЕНИ  [c.97]

Стремление хотя бы частично устранить упомянутые недостатки с сохранением преимуществ центробежного эффекта, привело к созданию диагонального компрессора. Здесь для уменьшения потерь на поворот потока в колесе и уменьшения лобовых габаритов ступени предусматривается скос рабочих лопаток и лопаток диффузора (рис. 6.10). В результате этого профиль меридионального сечения приобретает диагональную форму — диагональная ступень компрессора. Диагональные компрессоры по своим свойствам (но принципу работы и но параметрам) занимают промежуточное положение между центробежной и осевой ступенями. В колесе воздух сжимается как от центробежных сил, так и за счет уменьшения относительной скорости. Относительная скорость в канале между лопатками уменьшается из-за геометрического уширения канала. Это в свою очередь позволяет уменьшить диаметр колеса.  [c.103]

По принципу работы осевые компрессоры относятся к так называемому классу лопаточных машин, так как их рабочими элементами, взаимодействующими с воздухом, являются вращающиеся и неподвижные специально спрофилированные лопатки.  [c.247]

Нерасчетные режимы работы компрессоров. Для осевого компрессора, как и для всякой лопаточной машины, принцип работы которой основан на взаимодействии с потоком газа подвижных и неподвижных лопаток определенного аэродинамического профиля, существует так называемый расчетный режим работы. На расчетном режиме обеспечивается безударное и безотрывное обтекание лопаток всех ступеней компрессора (рис. 5.18,6).  [c.250]

Иначе дело обстоит у компрессоров, принцип работы которых основывается на использовании сил инерции газа. По существу, турбокомпрессоры представляют собой обращенные турбины. В последних поток газа воздействует на лопатки, расположенные на роторе, а в ТК, наоборот, лопатки специального профиля вращающегося ротора воздействуют на газ, повышая его давление и перемещая его в сторону более высокого давления. В обоих случаях происходит обмен энергией между лопатками и потоком газа, который описывается следующим уравнением (индексы для компрессора)  [c.199]

Для чего предназначены компрессоры Что входит в состав компрессорной станции Приведите классификацию компрессорных станций по способу их передвижения. Перечислите типы компрессоров. Изложите принцип работы поршневого компрессора одноступенчатого сжатия. Что такое компрессор многоступенчатого сжатия Для чего предназначены воздухосборники  [c.77]

Тема 3. Осевые компрессоры . Принцип работы осевого компрессора. Течение воздуха по осевому компрессору. Коэффициенты расхода, давления и закрутки. К.п.д. одной ступени. Основные уравнения расчета осевого компрессора. Теорема Жуковского для решетки. Необходимая густота решетки. Формула Стечкина. Приспособление профиля для работы в решетке — способ Уварова. Расчет ступени осевого компрессора.  [c.174]

Принцип работы одной ступени сжатия осевого компрессора состоит в следующем. Рабочие лопатки, вращающиеся с окружной скоростью и, перемещают струи газа в осевом направлении, повышая при этом давление, а также абсолютную скорость газа от С на входе до Сг па выходе. Относительная же скорость движения вследствие возрастания поперечного сечения канала, уменьшается от и>1 на входе до г 2 на выходе. Из каналов, образуемых рабочими лопатками, газ входит в каналы неподвижных лопаток с увеличивающимися проходными сечениями. В этих каналах происходит добавочное повышение давления в результате использования кинетической энергии газа, имеющего абсолютную скорость б 2. В последующих ступенях процессы повторяются н давление постепенно от ступени к ступени возрастает.  [c.352]

Объясните принцип работы и устройство осевого компрессора.  [c.284]

По конструкции и принципу работы элементы пневматического привода подобны (за исключением источников питания) соответ-ствуюш,им элементам гидравлического привода, а часто в обоих применяются одни и те же элементы. Все элементы пневмопривода делятся на две основные группы (помимо компрессоров) пневматические двигатели (пневмодвигатели) и управляющие устройства.  [c.209]

Во второй части рассматривается второй закон термодинамики и его основополагающая роль в теории тепловых машин, включая ДВС. Значительное внимание уделено циклическим процессам. Приведены основы анализа эффективности работы тепловых машин с помощью эк-сергетического метода. Особое внимание обращено на идеализированные и действительные циклы ДВС, сгорание топлива в них. Рассматриваются принципы работы компрессоров различных типов и турбин. Изложены основы теории теплообмена и химической термодинамики. Даны описания теплоэнергетических установок, рассмотрены принципы работы поршневых, газотурбинных, реактивных и ракетных двигателей.  [c.2]

Изложены o iioBEii технической термодинамики и теории тепло-и массообмена. Приведены основные сведения по процессам горения, конструкциям топок и котельных агрегатов. Рассмотрены принципы работы тепловых двигателей, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Описаны компоновки и технологическое оборудование тепловых электрических станций, а также оборудование промышленных теплоэнергетических установок. Первое издание вышло в 1982 г. Второе издание дополнено материалами для самостоятельной работы студентов.  [c.2]


Цикл воздушной холодильной установки. Впервые промышленное получение холода было осуществлено с помощью воздушной компрессорной холодильной установки. На рис. 1.77, а изображена принципиальная схема воздушной компрессорной холодильной установки, а на рис. 1.77, б, в изображен ее цикл в координатах p,vnT, s. Рассмотрим принцип работы установки. Воздух из холодильника / охлаждаемого помещения 5 засасывается в цилиндр компрессора 2 (процесс а-1 на рис. 1.77, б), где он подвергается сжатию (процесс 1-2). При сжатии температура воздуха возрастает от до Тг (процесс 7-2 на рис. 1.77, в). Сжатый воздух выталкивается из цилиндра компрессора (процесс 2-Ь) в тепло-приемник 3, где он изобарно охлаждается от температуры Тг до Тз (процесс 2-3), отдавая теплоту охлаждающей воде qi = ,i Т — Тз). Охлажденный воздух при давлении рз поступает в цилиндр расширительной машины 4 (процесс Ь-3). Здесь происходит его адиабатное расширение от Pi до р4 = Pi с отдачей работы компрессору. При адиабатном расширении воздуха температура его понижается до 203…213 К. Охлажденный воздух из цилиндра расширительной машины выталкивается в холодильник I (процесс 4-а), где он изобарно нагревается (процесс 4-1), отнимая от среды охлаждаемого помещения количество теплоты Я1 — Срт2(Т — Ti)- На рис. 1.77, б пл. al2ba изображает работу компрессора /к, пл. — работу расширительной машины /,, а пл. 12341, равная разности этих площадей, — работу, затрачиваемую в установке, т. е. работу цикла / = /к — 1р. Следовательно, в результате работы установки осуществляется обратный цикл 12341 и поэтому, с другой сто-  [c.151]

Принцип работы ЗГТУ заключается в следующем. Нагретый газообразный теплоноситель, расширяясь в турбине, производит работу и передает одну часть мощности компрессору, а другую — электрическому генератору. Поступая в низкотемпературный теплообменник, газ отдает теплоту жидкометаллическому теплоносителю, охлаждаясь до наименьшей температуры цикла (рис. 5-17). Затем газ сжпмается в компрессоре и нагревается в высокотемпературном теплообменнике при непосредственном контакте с теплоносителем до наивысшей температуры цикла. Жидкометаллический теплоноситель сначала получает теплоту от газа, выходящего из турбины, и окончательно нагревается в нагревателе затем он отдает теплоту газу, поступающему в турбину, и дополнительно охлаждается в охладителе. В качестве нагревателя может быть использован любой подходящий теплогенератор ядерный реактор, камера сгорания органического топлива, жидкометаллический котел, в том числе высокоиапорный, и другие источники теплоты. В качестве охладителя может быть теплообменник поверхностного типа, связанный с проточной водяной, воздушной, испарительной или иной системой охлаждения. В качестве контактных регенераторов могут быть применены наиболее интенсифицированные центробежные теплообменные аппараты с противоточным движением сред.  [c.159]

При рассмотрении принципа работы многоступенчатого компрессора, естественно, возникает вопрос каким образом распределить между отдельными ступенями компрессора общее отношение давлений РаПри  [c.265]

После рассмотрения принципа работы газотурбинного двигателя изучим его диаграмму. Термодинамический цикл начинается в компрессоре 2, где происходит адиабатическое сжатие воздуха, поступившего из окружающей среды. На гу-диаграмме этот процесс отображается адиабатой АС (рис. 9.4, а). Далее в камере 3 при сгорании происходит подвод теплоты. В двигателях с подводом теплоты Q, при постоянном давлении (цикл Брайтона) это осуществляется по изобаре Z], а в двигателях с подводом теплоты Q, ( при постоянном объеме (цикл Гемфри) — по изохоре Z . Затем в турбине происходят адиабатический процесс расширения газа по линии Z E (или ZiE) и условный изобарический процесс отвода теплоты Q,i — выброс газовой смеси продуктов сгорания (линия ЕА на рис. 9.4, а).  [c.112]

В принципе клапан перепуска может быть расположен за компрессором. Однако в этом случае возможности такого регулирования будут ограничены пропускной способностью последних ступеней, малые проходные сечения которых являются одной из основных причин ухудшения работы компрессора при низких Ящ. Поэтому более целесообразным является устройство перепуска в средней части компрессора. Так, у компрессора на рис. 3.1 лента перепуска 2 установлена за 4-й ступенью при общем числе ступеней 2 = 8. Открытие клапана (или ленты) перепуска при пониженных значениях приведенной частоты вращения в этом случае приводит к увеличению расхода воздуха только через первые ступени, т. е. как раз через ступени, работающие с повышенными углами атаки. В результате осевые скорости воздуха в этих ступенях увеличиваются, а углы атаки уменьшаются, приближаясь к расчетным, что не только обеспечивает работу этих ступеней (и вместе с тем всего компрессора) без срыва, но п приводит к возрастанию их КПД, а также благоприятно сказывается па уровне вибронапряжений в лопатках.  [c.167]

Тема 2. Центробежные компрессоры . Принцип работы и схема центробежного компрессора. Изменение давления, температуры и скорости воздуха при его движении по компрессору. Изображение процесса сжатия воздуха в рУ и Т5 диаграммах. Потери в компрессоре. Аддиабатический и эффективный к.п.д. компрессора. Типы колес. Вход в колесо. Треугольники скоростей на входе. Движение воздуха по колесу. Условия устойчивого движения воздуха в колесе /критерий Стечкина/. Треугольник скоростей на выходе из колеса. Теорема Эйлера о моменте количества движения, коэффициент уменьшения передаваемой энергии /формула Казанджана/, трение боковых поверхностей диска о воздух.  [c.174]

На Казанском компрессорном заводе роторы винтовых компрессоров обрабатывали на универсальнофрезерном станке ТОС (ЧССР) профильными фрезами. На Читинском машиностроительном заводе обработка ведется на специальном станке, спроектированном и изготовленном на заводе, принцип работы которого аналогичен фрезерованию на универсально—фрезерном станке ловышенной жесткости.  [c.58]


Принцип работы компрессора

Температура характеризует энергию движущихся молекул. Ее из- : меряют с помощью термометров, имеющих определенную температурную шкалу. В технике используют две температурные шкалы: практическую с единицей градус Цельсия (°С) и термодинамическую с единицей Кельвина (К). При построении шкалы Цельсия температура плавления льда при нормальном давлении принимается за 0°С, а температура кипения воды – за 100°С. В природе существует самая низкая температура, называемая абсолютным нулем температуры. По шкале Цельсия абсолютный ноль равен 273°С. Шкала Кельвина является основной температурной шкалой в системе СИ. За К принимается абсолютный ноль температуры, а в качестве опорной точки используется температура тройной точки воды, которой придано численное значение 273 К.

Удельный объем V — это объем единицы массы U=V/m, где V — объем, занимаемый газом, мз; m — масса этого груза, кг. Плотность – это масса единицы объема. Плотность является обратной величиной удильного объема q=m/V.

Чтобы проследить особенности и выявить закономерности протекания тепловых процессов в компрессоре, вводится понятие — идеальный компрессор. Приняв для идеального компрессора допустимый ряд упрощений, можно все процессы в нем охарактеризовать простыми зависимостями между термодинамическими параметрами. Различают три процесса, протекающих в идеальном компрессоре: всасывание, повышение давления, нагнетание.

При этом для идеального компрессора справедливы три допущения:
1) в процессе повышения давления имеется постоянное количество газа, т.е. какая масса газа будет всасываться, такая же масса выталкивается из компрессора в процессе нагнетания с изменением объема всасываемого газа;
2) температура и давление газа для процессов всасывания и нагнетания остаются неизменными для всего периода работ компрессора;
3) все процессы при сжатии внутри компрессора протекают без трения.

Работа действительного компрессора во многом отличается от упрощенной модели идеального компрессора.

В действительном компрессоре одновременно протекают разнообразные термодинамические процессы, влияющие на производительность и потребляемую мощность. Причем, интенсивность этих процессов в различных точках рабочей полости изменяется в течении оборота вала, периодически повторяясь.

Компрессоры, предназначенные для сжатия воздуха, называются воздушными. В автокомпрессорах применяют воздушные поршневые, винтовые, ротационно-пластинчатые компрессорные установки.

Принцип действия поршневого воздушного компрессора основан на изменении объема воздуха в цилиндре при движении поршня от верхней мертвой точки (в.м.т.) вниз к нижней мертвой точке (н.м.т.). Благодаря создавшейся разности давлений вне цилиндра и внутри его автоматически открывается всасывающий клапан и атмосферный воздух поступает в цилиндр. При этом нагнетательный клапан остается открытым. При обратном ходе поршня к в.м.т воздух сжимается и давление в цилиндре повышается, всасывающий клапан автоматически закрывается, а нагнетательный — открывается и сжатый воздух выталкивается из поршня. Таким образом, в компрессоре при одном ходе поршня происходит всасывание воздуха, а при другом — сжатие.

В винтовом компрессоре воздух сжимается в процессе вращения двух роторов, установленных в корпусе компрессора. На роторе нарезаны зубья специального профиля, которые называются винтами. Всасываемый воздух порциями последовательно перемещается в винтовой нарезке впадин при вращении роторов, образуя непрерывный рабочий цикл сжатия. Главным требованием к профилю зубьев ротора (винта) является обеспечение непрерывности линии контакта.
В ротационно-пластинчатом компрессоре на роторе нарезаны пазы, в которых установлены пластины. Воздух, попадая в ячейки между рабочими пластинами, при вращении ротора сжимается. Сжатие воздуха происходит путем уменьшения объема рабочих полостей, заключенных между пластинами вращающегося ротора и цилиндром — статором компрессора. В процессе сжатия в полость всасывания компрессора впрыскивается масло, которое охлаждает воздух, смазывает трущиеся детали и улучшает компрессию, образуя масло-воздушную смесь. Сжатая в цилиндре I ступени масло-воздушная смесь, нагнетается во II ступень компрессора, далее, еще раз сжимаясь, поступает в маслосборник, где отделяется основная часть масла. Окончательно воздух отделяется от масла в маслоотделителе. Очищенный сжатый воздух поступает в воздухосборник и через раздаточные вентили направляется к потребителям.

Рассмотрим принципиальную схему действия.автокомпрессора АПКС-6 с приводом от двигателя базового автомобиля (рис.172). На раме 13 базового автомобиля установлен компрессор 4, воздухосборник 1 и холодильник 2. Холодильник обдувается потоком воздуха, подаваемого вентилятором 3, установленным на валу компрессора. Привод компрессора осуществляется от двигателя автомобиля посредством промежуточных карданных валов 10 и 12 через коробку отбора мощности 11. Вал компрессора приводится от карданных валов через редуктор 7 и эластичную муфту 5. Компрессор включают с помощью рычага 9 из кабины машиниста (водителя). Для контроля за работой компрессора предусмотрен щит 6 с приборами. Компрессор и механизмы станции закрыты капотом 8 с открывающимися боковыми щитами. На раме автомобиля установлен ящик для хранения инструмента, приспособлений и комплект раздаточных шлангов.

Рис. 172. Автокомпрессор АПКС-6:
1 – воздухосборник; 2 – холодильник; 3 – вентилятор; 4 — компрессор; 5 — муфта; 6 — щит с измерительными приборами; 7 – редуктор; 8 – капот; 9 – рычаг; 10, 12 – передний (нижний) и верхний карданные валы; 11 – коробка отбора мощности; 13 – рама автомобиля.

Принцип работы компрессора и его типы — Стандарт Климат

Принцип работы компрессора и его типы Письменную заявку просим Вас отправить на email [email protected] или через форму на сайте.

Один из главных элементов любой холодильной машины — это компрессор.

Компрессор всасывает пар хладагента, имеющий низкие температуру и давление, затем сжимает его, повышая температуру (до 70 — 90°С) и давление (до 15 — 25 атм.), а затем направляет парообразный хладагент к конденсатору.
Основные характеристики компрессора — степень компрессии (сжатия) и объем хладагента, который он может нагнетать. Степень сжатия — это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.

В холодильных машинах используют компрессоры двух типов:

  • Поршневые — с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах
  • Ротационные, винтовые и спиральные — с вращательным движением рабочих частей.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры используются чаще всего. Принцип их работы показана на схеме.

  • При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) хладагент сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
  • Под действием давления пара открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора холодильной машины.
  • На схеме 1 показана фаза всасывания хладагента в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Парообразный хладагент низкой температуры и низкого давления попадает в рабочее пространство компрессора.
  • На схеме 2 показана фаза сжатия пара и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и пар под высоким давлением выходит из компрессора.

Основные модификации поршневых компрессоров (отличаются конструкцией, типом двигателя и назначением):

  • Герметичные компрессоры
  • Полугерметичные компрессоры
  • Открытые компрессоры

Герметичные компрессоры

Используются в холодильных машинах небольшой мощности (1.5 — 35 кВт). Электродвигатель расположен внутри герметичного корпуса компрессора. Охлаждение электродвигателя производится самим всасываемым хладагентом.

Полугерметичные компрессоры

Используются в холодильных машинах средней мощности (30 — 300 кВт). В полугерметичных компрессорах электродвигатель и компрессор соединены напрямую и размещены в одном разборном контейнере. Преимущество этого типа компрессоров в том, что при повреждениях можно вынуть двигатель, чтобы ремонтировать клапаны, поршень и др. части компрессора. Охлаждение электродвигателя производится самим всасываемым хладагентом.

Открытые компрессоры

Имеют внешний электродвигатель, выведенный за пределы корпуса, и соединенный с компрессором напрямую или через трансмиссию.

Мощность многих холодильных установок может плавно регулироваться с помощью инверторов — специальных устройств, изменяющих скорость вращения компрессора. В полугерметичных компрессорах возможен и другой способ регулировки мощности — перепуском пара с выхода на вход либо закрытием части всасывающих клапанов.

Основные недостатки поршневых компрессоров:

  • Пульсации давления паров хладагента на выходе, приводящие к высокому уровню шума.
  • Большие нагрузки при пуске, требующие большого запаса мощности и приводящие к износу компрессора.

Ротационные компрессоры вращения

Принцип работы ротационных компрессоров вращения основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин.

Их преимущество перед поршневыми компрессорами состоит в низких пульсациях давления и уменьшении тока при запуске.

Существует две модификации ротационных компрессоров:

  • Со стационарными пластинами
  • С вращающимися пластинами

Компрессор со стационарными пластинами

В компрессоре со стационарными пластинами хладагент сжимается при помощи эксцентрика, установленного на ротор двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и находящийся перед ним пар хладагента сжимается, а затем выталкивается через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют области высокого и низкого давления паров хладагента внутри цилиндра компрессора.

  1. Пар заполняет имеющееся пространство
  2. Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
  3. Сжатие и всасывание продолжается
  4. Сжатие завершено, пар окончательно заполнил пространство внутри цилиндра компрессора.

Компрессор с вращающимися пластинами

В компрессоре с вращающимися пластинами хладагент сжимается при помощи пластин, закрепленных на вращающемся роторе. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя области высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

  1. Пар заполняет имеющееся пространство
  2. Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
  3. Сжатие и всасывание завершается.
  4. Начинается новый цикл всасывания и сжатия.

Спиральные компрессоры SCROLL

Спиральные компрессоры применяются в холодильных машинах малой и средней мощности.
Такой компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставлены одна в другую и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль неподвижно закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.

Спирали имеют особый профиль (эвольвента), позволяющий перекатываться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена на эксцентрике и перекатывается по внутренней поверхности другой спирали. При этом точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Пары хладагента, находящиеся перед линией касания, сжимаются, и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки касания расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими порциями, чем в других типах компрессоров. В результате нагрузка на электродвигатель компрессора снижается, особенно в момент пуска компрессора.

Пары хладагента поступают через входное отверстие в цилиндрической части корпуса, охлаждают двигатель, затем сжимаются между спиралей и выходят через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

Недостатки спиральных компрессоров:

  • Сложность изготовления.
  • Необходимо очень точное прилегание спиралей и герметичность по их торцам

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры применяются в холодильных машинах большой мощности (150 — 3500 кВт).

Существуют две модификации этого типа:

  • С одинарным винтом
  • С двойным винтом

Винтовой компрессор с одинарным винтом

Модели с одинарным винтом имеют одну или две шестерни-сателлита, подсоединенные к ротору с боков.

Сжатие паров хладагента происходит с помощью вращающихся в разные стороны роторов. Их вращение обеспечивает центральный ротор в виде винта.

Пары хладагента поступают через входное отверстие компрессора, охлаждают двигатель, затем попадают во внешний сектор вращающихся шестеренок роторов, сжимаются и выходят через скользящий клапан в выпускное отверстие.

Винты компрессора должны прилегать герметично, поэтому используется смазывающее масло. Впоследствии масло отделяется от хладагента в специальном сепараторе компрессора.

Винтовой компрессор с двойным винтом

Модели с двойным винтом отличаются использованием двух роторов — основного и приводного.

Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Всасывание хладагента постоянно происходит с одной стороны компрессора, а его выпускание — с другой стороны. При таком способе сжатия паров уровень шума гораздо ниже, чем у поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры позволяют плавно регулировать мощность холодильной машины с помощью изменения частоты оборотов двигателя.

Принцип работы компрессора и его типы Письменную заявку просим Вас отправить на email [email protected] или через форму на сайте.

Отправьте заявку и получите КП

Подберем оборудование, удешевим смету, проверим проект, доставим и смонтируем в срок.

Технологии измерения в компрессорах — Блог WIKA

Технологии измерения, используемые в компрессорах, постоянно совершенствуются. И не зря. Баланс между повышенным потреблением сжатого воздуха и сниженным потреблением энергии также в значительной степени зависит от разумного использования измерительных приборов. Полученные таким образом данные используются как для повышения эффективности машин, так и для планирования профилактического обслуживания. Таким образом, удается избежать длительных простоев и сопутствующих затрат.

Принцип работы компрессоров

Компрессоры — это машины, которые повышают давление газа за счет уменьшения его объема. Компрессоры всасывают воздух из окружающей среды. Затем они сжимают его с помощью поршней (поршневые компрессоры) или блокирующих винтов (винтовые компрессоры). Сжатый воздух используется в различных областях: для привода двигателей, машин и инструментов, для очистки деталей, для накачивания шин, в пневматике или в качестве воздуха для дыхания пожарных и водолазов. По мере того, как в сосуд (ресивер или ресивер компрессора) нагнетается все больше и больше воздуха, давление в нем увеличивается.С увеличением давления воздуха повышается и его температура. В компрессорах с масляным охлаждением масло компрессора также нагревается.

Измерительная техника для оптимальной работы

Измерительная техника является неотъемлемой частью современных компрессоров. От простого манометра, который показывает пользователю уровень подаваемого давления, до электронных датчиков давления и реле давления. Механические и электрические термометры или термовыключатели помогают оптимально использовать компрессор, не перегревая его.С другой стороны, датчики уровня обеспечивают автоматический слив конденсата.

Измерительная техника в компрессорах – например, винтовой компрессор

 


1: Воздухозаборник — Давление
2: Воздухозаборник — температура
3: Выход ступени компрессора – Давление
4: Выход ступени компрессора — температура
5: Ресивер со сжатым воздухом — давление
6: Ресивер со сжатым воздухом — уровень
7: Выход сжатого воздуха – Давление
8: Выход сжатого воздуха – температура

 

 

Все из одних рук

С развитием технологий измерения и разнообразия технологий в компрессорах число возможных поставщиков также неуклонно растет.Рациональное использование нескольких производителей с широким ассортиментом продукции может помочь сохранить обзор и снизить затраты.

WIKA предлагает своим клиентам все необходимые измерительные приборы из одних рук. От манометров и реле давления для поршневых компрессоров, реле температуры с одобрением UL и электронных решений для контроля давления, температуры и уровня для винтовых компрессоров. Многие из наших измерительных приборов одобрены UL. Даже если это не обязательно для всех приборов, это упрощает ввод в эксплуатацию на месте.Регулярные проверки UL также подтверждают стабильное качество продукции и производства.

Примечание
Дополнительную информацию о различных измерительных решениях, которые мы предлагаем вам для машиностроения, можно найти на веб-сайте WIKA.

Воздушные компрессоры | Как это работает

  • Поршневые/поршневые воздушные компрессоры

Это наиболее распространенный тип объемных компрессоров, которые работают за счет поршня внутри цилиндра. Поршневые воздушные компрессоры нагнетают воздух в свои камеры, а впускной и выпускной клапаны направляют его.В них используются поршневые штоки, которые совершают ходы вниз и вверх. Воздух поступает в камеру с нисходящими ходами и выходит в накопительный бак с восходящими ходами. Они обычно используются на небольших рабочих площадках, а не для постоянного использования.

Поршневые воздушные компрессоры также могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми. Оба этих типа выполняют полные циклы сжатия или такты.

В одноступенчатых компрессорах вращается ротор, который заставляет поршень двигаться вверх и вниз. Клапан открывается, и воздух втягивается в камеру, когда поршень движется вниз.Когда он движется вверх, воздух нагнетается в выходную камеру и через выход. Большинство этих моделей работают тихо, и они относительно дешевы по сравнению с другими.

Когда требуется большая мощность, используются двухступенчатые компрессоры. Они имеют две камеры сжатия по обе стороны от поршня. Ротор вращается, приводя в действие эти два поршня одновременно. Большой поршень набирает воздух и выталкивает его к промежуточному охладителю, который использует воду для охлаждения воздуха. Небольшой поршень всасывает большой объем воздуха для создания давления, а затем выталкивает сжатый воздух на выходе.Двухступенчатые компрессоры распространены на крупных заводах, а не в небольших проектах.

Винтовые компрессоры, обычно используемые в больших промышленных машинах, просты в эксплуатации и обслуживании. У них есть два спиральных винта, которые направляют воздух в камеру. Эти два винта вращаются в противоположных направлениях, что улавливает и сжимает воздух между ними. Когда винты вращаются, их движение создает вакуум, и захваченный воздух сжимается, проходя через винт. Сжатый воздух нагнетается через выход.

В спиральных компрессорах

используются орбитальные и стационарные спирали. Когда вращающиеся спирали повторяют путь неподвижных спиралей, объем пространства между ними уменьшается. Воздух всасывается на внешнем краю спирали, а сжатый воздух выпускается ближе к центру. Эти компрессоры не нуждаются в смазочном масле, потому что спирали не соприкасаются. Однако при отсутствии масла для отвода теплоты сжатия производительность этого типа ограничена. Он часто используется в компрессорах бытовых кондиционеров.

Как работает воздушный компрессор?

Мастерские и заводы обычно используют централизованные источники энергии для привода различных инструментов с использованием механической системы, состоящей из ремней, колес и карданных валов. Это была массивная и сложная система, не говоря уже о дорогостоящей. В настоящее время мы нашли способ обойти ремни и валы. Тем не менее, механическая система все еще используется для питания инструментов рабочего пространства. Эта система использует энергию воздуха путем сжатия воздуха в качестве альтернативного источника энергии, который используется для различных приложений, таких как приведение в действие различных пневматических инструментов (например, пистолетов для гвоздей, пистолетов-распылителей и т. д.).), чтобы использовать их по назначению, а основным устройством этой системы является воздушный компрессор.

Технология воздушных компрессоров нашла применение в самых разных областях нашей повседневной жизни. На самом деле, не будет преувеличением сказать, что для многих из нас это даже стало частью нашей повседневной жизни. Пневматические инструменты начали широко использоваться, и для работы этих пневматических машин нам нужны компрессоры. В настоящее время воздушные компрессоры стали важным компонентом рабочей системы, будь то в домашнем гараже или на любом заводе.

А теперь к делу. Чтобы запустить систему, вам нужно понять систему. Вы должны знать, как это работает. Если вы знаете, как работает машина, каков принцип ее работы, то вам будет намного легче понять, как происходит процесс работы машины, что необходимо для правильного обслуживания устройства или как повысить производительность машины.

Итак, цель этой статьи — дать вам четкое представление о том, как работает воздушный компрессор.Здесь вы найдете подробную информацию о принципе работы операций сжатия воздуха, изложенную в доступной форме.

Базовая конструкция воздушного компрессора

Привод

Работа этой детали заключается в обеспечении необходимой мощности для работы насоса компрессора. Это может быть бензиновый двигатель или электродвигатель.

Насос

Этот компонент использует мощность, получаемую от привода, для всасывания атмосферного воздуха через впускной клапан.Затем он использует повышенное давление для сжатия воздуха. После этого этот сжатый воздух проходит через выпускной клапан и трубку в резервуар для хранения для последующего использования.

Резервуар для хранения

Этот компонент предназначен для хранения сжатого воздуха для последующего использования. Он оснащен односторонним клапаном, который называется обратным клапаном. Этот клапан предотвращает обратное давление сжатого воздуха на насос.

Как работает регулятор воздушного компрессора?

Регулятор — это часть оборудования, состоящая из регулируемой ручки и индикатора давления.Это оборудование крепится к выходному отверстию ресивера вашего воздушного компрессора. Когда вы поворачиваете ручку против часовой стрелки, она начинает давить на пружину. Это ограничивает клапан, который уменьшает подачу воздуха, поступающего в регулятор, тем самым снижая давление. При повороте ручки по часовой стрелке происходит обратное. Пружина освобождает клапан. Это позволяет воздуху с более высоким давлением проходить к выходу.

Разница между насосом и компрессором

Многие из нас путают насос и компрессор.Многие из нас думают, что они означают одно и то же. Но на самом деле это не так.

  • Насос перемещает жидкости (жидкости или газы) между местами.
  • Работа компрессора заключается в нагнетании и сжатии газов (атмосферного воздуха) до меньшего объема и более высокого давления и подачи его для различных целей.
  •  Насос может работать с жидкостями, перемещая их с места на место, но компрессор, как правило, этого не делает. Компрессор используется для сжатия воздуха и использования энергии этого сжатого воздуха.

Различные типы воздушных компрессоров

Существует два основных метода сжатия воздуха, которые используются в компрессорах. Чтобы понять принцип работы компрессора, целесообразно сначала узнать о различных типах компрессоров и используемом ими методе сжатия воздуха.

Типы компрессии

  • Сжатие воздуха с принудительным вытеснением
  • Сжатие воздуха с динамическим вытеснением

Сжатие воздуха с принудительным вытеснением

Принцип работы объемных компрессорных систем заключается в том, чтобы вдыхать воздух в камеру сжатия, а затем сжимать его, уменьшая объем воздуха за счет создания давления.После завершения сжатия выпускные клапаны открываются, чтобы принудительно направить воздух в резервуар для хранения из камеры сжатия. Примеры объемных компрессоров включают поршневые, винтовые, поршневые, лопастные и спиральные системы сжатия воздуха.

Поршневой/поршневой компрессор

Поршневые компрессоры работают за счет объемного вытеснения. В них используются поршни, ходы которых вниз и вверх управляются коленчатым валом. Ходы штока поршня вниз всасывают поток воздуха в камеру, а движения вверх направляют поток сжатого воздуха в резервуар для хранения воздуха.

Эти типы поршневых компрессоров имеют сравнительно более низкую производительность, но они способны обеспечить более высокое выходное давление, чем другие. Таким образом, эти поршневые воздушные компрессоры обычно используются на небольших рабочих площадках и не предназначены для непрерывного использования.

Этот тип поршневого воздушного компрессора подходит, если вы хотите сжать небольшое количество воздуха, но создать высокое давление воздушного компрессора. Кроме того, он способен рассеивать тепло, выделяемое в процессе сжатия.

Тефлоновое поршневое кольцо обычно используется для несмазываемых компрессоров этого типа. Снижает износ и устраняет необходимость смазки поршней, колец и цилиндров.

Компрессоры поршневые двух типов

  • Одноступенчатые компрессоры
  • Двухступенчатые компрессоры

Одноступенчатые компрессоры обычно используют одну фазу сжатия для сжатия воздуха. С другой стороны, двухступенчатые компрессионные машины выполняют еще одну фазу сжатия наряду с первой.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше об одноступенчатых и двухступенчатых моделях, о том, как работает одноступенчатый или двухступенчатый воздушный компрессор, а также о различиях между ними.

Винтовой компрессор
В винтовых воздушных компрессорах

также используется поршневой компрессор. Они сжимают воздух с помощью системы, состоящей из взаимосвязанных винтов, которые всасывают воздух, а затем сжимают его на меньшей площади.

Это один из самых распространенных типов воздушных компрессоров.Кроме того, за ним легче ухаживать, и он является более предпочтительным выбором для постоянного использования. Как правило, они имеют двигатели промышленного размера.

В винтовом компрессоре имеется два внутренних винта. Они вращаются в противоположных направлениях вместе с постоянными движениями, а воздух застревает и сжимается между ними.

В безмасляных винтовых устройствах используются бесконтактные углеродные кольцевые уплотнения для предотвращения попадания масла в воздушный поток внутри блока сжатия воздуха. Кроме того, отделение охлаждающей жидкости на другой стороне уплотнения облегчает процесс охлаждения.Однако эти безмасляные компрессоры обычно не имеют возможности дросселировать вход, что со временем приводит к накоплению тепла в этих типах компрессорных машин. Таким образом, затопленные модели более предпочтительны для пользователей, которым нужны достаточные запасы.

Лопастные компрессоры

Еще одна компрессорная машина, в которой используется система объемного сжатия, называется пластинчато-роторным компрессором. Этот тип устройства имеет аналогичный принцип работы с винтовым компрессором. Но вместо винтов эти объемные компрессорные системы имеют встроенные роторы вместе с регулируемым расположением лопастей.

Лопасти или лопатки установлены на роторе, который вращается внутри полости. Воздух сжимается между лопастью и ее корпусом. Руки приближаются к входу воздуха и удлиняются. Это создает большую воздушную полость. По мере того, как двигатель вращается и перемещает вместе с ним воздух, плечи начинают уменьшаться и приближаться к выходной мощности. Это создает меньшее пространство между лопастями и круглым корпусом, и это уменьшение объема пространства сжимает воздух. После этого воздух перемещается в другое выпускное отверстие.

Этот тип воздушного компрессора способен подавать определенные объемы воздуха при высоком давлении на выходе. Кроме того, он очень прост в использовании. Вот почему это довольно предпочтительно среди пользователей, которым нужен воздушный компрессор для частных проектов, таких как домашняя мастерская, и наиболее распространенный тип компрессорного устройства, встречающийся в этих средах.

Технология спирального сжатия представляет собой передовую систему сжатия воздуха. Имеет подвижную и стационарную спираль. Эти два работают вместе, чтобы подавать воздух в камеру для сжатия.Объем воздуха внутри спиралей уменьшается, чтобы сжать воздух. После этого воздух направляется в центр компрессорного устройства для охлаждения.

Самым значительным преимуществом этих спиральных компрессоров является то, что спирали никогда не соприкасаются друг с другом. Эта технология исключает возможность любого остаточного трения или износа рабочей системы. Некоторым моделям компрессоров этого типа требуется смазка или масло. Но есть много моделей, которые могут работать без масла.

Динамическое сжатие воздуха вытеснения

Воздушные компрессоры с динамическим рабочим объемом нагнетают воздух в камеры сжатия с помощью вращающихся лопастей и крыльчаток, приводимых в действие двигателем. Вдыхаемый атмосферный воздух ограничивается и сжимается, а затем хранится в баке воздушного компрессора.

Компрессоры с этой системой сжатия имеют различные элементы компрессора, такие как регулируемые возвратно-поступательные поршни, головка клапана, шатуны, поршни, коленчатые валы, эксцентриковые кольца и цилиндры.

Эта система сжатия воздуха намного быстрее, чем альтернатива, выполняет функцию воздушного компрессора и обеспечивает сжатый воздух. Кроме того, он способен подавать большее количество сжатого воздуха.

Машины с этой системой сжатия воздуха в основном представляют собой промышленные воздушные компрессоры, предпочтительные для применений, требующих постоянного давления и больших объемов воздушного потока. Они разработаны для использования в крупных проектах, например, для работы на заводе, в сталелитейной промышленности или на химическом заводе.Многие автомобили также используют эту технологию.

Центробежные компрессоры и осевые компрессоры являются примерами компрессоров на основе системы сжатия воздуха с непрямым рабочим объемом.

Осевые воздушные компрессоры

Осевые воздушные компрессоры имеют ряд лопаток турбины. Эти машины используют эти лопасти, чтобы нагнетать воздух через небольшую площадь и создавать давление воздуха. Это может показаться чем-то похожим на другие лопастные системы сжатия, но это не обязательно так. Осевые компрессионные машины фактически работают со стационарными лопастями.Их задача — замедлять поток воздуха и повышать при этом давление воздуха.

Этот конкретный тип компрессора не очень распространен. Кроме того, они имеют ограниченный функционал. Обычно их можно увидеть в авиационных двигателях или крупных воздухоразделительных установках.

Центробежные компрессоры

Центробежные воздушные компрессоры также называются радиальными компрессорами. Этот тип компрессора использует вращающуюся крыльчатку для подачи воздуха в центр. Затем этот воздух выталкивается вперед или наружу под действием центробежной силы.Диффузор используется для замедления потока воздуха и, таким образом, вырабатывается кинетическая энергия.

В этих машинах обычно используются электрические высокоскоростные двигатели. Одним из распространенных применений центробежных компрессоров являются системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Заключительные слова

Воздушный компрессор является важным инструментом в нашей повседневной жизни. Это удобный инструмент с универсальным применением, начиная от частных домашних проектов и заканчивая профессиональными работами, такими как строительство или ремонт автомобилей.

Для тех, кто использует этот тип инструмента или любой тип инструмента в этом отношении, крайне важно знать механизмы, характеристики и другие детали, чтобы обеспечить максимальную эффективность, увеличение ожидаемого срока службы и контролируемые затраты энергии, помимо прочего. .И эта статья здесь, чтобы сделать именно это.

Прочитав эту статью, вы узнаете о воздушных компрессорах, их конструкции, различных типах компрессоров и принципах их работы. Если вам нужна дополнительная информация, ознакомьтесь с другими нашими соответствующими статьями, а если у вас есть какие-либо конкретные вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Спасибо, что прочитали.

Еще для изучения

Системы рекуперации тепла и сжатого воздуха

Фундаментальное понимание того, как работает система сжатого воздуха вашего предприятия и какие силы влияют на нее, поможет вам улучшить ее работу.Общий КПД системы сжатого воздуха может составлять всего 10-15%. На рисунке ниже показаны два основных компонента неэффективности; один из них — из-за потерь воздуха из-за утечек, искусственного спроса и ненадлежащего использования. Другой — из-за теплоты сжатия. При некотором базовом понимании можно рекуперировать до 90 процентов этого тепла для использования в вашей работе.

 

 

Это простая физика, что при сжатии воздуха выделяется тепло.Тепловая энергия концентрируется в уменьшающемся объеме воздуха. Для поддержания надлежащей рабочей температуры компрессор должен передавать избыточное тепло охлаждающей среде до того, как воздух выйдет в систему трубопроводов. До 90 процентов этого тепла может быть восстановлено для использования в вашей работе. Если вы можете дополнить или заменить электроэнергию, газ или масло, необходимые для приготовления горячей воды для туалетов, или направить теплый воздух на рабочее место, склад, погрузочную площадку или вход, экономия может действительно возрасти.Есть хорошие возможности рекуперации этого отработанного тепла с помощью горячего воздуха или горячей воды. Окупаемость инвестиций в рекуперацию энергии обычно составляет от одного до трех лет. Кроме того, рекуперация энергии с помощью системы охлаждения с замкнутым контуром (для компрессоров с водяным охлаждением) выгодна для условий работы компрессора, его надежности и срока службы благодаря равному уровню температуры и высокому качеству охлаждающей воды, и это лишь некоторые из них.

Уровень температуры рекуперированной энергии определяет возможные области применения и, следовательно, ценность.

На этой диаграмме показаны некоторые типичные области применения рекуперации энергии, получаемой от охлаждающей воды компрессоров в различных температурных диапазонах. При самых высоких уровнях температуры (от безмасляных компрессоров) степень восстановления самая высокая. Наивысшая степень эффективности, как правило, достигается в установках с водяным охлаждением, где охлаждающая вода на выходе компрессора может быть подключена непосредственно к потребности в непрерывном технологическом нагреве. Например, котлы отопления-обратный контур.Таким образом, избыточная энергия может эффективно использоваться круглый год. Большинство новых компрессоров от основных поставщиков могут быть адаптированы для дополнения стандартным оборудованием для рекуперации.

«Компрессоры лучше производят тепло, чем сжатый воздух», — говорит Том Таранто из Data Power Services.

 

Рекуперация тепла с помощью вращающегося винта с впрыском смазки с воздушным охлаждением

Компрессоры

Моноблочные винтовые компрессоры с воздушным охлаждением очень хорошо подходят для рекуперации тепла для обогрева помещений или других целей использования горячего воздуха.Окружающий атмосферный воздух нагревается, проходя через доохладитель системы и охладитель смазки, где он извлекает тепло как из сжатого воздуха, так и из смазки, используемой для смазки и охлаждения компрессора. Это относительно низкотемпературное (менее 100°F) тепло, поэтому его применение довольно ограничено.

Как правило, примерно 50 000 британских тепловых единиц (БТЕ) ​​в час энергии приходится на каждые 100 кубических футов в минуту мощности (при полной нагрузке). Это значение основано на 80% рекуперируемом тепле компрессора и коэффициенте преобразования 2545 БТЕ/л.с.-ч.Можно получить температуру воздуха на 30-40°F выше температуры охлаждающего воздуха на входе. Обычно эффективность восстановления составляет от 80 до 90 процентов. Следует соблюдать осторожность, если воздух, подаваемый для компрессора, не поступает извне, а рекуперированное тепло используется в другом помещении, так как это может привести к снижению статического давления в шкафу или помещении и снизить эффективность компрессора. Снижение статического давления или «отрицательное давление» имеет тот же эффект, что и дросселирование на входе компрессора, которое изменяет степень сжатия, тем самым снижая эффективность.Если используется наружный воздух, может потребоваться некоторое количество возвратного воздуха, чтобы избежать повреждения компрессора воздухом ниже нуля.

Поскольку блочные компрессоры обычно заключены в шкафы и уже включают в себя теплообменники и вентиляторы, единственные необходимые модификации системы — это добавление воздуховода и, возможно, еще одного вентилятора для обработки нагрузки воздуховода и устранения любого обратного давления на охлаждающий вентилятор компрессора. Эти системы рекуперации тепла можно модулировать с помощью простого навесного вентиля с термостатическим управлением.Когда отопление не требуется, например, в летние месяцы, горячий воздух можно отводить за пределы здания. Вентиляционное отверстие также может регулироваться с помощью термостата, чтобы обеспечить постоянную температуру в отапливаемом помещении. Горячий воздух можно использовать для обогрева помещений, промышленной сушки, предварительного нагрева всасываемого воздуха для масляных горелок или любого другого применения, требующего теплого воздуха.

Рекуперация энергии компрессорными установками с воздушным охлаждением не всегда дает тепло, когда оно требуется, и, возможно, не в достаточных количествах.Количество восстановленной энергии будет варьироваться, если компрессор имеет переменную нагрузку. Чтобы рекуперация была возможной, необходима соответствующая потребность в энергии, которая обычно удовлетворяется за счет обычного питания системы. Рекуперированную энергию лучше всего использовать в качестве дополнительной энергии к обычной системе, чтобы доступная энергия всегда использовалась при работающем компрессоре.

 

Рекуперация тепла с помощью компрессоров с впрыском смазочного материала с водяным охлаждением

Рекуперация тепла для отопления помещений не так распространена в компрессорах с водяным охлаждением, поскольку требуется дополнительная ступень теплообмена, а температура доступного тепла ниже.Однако, поскольку многие компрессоры с водяным охлаждением довольно большие, рекуперация тепла для отопления помещений может быть привлекательной возможностью. Обычно эффективность восстановления составляет от 50 до 60 процентов. С помощью винтовых компрессоров с водяным охлаждением и впрыском смазочного материала, использующих теплообменник, можно извлекать отработанное тепло из охладителей смазочного материала и производить горячую воду. (Из-за возможности выхода из строя трубки часто рекомендуется охладитель смазки с двойными стенками.) В зависимости от конструкции теплообменники могут нагревать непитьевую (серую) или питьевую воду.Когда горячая вода не требуется, смазка направляется в стандартный охладитель смазки.

Горячая вода может использоваться в системах центрального отопления или котлах, процессах промышленной очистки, гальванических операциях, тепловых насосах, прачечных или любых других приложениях, где требуется горячая вода. Теплообменники также дают возможность производить горячий воздух и горячую воду и дают оператору некоторую возможность изменять соотношение горячего воздуха и горячей воды.

Ключом к ценности рекуперации тепла является термическое соответствие между рекуперируемым и необходимым теплом, а также почасовое соответствие между временем его производства и потребностью.Также необходимо учитывать стоимость установки. Тот факт, что есть тепло, не означает, что его рекуперация экономически выгодна. Часто на небольших агрегатах просто не выгодно тратить много денег на системы рекуперации тепла; там просто не хватает БТЕ. Кроме того, система байпаса тепла все равно должна быть установлена ​​на время, когда воздушный компрессор работает и тепло не требуется.

 

Рекуперация тепла с помощью безмасляных компрессоров с водяным охлаждением

Безмасляные винтовые компрессоры предлагают гораздо лучшие возможности для рекуперации тепла.Как и во всех компрессорах, входная электрическая энергия преобразуется в тепло. Температура нагнетания из элементов низкого и высокого давления может превышать 300°F. Это тепло выделяется на элементах сжатия низкого и высокого давления, масляном радиаторе, промежуточном и дополнительном охладителях. Некоторые производители предлагают встроенные системы рекуперации энергии, в которых охлаждающая вода циркулирует через все эти четыре компонента и в результате теплопередачи может производить горячую воду с температурой до 194°F.

 

 

Рекуперация тепла с компрессорами с приводом от двигателя

Компрессоры с приводом от двигателя имеют тот же тип и объемы низкопотенциального тепла, доступного с компрессорной части, но есть также вариант с более высокой температурой от двигателя.В зависимости от размера двигателя можно даже генерировать пар низкого давления из выхлопных газов. Вода в рубашке двигателя доступна при температуре 180–220F. Общее эмпирическое правило заключается в том, что 30% входной энергии газа доступно в виде высокотемпературного тепла. Если температура применения достаточно низкая, можно рекуперировать до 90% подводимой энергии.

Типичный воздушный компрессор с приводом от двигателя потребляет около 11 000 БТЕ/лошадиных сил. Таким образом, для блока мощностью 200 л.с. потребуется около 2,2 млн БТЕ, а потенциал рекуперации тепла составит не менее 660 000 БТЕ.Это сравнимо с небольшим котлом, работающим столько же часов, сколько и воздушный компрессор. Более крупные двигатели промышленного класса (более 250 л.с.) могут потреблять всего 7500 БТЕ/л.с.

 

Расчет экономии энергии

При расчете энергосбережения и сроков окупаемости установок рекуперации тепла важно сравнить рекуперацию тепла с текущим источником энергии для производства тепловой энергии, которым может быть дешевое ископаемое топливо, такое как природный газ. Уравнения в текстовом поле ниже иллюстрируют ежегодную экономию энергии и затрат за счет рекуперации тепла для обогрева помещений с помощью винтового компрессора с воздушным охлаждением.В тех случаях, когда КПД существующего нагревателя составляет менее 85 процентов, экономия будет пропорционально выше.

Источник: Compressed Air Challenge®

 

Заключение

Ваша система сжатого воздуха представляет собой отличный источник рекуперации тепла и может повысить общую эффективность системы. Повышение производительности вашей системы сжатого воздуха снижает затраты на электроэнергию на вашем предприятии. Это может сократить время простоя, увеличить производительность вашего производства, снизить процент брака, улучшить качество продукции и увеличить срок службы оборудования.

Дополнительную информацию о повышении производительности систем сжатого воздуха и восстановлении потерянной энергии можно найти на сайте www.compressedairchallenge.org.

Этот веб-сайт содержит подробную информацию о Compressed Air Challenge, добровольном сотрудничестве промышленных пользователей сжатого воздуха; производители оборудования для сжатого воздуха, дистрибьюторы и их ассоциации; консультанты по сжатому воздуху; государственные агентства исследований и разработок; организации по эффективному использованию энергии; и электроэнергетики.

У этой группы есть одна цель — помочь вам получить и воспользоваться преимуществами улучшенной производительности вашей системы сжатого воздуха.

 

Источник информации: Compressed Air Challenge®, Atlas Copco Compressors and Draw Professional Services

 

 

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологичность или энергосбережение

курсы.»

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня дополнительно нескольким новым вещам

для раскрытия мне новых источников

информации.»

 

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо.»

Блэр Хейворд, ЧП

Альберта, Канада

«Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я обязательно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам вашу компанию

имя другим на работе.»

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, тем более что я думал, что уже знаком

с реквизитами Канзас

Авария в Сити Хаятт.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

информативный и полезный

на моей работе.»

Уильям Сенкевич, Ч.Е.

Флорида

«У вас отличный выбор курсов и очень информативные статьи. Вам

— лучшее, что я нашел.»

 

 

Рассел Смит, П.Е.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, предоставляя время для просмотра

материал.»

 

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.»

 

Джон Скондрас, ЧП

Пенсильвания

«Курс был хорошо составлен, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения.»

 

 

Джек Лундберг, ЧП

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т. е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материал перед оплатой и

получение викторины.»

Арвин Свангер, ЧП

Вирджиния

«Спасибо, что предлагаете все эти замечательные курсы. Я, конечно, выучил и

очень понравилось.»

 

 

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и

подключение к Интернету

курсы.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был легким для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемые темы.»

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

 

 

 

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это был

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам.»

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

«Я ценю, что вопросы относятся к реальному миру и имеют отношение к моей практике, и

не основан на каком-то непонятном разделе

законов, которые не применяются

с

по «обычная» практика.»

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать его в своем медицинском устройстве

организация.»

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

 

 

Юджин Бойл, П.Е.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представлена,

а онлайн формат был очень

доступно и просто до

использование. Большое спасибо.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению PE в рамках временных ограничений лицензиата.»

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Распечатанная викторина помогает во время

обзор текстового материала. я

также оценил просмотр

предоставлены фактические случаи.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Документ Общие ошибки ADA в проектировании помещений очень полезен.

Тест

требовал исследования в

документ но ответы были

всегда в наличии.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в дорожной технике, который мне нужен

для выполнения требований

Сертификация PTOE.»

Джозеф Гилрой, ЧП

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.»

 

 

Ричард Роадс, ЧП

Мэриленд

«Узнал много нового о защитном заземлении. До сих пор все курсы, которые я проходил, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсы со скидкой.»

 

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать.»

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры для приобретения блоков PDH

в любое время.Очень удобно.»

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

пора искать куда

получить мои кредиты от.»

 

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

«Это было очень информативно и поучительно.Легко понять с иллюстрациями

и графики; определенно делает его

проще  впитывать все

теорий.»

Виктор Окампо, инженер.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по телефону

.

мой собственный темп во время моего утра

на метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить

викторина. Я бы очень рекомендую

вам в любой PE при необходимости

Единицы CE.»

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

«Очень хороший выбор тем во многих областях техники.»

 

 

 

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад помочь финансово

от ваш рекламный адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%.»

Конрадо Касем, П.Е.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

 

 

 

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

правила.»

 

Брун Гильберт, П.Е.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительного

Сертификация

 

Томас Каппеллин, П.Е.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

спасибо!»

 

Джефф Ханслик, ЧП

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера.»

 

 

Майк Зайдл, П.Е.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

в хорошем состоянии.»

 

 

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

«Вопросы соответствовали урокам, а материал урока

хороший справочный материал

для дизайна под дерево.»

 

Брайан Адамс, П.Е.

Миннесота

«Отлично, удалось получить полезную информацию с помощью простого телефонного звонка.»

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт прохождения программы «Строительство прибрежных зон — Проектирование»

Корпус Курс и

очень рекомендую.»

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

прекрасно приготовлено.»

 

 

Юджин Брекбилл, ЧП

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

обзор везде и

когда угодно.»

 

Тим Чиддикс, ЧП

Колорадо

«Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор.»

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

 

 

 

Тайрон Бааш, П.Е.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были пробными и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и всесторонний.»

 

Майкл Тобин, ЧП

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что курс предложил мне, что

поможет в моей линии

работы.»

 

Рики Хефлин, ЧП

Оклахома

«Очень быстрая и простая навигация. Я определенно воспользуюсь этим сайтом снова.»

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Прост в исполнении. Никаких недоразумений при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

 

 

 

Кеннет Пейдж, П.Е.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии. Информативный

и отличное освежение.»

 

 

Луан Мане, ЧП

Коннетикут

«Мне нравится подход к подписке и возможности читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти тест.»

 

 

Алекс Млсна, П.Е.

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.»

 

Натали Дерингер, ЧП

Южная Дакота

«Материалы обзора и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог

успешно завершено

курс.»

 

Ира Бродская, ЧП

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а затем вернуться

и пройти тест. Очень

удобный а на моем

собственное расписание

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат

. Спасибо за создание

процесс прост.»

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел подходящий мне курс и прошел

PDH за один час в

один час.»

 

Стив Торкилдсон, ЧП

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность загрузки документов для ознакомления с содержанием

и пригодность до

наличие для оплаты

материал

Ричард Ваймеленберг, ЧП

Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, которому требуется

улучшение.»

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения викторины онлайн и получения немедленного

Сертификат

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по

многие различные технические области внешние

по собственной специализации без

необходимость путешествовать.»

Гектор Герреро, ЧП

Грузия

Quiz Help: Introduction to Mechanical Components

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl+f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материалах курса

Введение

Воздушные компрессоры различных конструкций широко используются на предприятиях Министерства энергетики США в различных целях. Сжатый воздух имеет множество применений на предприятии, включая работу оборудования и переносных инструментов.Три типа конструкций включают поршневые, роторные и центробежные воздушные компрессоры.

Поршневые компрессоры

Поршневой воздушный компрессор, показанный на рис. 1, является наиболее распространенной конструкцией, используемой сегодня. Поршневой компрессор обычно состоит из следующих элементов.

а. Сжимающий элемент, состоящий из воздушных цилиндров, головок и поршней, а также клапанов впуска и выпуска воздуха.

б. Система шатунов, поршневых штоков, крейцкопфов, коленчатого вала и маховика для передачи мощности, развиваемой приводным узлом, на поршень пневмоцилиндра.

в. Автономная система смазки подшипников, шестерен и стенок цилиндров, включающая резервуар или поддон для смазочного масла, а также насос или другие средства подачи масла к различным частям. На некоторых компрессорах устанавливается отдельный лубрикатор с принудительной подачей масла для подачи масла в цилиндры компрессора.

д. Система регулирования или контроля, предназначенная для поддержания давления в линии нагнетания и воздушном ресивере (резервуаре-накопителе) в заданном диапазоне давлений.

эл.Система разгрузки, работающая совместно с регулятором, для уменьшения или устранения нагрузки на первичный двигатель при запуске агрегата.

Рисунок 1: Поршневой воздушный компрессор

На рисунке 2 показана часть типичного цилиндра поршневого одноступенчатого компрессора одностороннего действия. Впускной и выпускной клапаны расположены в зазоре и соединены через порты в головке цилиндра с впускным клапаном. и разгрузочные патрубки.

Рисунок :2 Цилиндр воздушного компрессора одностороннего действия

Во время такта всасывания поршень компрессора начинает свой ход вниз, и воздух под давлением в зазоре быстро расширяется до тех пор, пока давление не упадет ниже давления на противоположной стороне впускного клапана (рис. 2B). и 2С).Эта разница в давлении заставляет впускной клапан открываться в цилиндр до тех пор, пока поршень не достигнет нижней точки своего хода (рис. 2С).

Во время такта сжатия поршень движется вверх, начинается сжатие, и в точке D достигается такое же давление, как на впуске компрессора. После этого подпружиненный впускной клапан закрывается. По мере того, как поршень движется вверх, воздух сжимается до тех пор, пока давление в цилиндре не станет достаточно большим, чтобы открыть нагнетательный клапан против давления пружин клапана и давления в нагнетательной линии (рис. 2Е).С этого момента и до конца хода (рис. 2Е и 2А) воздух, сжатый внутри цилиндра, выпускается практически под постоянным давлением.

Роторные компрессоры

Роторный компрессор можно приспособить для прямого привода от асинхронных двигателей или многоцилиндровых бензиновых или дизельных двигателей. Установки компактны, относительно недороги и требуют минимального внимания при эксплуатации и техническом обслуживании. Они занимают небольшую долю места и веса поршневой машины эквивалентной мощности.Роторные компрессорные агрегаты подразделяются на три основные группы: пластинчатые, лопастные и кольцевые с жидкостным уплотнением.

Вращающийся шиберно-лопастной ротор, как показано на рис. 3, имеет продольные лопасти, скользящие радиально в щелевом роторе, эксцентрично установленном в цилиндре. Под действием центробежной силы скользящие лопасти прижимаются к цилиндрическому корпусу, при этом лопасти образуют ряд отдельных продольных ячеек в эксцентриковом кольце между корпусом и ротором. Всасывающее отверстие расположено там, где продольные ячейки самые большие.Размер каждой ячейки уменьшается за счет эксцентриситета ротора по мере того, как лопасти приближаются к выпускному отверстию, тем самым сжимая воздух.

Рис. 3: Ротационно-лопастной воздушный компрессор

Ротационно-лопастной компрессор, показанный на Рис. 4, имеет два сопряженных лопастных ротора, установленных в корпусе. Лепестки имеют шестеренчатый привод с малым зазором, но без контакта металла с металлом. Всасывание к агрегату находится там, где полость, образованная лопастями, наибольшая. По мере вращения лепестков размер полости уменьшается, вызывая сжатие пара внутри.Сжатие продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто выпускное отверстие, после чего пар выходит из компрессора под более высоким давлением.

Рис. 4: Роторно-лопастной воздушный компрессор

Ротационное жидкостное уплотнение кольцевого типа, показанное на рис. 5, имеет наклоненную вперед открытую крыльчатку в продолговатой полости, заполненной жидкостью. Когда рабочее колесо вращается, центробежная сила заставляет уплотняющую жидкость собираться на внешнем краю продолговатой полости. За счет продолговатой конфигурации корпуса компрессора создаются крупные продольные ячейки, уменьшающиеся до более мелких.Всасывающее отверстие расположено там, где продольные ячейки самые большие, а выпускное отверстие — там, где они самые маленькие, что приводит к сжатию пара внутри ячейки при вращении ротора. Роторный компрессор с жидкостным уплотнением часто используется в специализированных приложениях для сжатия чрезвычайно агрессивных и экзотермических газов и обычно используется на коммерческих атомных электростанциях в качестве средства создания начального вакуума в конденсаторе.

Рисунок 5: Роторный воздушный компрессор с жидкостным уплотнением

Центробежные компрессоры

Рисунок 6: Упрощенный центробежный насос

Центробежный компрессор, первоначально сконструированный для работы только с большими объемами газа и воздуха низкого давления (максимум 40 фунтов на кв. дюйм), был разработан для обеспечения Это для перемещения больших объемов газа с давлением нагнетания до 3500 фунтов на квадратный дюйм.Однако в настоящее время центробежные компрессоры чаще всего используются для подачи воздуха среднего объема и среднего давления. Одним из преимуществ центробежного насоса является плавная подача сжатого воздуха.

Центробежная сила, используемая центробежным компрессором, аналогична силе, используемой центробежным насосом. Частицы воздуха попадают в отверстие крыльчатки, обозначенное буквой D на рис. 6. При вращении крыльчатки воздух попадает в корпус компрессора. Воздух сжимается по мере того, как все больше и больше воздуха выбрасывается в корпус лопастями рабочего колеса.Воздух проталкивается по пути, обозначенному A, B и C на рисунке 6. Давление воздуха увеличивается по мере того, как он проталкивается по этому пути. Обратите внимание на рис. 6, что лопасти рабочего колеса изгибаются вперед, что противоположно обратному изгибу, используемому в типичных центробежных жидкостных насосах. Центробежные компрессоры могут использовать лопасти с различной ориентацией, в том числе с прямым и обратным изгибом, а также с другими конструкциями.

В центробежном воздушном компрессоре может быть несколько ступеней, как и в центробежном насосе, и результат будет таким же; будет создаваться более высокое давление.Воздушный компрессор используется для создания сжатого воздуха или воздуха высокого давления для различных целей. Некоторые из его применений — пневматические устройства управления, пневматические датчики, пневматические приводы клапанов, пневматические двигатели и пусковой воздух для дизельных двигателей.

Компрессорные охладители

Количество влаги, которое может удерживать воздух, обратно пропорционально давлению воздуха. По мере увеличения давления воздуха количество влаги, которое может удерживать воздух, уменьшается. Количество влаги, которое может удерживать воздух, также пропорционально температуре воздуха.По мере повышения температуры воздуха количество влаги, которое он может удерживать, увеличивается. Однако изменение давления сжатого воздуха больше, чем изменение температуры сжатого воздуха. Это приводит к тому, что влага в воздухе конденсируется. Влага в системах сжатого воздуха может привести к серьезным повреждениям. Конденсированная влага может вызвать коррозию, гидравлические удары и повреждения от замерзания; поэтому важно избегать попадания влаги в системы сжатого воздуха. Охладители используются для сведения к минимуму проблем, вызванных теплом и влагой в системах сжатого воздуха.

Охладители, используемые на выходе из компрессора, называются доохладителями. Их назначение – отвод тепла, образующегося при сжатии воздуха. Снижение температуры способствует конденсации влаги, присутствующей в сжатом воздухе. Эта влага собирается в конденсатоотводчиках, которые сливаются автоматически или вручную.

Если компрессор многоступенчатый, может быть промежуточный охладитель, который обычно располагается после нагнетания первой ступени и перед всасыванием второй ступени.Принцип работы интеркулера такой же, как и у доохладителей. В результате получается более сухой, прохладный, сжатый воздух. Конструкция конкретного охладителя зависит от давления и объема охлаждаемого им воздуха. На рис. 7 показан типичный воздухоохладитель компрессора. Воздухоохладители используются, потому что более сухой сжатый воздух помогает предотвратить коррозию, а более холодный сжатый воздух позволяет сжимать больше воздуха для заданного объема.

Рисунок 7: Воздухоохладитель компрессора

Опасности, связанные со сжатым воздухом

Люди часто не уважают мощность сжатого воздуха, потому что воздух так распространен и часто считается безвредным.При достаточном давлении сжатый воздух может нанести серьезный ущерб при неправильном обращении. Чтобы свести к минимуму опасность работы со сжатым воздухом, необходимо строго соблюдать все меры предосторожности.

Небольшие утечки или поломки в системе сжатого воздуха могут привести к выбросу мельчайших частиц с чрезвычайно высокой скоростью. Всегда надевайте защитные очки при работе вблизи любой системы сжатого воздуха. При ношении контактных линз рекомендуются защитные очки.

Компрессоры могут создавать исключительный шум во время работы.Шум компрессора, в дополнение к поднятию сливных клапанов, создает достаточный шум, требующий защиты органов слуха. Зона вокруг компрессоров обычно должна быть обозначена как зона защиты органов слуха.

Сжатый воздух может причинить тот же вред, что и сжатая вода. Относитесь ко всем операциям с системами сжатого воздуха с той же осторожностью, что и с жидкостными системами. Закрытые клапаны следует медленно приоткрыть, и обе стороны должны выровняться перед дальнейшим открытием клапана.Системы, открываемые для технического обслуживания, всегда должны быть сброшены до начала работ.

Особое внимание следует уделить предотвращению попадания загрязняющих веществ в воздушные системы. Особенно это касается масла. Масло, введенное в воздушный компрессор, может быть сжато до точки, при которой происходит детонация, подобно тому, как это происходит в дизельном двигателе. Эта детонация может привести к повреждению оборудования и травмам персонала.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Три распространенных типа воздушных компрессоров: поршневые, роторные и центробежные.

• Одноступенчатый поршневой компрессор имеет поршень, который движется вниз во время такта всасывания, расширяя воздух в цилиндре. Расширяющийся воздух вызывает падение давления в цилиндре. Когда давление падает ниже давления на другой стороне впускного клапана, клапан открывается и пропускает воздух до тех пор, пока давление на впускном клапане не выровняется.Поршень опускается, а затем начинается такт сжатия. Движение поршня вверх сжимает воздух в цилиндре, в результате чего давление на впускном клапане выравнивается, и впускной клапан возвращается в исходное положение. Поршень продолжает сжимать воздух в течение оставшейся части хода вверх, пока давление в цилиндре не станет достаточно большим, чтобы открыть выпускной клапан против давления пружины клапана. Когда выпускной клапан открыт, воздух, сжатый в цилиндре, выпускается до тех пор, пока поршень не завершит ход.

• Центробежная сила, используемая центробежными компрессорами, такая же, как и центробежные насосы. Частицы воздуха попадают в отверстие рабочего колеса. При вращении крыльчатки воздух нагнетается на корпус компрессора. Воздух сжимается по мере того, как все больше и больше воздуха выбрасывается в корпус лопастями рабочего колеса. Воздух проталкивается по траектории на внутренней стенке кожуха. Давление воздуха увеличивается по мере того, как он продвигается по этому пути.В центробежном воздушном компрессоре может быть несколько ступеней, как и в центробежном насосе, что приводит к более высокому давлению.

• Ротационные компрессоры приводятся в действие прямым приводом, который вращает механизм (рабочие колеса, лопасти или лопасти), который сжимает перекачиваемый воздух. Фактическое сжатие воздуха происходит либо за счет центробежных сил, либо за счет уменьшения воздушного пространства при вращении крыльчаток.

• Системы охлаждения необходимы в системах сжатого воздуха для отвода тепла, добавляемого при сжатии.Преимущества охлаждения сжатого воздуха заключаются в том, что холодный воздух занимает меньше места и содержит меньше влаги. Это снижает коррозию и позволяет сжимать больше воздуха в заданном объеме.

• Опасности, связанные со сжатым воздухом, аналогичны опасностям любой системы высокого давления. К трем общим опасностям относятся следующие.

  • Небольшие утечки или разрывы могут привести к выбросу мельчайших частиц на скорости, достаточно высокой, чтобы нанести ущерб. При работе со сжатым газом следует надевать очки или защитные очки.
  • Компрессоры, особенно большие, могут быть очень шумными при работе. Цикличность автоматических дренажных клапанов также вносит свой вклад в шум. Рядом с компрессорами следует носить средства защиты органов слуха.
  • Колебания давления могут привести к повреждению системы. Закрытые клапаны в системе сжатого воздуха должны медленно открываться и давать давлению выровняться перед дальнейшим открытием клапана. В системах необходимо сбросить давление перед открытием для технического обслуживания. Масло не должно попадать в воздушные системы, чтобы предотвратить возможные взрывы.

Введение

Хотя в гидравлической системе можно использовать любую жидкость, некоторые жидкости имеют преимущества перед другими. Масло представляет собой жидкость, часто предпочитаемую в качестве рабочей жидкости. Масло помогает смазывать различные скользящие детали, предотвращает ржавчину и легкодоступно. Для практических целей масло не меняет своего объема в гидравлической системе при изменении давления.

Давление и сила

Основа современных гидравлических систем была заложена, когда ученый по имени Блез Паскаль обнаружил, что давление в жидкости действует одинаково во всех направлениях.Эта концепция известна как закон Паскаля. Применение закона Паскаля требует понимания взаимосвязи между силой и давлением.

Сила может быть определена как толчок или натяжение, воздействующие на всю площадь поверхности. Выражается в фунтах. Давление – это количество силы, действующей на единицу площади поверхности. То есть давление — это сила, действующая на один квадратный дюйм поверхности.

Связь между давлением и силой выражается математически.

F = P x A

где:

F = сила в фунт-силах

P = давление в фунтах-силах/дюйм. 2 , (psi)

A = площадь в дюймах 2

Пример 1:

В гидравлической системе давление масла на входе в цилиндр составляет на которое действует давление масла, составляет два квадратных дюйма. Вычислите силу, действующую на поршень.

Решение:

Поскольку F = P x A, сила масла, действующая на поршень, рассчитывается следующим образом.

   F = 1500 фунтов силы/дюйм2 x 2 дюйма2

      = 3000 фунтов силы

Пример 2:

Для открытия гидравлического клапана требуется усилие 1848 фунтов силы.Площадь поршня составляет 3 квадратных дюйма. Какое давление должна оказывать гидравлическая жидкость, чтобы клапан сдвинулся?

Решение:

с f = p x a, то p = f / a

p = 1848 lbf / 3in 3

p = 616 lbf / в 2

Гидравлическая эксплуатация

Работа Типичная гидравлическая система показана на рис. 8. Масло из резервуара или резервуара поступает по трубе в насос. Часто на всасе насоса устанавливается фильтр для удаления примесей из масла.Насос, обычно шестеренчатый, объемный, может приводиться в действие электродвигателем, пневматическим двигателем, газовой или паровой турбиной или двигателем внутреннего сгорания. Насос увеличивает давление масла. Фактическое развиваемое давление зависит от конструкции системы.

В большинстве гидравлических систем предусмотрены методы предотвращения избыточного давления. Как видно на рис. 8, один из методов контроля давления включает возврат гидравлического масла в масляный резервуар. Блок управления давлением, показанный на рис. 8, обычно представляет собой предохранительный клапан, обеспечивающий возврат масла в резервуар при избыточном давлении.

Рис. 8: Базовая гидравлическая система

Масло под высоким давлением проходит через регулирующий клапан (направленное управление). Управляющий клапан Рис. 8 Базовая гидравлическая система изменяет направление потока масла в зависимости от желаемого направления нагрузки. На рисунке 8 груз можно перемещать влево или вправо, меняя сторону поршня, на которую воздействует давление масла. Масло, поступающее в цилиндр, оказывает давление на площадь поршня, создавая силу на штоке поршня.Сила на штоке поршня позволяет перемещать груз или устройство. Масло с другой стороны поршня возвращается в резервуар или резервуар.

Опасности

Опасности и меры предосторожности, перечисленные в предыдущей главе о воздушных компрессорах, применимы и к гидравлическим системам, поскольку большинство опасностей связано с условиями высокого давления. Любое использование среды под давлением может быть опасным. Гидравлические системы несут в себе все опасности систем под давлением, а также особые опасности, связанные непосредственно с составом используемой жидкости.

При использовании масла в качестве жидкости в гидравлической системе высокого давления существует вероятность возгорания или взрыва. Серьезная опасность возгорания возникает, когда происходит разрыв трубопровода высокого давления и масло испаряется в атмосферу. В этих местах следует соблюдать дополнительные меры предосторожности против возгорания.

Если масло находится под давлением сжатого воздуха, существует опасность взрыва, если воздух под высоким давлением вступает в контакт с маслом, поскольку это может вызвать дизельный эффект и последующий взрыв.Тщательно соблюдаемый план профилактического обслуживания является лучшей мерой предосторожности против взрыва.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Отношения между давлением и силой в гидравлическом поршене выражены математически как:

F = P x A

, где:

F = Force
P = давление
A = площадь

• Масло из резервуара или резервуара поступает по трубе в насос.Насос может приводиться в действие двигателем, турбиной или двигателем. Насос увеличивает давление масла.

• Масло высокого давления течет по трубопроводу через регулирующий клапан. Клапан управления изменяет направление потока масла. Предохранительный клапан, настроенный на желаемое безопасное рабочее давление, защищает систему от избыточного давления. Масло, попадая в цилиндр, оказывает давление на поршень, создавая усилие на штоке поршня.

• Сила на штоке поршня позволяет перемещать груз или устройство.Масло с другой стороны поршня возвращается в резервуар или бак через фильтр, удаляющий посторонние частицы .

Введение

Основной функцией котла является производство пара при заданном давлении и температуре. Для этого котел служит топкой, в которой воздух смешивается с топливом в контролируемом процессе горения с выделением большого количества тепла. Герметичная конструкция котла позволяет поглощать тепло от сгорания и передавать это тепло для нагрева воды до температуры, при которой производимый пар имеет достаточную температуру и качество (влажность) для паровых нагрузок.

Котлы

В котлах используются два различных источника тепла: электрические датчики и сжигаемое топливо (мазут, уголь и т. д.). В этой главе для иллюстрации типичной конструкции котлов будут использоваться топливные котлы. Обратитесь к рисунку 9 во время следующего обсуждения.

Котел имеет замкнутое пространство, в котором происходит сжигание топлива, обычно называемое топкой или камерой сгорания. Воздух подается для соединения с топливом, что приводит к сгоранию. Теплота сгорания поглощается водой в стояках или циркуляционных трубах.Разница в плотности между горячей и холодной водой является движущей силой для циркуляции воды обратно в паровой барабан. В конце концов вода будет поглощать достаточно тепла для производства пара.

Пар выходит из парового барабана через перегородку, в результате чего любые капли воды, переносимые паром, выпадают и стекают обратно в паровой барабан. Если требуется перегретый пар, то пар может проходить через пароперегреватель. Горячие дымовые газы из печи будут нагревать пар через тонкие стенки трубы пароперегревателя.Затем пар поступает в систему подачи пара и различные паровые нагрузки.

Некоторые котлы имеют экономайзеры для повышения эффективности цикла за счет предварительного нагрева питательной воды на входе в котел. Экономайзер использует тепло выхлопных газов котла для повышения температуры питательной воды на входе.

Рис. 9 Типичный топливный котел

Компоненты топливного котла

На рис. 9 показан типичный топливный котел. Некоторые из компонентов объясняются ниже.

Паровой барабан – Паровой барабан отделяет пар от нагретой воды.Капли воды падают на дно резервуара для повторного цикла, а пар выходит из барабана и поступает в паровую систему. Питательная вода поступает в нижнюю часть барабана, чтобы начать цикл нагрева.

Водосливы – Водосливы представляют собой трубы, по которым проходит вода из парового барабана, чтобы достичь дна котла, где вода может попасть в распределительные коллекторы.

Распределительные коллекторы – Распределительные коллекторы представляют собой большие трубные коллекторы, по которым вода поступает от стояков к стоякам.

Стояки – Трубопровод или трубы, образующие корпус камеры сгорания, называются стояками. Вода и пар проходят через них для нагрева. Термин стояки относится к тому факту, что направление потока воды снизу вверх котла. Из стояков вода и пар поступают в паровой барабан, и цикл начинается снова.

Камера сгорания — Расположена в нижней части котла, камера сгорания — это место, где топливо смешивается и сгорает. Он облицован стояками.

Назначение

До разработки градирен реки, озера и пруды-охладители должны были обеспечивать охлаждение. Благодаря разработке градирни с механической тягой на каждые 1000 квадратных футов, необходимых для охлаждающего пруда или озера, требуется всего один квадратный фут площади. Градирни минимизируют тепловое загрязнение радиаторов естественной воды и позволяют повторно использовать оборотную воду. Пример того, как градирня может быть встроена в систему, показан на рисунке 10.

Рисунок 10: Система охлаждения с градирней

Охлаждение воды в градирне осуществляется за счет прямого контакта воды и воздуха. Этот охлаждающий эффект обеспечивается прежде всего обменом скрытой теплоты парообразования в результате испарения небольшого количества воды и передачей явного тепла, повышающего температуру воздуха. Тепло, передаваемое от воды к воздуху, рассеивается в атмосферу.

Градирни с принудительной тягой

Градирни с принудительной тягой, показанные на рис. 11, сконструированы таким образом, что поступающая циркулирующая вода распределяется по всей градирне через распылительный коллектор.Струя направлена ​​вниз через перегородки, которые предназначены для максимального контакта между водой и воздухом. Воздух проходит через перегородку с помощью больших циркуляционных вентиляторов и вызывает испарение и охлаждение воды.

Рисунок 11: Градирня с принудительной тягой

Номенклатура градирен с принудительной тягой, включая некоторые позиции, не показанные на Рисунке 11, представлена ​​ниже.

Кожух – Кожух закрывает стены градирни, за исключением деки вентилятора и жалюзи.

Сборный бассейн – Сборный бассейн представляет собой резервуар под градирней для сбора воды, охлажденной градирней. Он может быть изготовлен из бетона, дерева, металла или другого материала. Требуются определенные необходимые аксессуары, такие как поддон, фильтры, перелив, слив и система подпитки.

Каплеуловители – Каплеуловители представляют собой параллельные лопасти из ПВХ, дерева, металла или альтернативного материала, расположенные на стороне нагнетания воздуха насадки для удаления захваченных капель воды из выходящего потока воздуха.

Драйвер — Драйвер — это устройство, которое подает питание для включения вентилятора. Обычно это электродвигатель, но иногда используются турбины и двигатели внутреннего сгорания.

Приводной вал – Приводной вал представляет собой устройство, включающее муфты, передающее мощность от привода к редуктору.

Вентилятор – Вентилятор представляет собой устройство, используемое для нагнетания потока воздуха через градирню.

Дека вентилятора – Дека вентилятора представляет собой горизонтальную поверхность, закрывающую верхнюю часть градирни над камерой, которая служит рабочей площадкой для осмотра и обслуживания.

Блок вентиляторов Блок вентиляторов представляет собой цилиндр, в котором находится вентилятор, обычно с облегченным входом и расширяющимся выпуском для повышения эффективности вентилятора.

Наполнитель – Наполнитель из ПВХ, дерева, металла или альтернативного материала, который обеспечивает длительное воздействие поверхности воды для передачи тепла испарением.

Впускные жалюзи – Впускные жалюзи представляют собой набор горизонтальных лопастей на входных отверстиях для воздуха, которые предотвращают выход падающей воды, но пропускают воздух.

Клапан подпитки – Клапан подпитки представляет собой клапан, который подает свежую воду в сборный бассейн для поддержания необходимого уровня воды в сборном бассейне.

Перелив – Перелив – это слив, который предотвращает переполнение сборного резервуара.

Перегородка – Перегородка представляет собой перегородку внутри многокамерной градирни, которая используется для предотвращения потока воздуха и/или воды между соседними ячейками.

Пленум – Пленум представляет собой внутреннюю зону градирни между каплеуловителями и вентиляторами.

Редуктор скорости — Редуктор скорости представляет собой прямоугольный редуктор, который передает мощность на вентилятор, уменьшая скорость привода до уровня, необходимого для оптимальной работы вентилятора.

Отстойник – Отстойник представляет собой углубленную часть сборного резервуара, из которого забирается холодная вода для возврата в подключенную систему. В поддоне обычно имеются сетчатые фильтры, противовихревые устройства и сливное или прочистное соединение.

Распределительная система – Распределительная система – это часть градирни, которая распределяет воду по площади заполнения.Обычно он состоит из одного или нескольких фланцевых впускных отверстий, клапанов управления потоком, внутренних коллекторов, распределительных бассейнов, разбрызгивающих патрубков, дозирующих отверстий и других связанных компонентов.

Градирни с принудительной тягой

Градирни с принудительной тягой очень похожи на градирни с принудительной тягой. Основное отличие состоит в том, что воздух вдувается в нижнюю часть башни, а выходит вверху. Градирни с принудительной тягой являются предшественниками градирен с принудительной тягой. Проблемы с водораспределением и трудности с рециркуляцией препятствуют использованию градирен с принудительной тягой.

Градирни с естественной конвекцией

Градирни с естественной конвекцией, показанные на рис. 12, используют принцип конвективного потока для обеспечения циркуляции воздуха. Поскольку воздух внутри башни нагревается, он поднимается вверх через башню. Этот процесс втягивает больше воздуха, создавая естественный воздушный поток для охлаждения воды. Резервуар в нижней части башни открыт для атмосферы. Более холодный и плотный воздух снаружи башни будет поступать снизу и способствовать циркуляции воздуха внутри башни.Циркуляция воздуха будет самовоспроизводящейся из-за разницы в плотности между более теплым воздухом внутри и более холодным воздухом снаружи.

Рис. 12: Градирня с естественной конвекцией

Поступающая вода распыляется по окружности градирни и стекает вниз. Градирни с естественной конвекцией намного больше, чем градирни с принудительной тягой, и их строительство стоит намного дороже. Из-за недостатка места и стоимости градирни с естественной конвекцией строятся реже, чем другие типы.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Бойлеры – это сосуды, которые позволяют нагревать воду в трубопроводе до состояния пара с помощью источника тепла внутри сосуда. Вода нагревается до точки кипения. Образовавшийся пар отделяется, а вода снова нагревается. Некоторые котлы используют тепло отходящих газов сгорания для дополнительного нагрева пара (перегрев) и/или для предварительного нагрева питательной воды.

• Были обсуждены следующие компоненты:

  • Паровой барабан – это место, где пар отделяется от нагретой воды.
  • Водосливные трубы – это трубы, по которым вода из парового барабана поступает на дно котла.
  • Распределительные коллекторы представляют собой большие трубные коллекторы, по которым вода поступает от стояков к стоякам.
  • Стояки представляют собой трубопровод или трубы, образующие корпус камеры сгорания. Вода и пар проходят по стоякам для нагрева.
  • Камера сгорания расположена в нижней части котла, где воздух и топливо смешиваются и сгорают.

• Градирня отводит тепло от воды, используемой в системах охлаждения на предприятии.Тепло выделяется в воздух, а не в озеро или ручей. Это позволяет размещать объекты в районах с меньшим количеством воды, поскольку охлажденную воду можно использовать повторно. Это также помогает природоохранным усилиям, не способствуя тепловому загрязнению.

• В градирнях с принудительной тягой используются вентиляторы для создания тяги, которая прогоняет воздух через наполнитель градирни. Поскольку вода, подлежащая охлаждению, распределяется таким образом, что стекает по перегородкам, воздух дует через воду, охлаждая ее.

• Градирни с принудительной тягой вдувают воздух в нижнюю часть градирни. Воздух выходит в верхней части башни. Трудности с водораспределением и рециркуляцией ограничивают их использование.

• Градирни с естественной конвекцией работают по принципу подъема горячего воздуха. Поскольку воздух внутри башни нагревается, он поднимается вверх через башню. Этот процесс втягивает больше воздуха, создавая естественный воздушный поток для охлаждения воды.

Назначение деминерализаторов

Растворенные примеси в жидкостных системах силовых установок вызывают проблемы с коррозией и снижают эффективность из-за загрязнения поверхностей теплообмена.Деминерализация воды является одним из наиболее практичных и распространенных методов удаления этих растворенных примесей.

На заводе деминерализаторы (также называемые ионообменниками) используются для удержания ионообменных смол и транспортировки через них воды. Ионообменники обычно делятся на две группы: однослойные ионообменники и смешанные ионообменники.

Деминерализаторы

Деминерализатор представляет собой в основном цилиндрический резервуар с соединениями вверху для входа воды и добавления смолы и соединениями внизу для выхода воды.Смолу обычно можно заменить через соединение на дне резервуара. Шарики смолы удерживаются в деминерализаторе верхним и нижним удерживающими элементами, которые представляют собой сетчатые фильтры с меньшим размером ячейки, чем шарики смолы. Очищаемая вода поступает в верхнюю часть с заданным расходом и стекает вниз через гранулы смолы, где путь потока вызывает эффект физического фильтра, а также химический ионный обмен.

Однослойные деминерализаторы

Однослойные деминерализаторы содержат гранулы катионной или анионной смолы.В большинстве случаев последовательно используются два однослойных ионообменника; первый представляет собой катионный слой, а второй — анионный слой. Примеси в заводской воде замещаются ионами водорода в катионном слое и ионами гидроксила в анионном слое. Затем ионы водорода и гидроксильные ионы объединяются, образуя чистую воду. Справочник по химии, Модуль 4, Принципы обработки воды, более подробно рассматривает химию деминерализаторов.

На рис. 13 показан однослойный деминерализатор. При использовании вода поступает через входное отверстие в распределитель в верхней части бака.Вода стекает вниз через слой смолы и выходит через выпускное отверстие. Опорный экран на дне предотвращает вытеснение смолы из бака деминерализатора.

Рисунок 13: Однослойный деминерализатор

Однослойная регенерация

Регенерация однослойного ионообменника представляет собой трехэтапный процесс. Первым этапом является обратная промывка, при которой вода закачивается на дно ионообменника и поднимается вверх через смолу. Это распушит смолу и вымывает любые увлеченные частицы.Вода для обратной промывки выходит через обычный входной распределительный трубопровод в верхней части резервуара, но клапаны настроены так, чтобы направлять поток в канализацию, чтобы частицы обратной промывки можно было перекачивать в контейнер для удаления отходов.

Вторым этапом является фактический этап регенерации, в котором используется раствор кислоты для катионных единиц и раствор щелочи для анионных единиц. Концентрированная кислота или щелочь разбавляется водой примерно до 10 % путем открытия клапана разбавляющей воды, а затем вводится через распределительную систему непосредственно над слоем смолы.Регенерирующий раствор протекает через смолу и выходит из нижней части бака в канализацию.

Завершающим этапом является процесс промывки, при котором удаляются излишки регенерирующего раствора. Вода закачивается в верхнюю часть резервуара, стекает вниз через слой смолы и выходит через нижний слив.

Чтобы вернуть ионообменник в эксплуатацию, сливной клапан закрывается, выпускной клапан открывается, и ионообменник готов к работе.

Однослойные деминерализаторы обычно регенерируются «на месте».Смолы не перекачиваются в другое место для регенерации. Процесс регенерации одинаков для катионных слоев и для анионных слоев; отличается только регенерирующий раствор. Важно понимать, что если ионообменник подвергался воздействию радиоактивных материалов, растворы для обратной промывки, регенерации и промывки могут быть высокорадиоактивными, и с ними следует обращаться как с радиоактивными отходами.

Деминерализатор смешанного действия

Деминерализатор смешанного действия представляет собой деминерализатор, в котором гранулы катионита и аниона смешиваются вместе.По сути, это эквивалентно ряду последовательно соединенных двухступенчатых деминерализаторов. В деминерализаторе смешанного действия большее количество примесей заменяется ионами водорода и гидроксила, а получаемая вода получается исключительно чистой. Электропроводность этой воды часто может быть менее 0,06 мкм на сантиметр.

Регенерация смешанного слоя

Деминерализатор смешанного действия, показанный на рис. 14, предназначен для регенерации на месте, но этот процесс более сложен, чем регенерация однослойного ионообменника.Этапы регенерации показаны на рис. 14.

На рис. 14а показан ионообменник смешанного действия в рабочем или оперативном режиме. Вода поступает через распределительный коллектор в верхней части и выходит через линию в нижней части сосуда. Регенерация приводит к увеличению электропроводности сточных вод.

Первым этапом регенерации является обратная промывка, как показано на рис. 14b. Как и в однослойном агрегате, вода обратной промывки поступает в сосуд снизу и выходит через верх в слив.В дополнение к вымыванию увлеченных частиц, вода обратной промывки в установке со смешанным слоем должна также разделять смолы на катионный и анионный слои. Анионит имеет меньший удельный вес, чем катионит; поэтому, когда вода течет через слой, более легкие шарики анионита всплывают вверх. Таким образом, смешанная кровать становится раздельной. Линия разделения между слоем анионов вверху и слоем катионов внизу называется границей раздела смолы. Некоторые смолы можно отделить только тогда, когда они находятся в истощенном состоянии; другие смолы отделяются либо в обедненной форме, либо в регенерированной форме.

Фактическая стадия регенерации показана на рисунке 14c. Разбавляющую воду смешивают с раствором щелочи и вводят в верхнюю часть сосуда, непосредственно над слоем анионов. При этом разбавляющую воду смешивают с кислотой и вводят на дно сосуда, ниже слоя катионов. Скорость потока щелочного раствора до границы раздела смолы такая же, как скорость потока раствора кислоты до границы раздела смолы. Оба решения удаляются на интерфейсе и сбрасываются в канализацию.

Рисунок 14: Регенерация деминерализатора смешанного действия

На этапе регенерации важно поддерживать надлежащий объем катионитов и анионов. Если этого не сделать, граница раздела смолы не появится в надлежащем месте сосуда, и часть смолы будет подвергнута воздействию неправильного регенерирующего раствора. Также важно понимать, что если ионообменник работал с радиоактивными материалами, то как обратная промывка, так и регенерирующие растворы могут быть высокорадиоактивными и с ними следует обращаться как с жидкими радиоактивными отходами.

Следующим этапом является этап медленного ополаскивания, показанный на рис. 14d, при котором поток разбавляющей воды продолжается, но подача щелочи и кислоты прекращается. Во время этой двухсторонней промывки последние регенерирующие растворы вымываются из двух слоев в канализацию интерфейса. Промывка с двух направлений с одинаковым расходом препятствует попаданию щелочного раствора в катионит и его истощению.

На этапе продувки и частичного слива, показанном на рис. 14e, дренажный клапан открывается, и часть воды сливается из емкости, чтобы оставалось место для воздуха, необходимого для повторного смешивания смол .На этапе смешивания воздуха (рис. 14f) воздух обычно подается с помощью вентилятора, который нагнетает воздух через линию, входящую в нижнюю часть ионообменника. Воздух смешивает гранулы смолы и затем выходит через вентиляционное отверстие в верхней части сосуда. Когда смола смешана, ее опускают на место путем медленного слива воды из сливного отверстия интерфейса, пока продолжается перемешивание воздуха.

На заключительном этапе ополаскивания, показанном на рис. 14g, подача воздуха отключается, и сосуд снова наполняется водой, которая закачивается через верх.Смола промывается проточной водой через сосуд сверху вниз и сливается до тех пор, пока низкое значение проводимости не укажет на то, что ионообменник готов вернуться к работе.

Внешняя регенерация

Некоторые деминерализаторы смешанного действия предназначены для внешней регенерации, когда смолы удаляются из сосуда, регенерируются и затем заменяются. С этим типом деминерализатора первым шагом является подача смешанной смеси с водой (иногда с помощью давления воздуха) в катионный резервуар на установке регенерации.Смолы промываются в этом резервуаре для удаления взвешенных твердых частиц и разделения смол. Затем анионные смолы сливаются в анионный резервуар. Две партии разделенных смол регенерируются по тем же методикам, что и для однослойных ионообменников. Затем они направляются в сборный резервуар, где воздух используется для их повторного смешивания. Смешанные регенерированные смолы затем направляются обратно в деминерализатор. Внешняя регенерация обычно используется для групп деминерализаторов конденсата. Наличие одной центральной регенерационной установки снижает сложность и стоимость установки нескольких деминерализаторов.

Внешняя регенерация также позволяет хранить запасной слой смолы в накопительном баке. Затем, когда деминерализатор необходимо регенерировать, он отключается только на время, необходимое для вымывания истощенного слоя и заливки свежего слоя из сборного резервуара. Центральная установка регенерации может также включать в себя ультразвуковой очиститель, который может удалить плотно прилипшее покрытие из грязи или оксида железа, которое часто образуется на гранулах смолы. Эта ультразвуковая очистка снижает потребность в химической регенерации.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Деминерализация воды является одним из наиболее практичных и распространенных методов удаления растворенных загрязнений. Растворенные примеси в жидкостных системах электростанций могут вызывать проблемы с коррозией и снижать эффективность из-за загрязнения поверхностей теплообмена. Деминерализаторы (также называемые ионообменниками) используются для удержания ионообменных смол и транспортировки через них воды. Ионообменники обычно делятся на две группы: ионообменники с одним слоем и ионообменники со смешанным слоем.

• Деминерализатор в основном представляет собой цилиндрический резервуар с патрубками наверху для подачи воды и добавления смолы и патрубками на дне для выхода воды. Смолу обычно можно заменить через соединение на дне резервуара. Шарики смолы удерживаются в деминерализаторе верхним и нижним удерживающими элементами, которые представляют собой сетчатые фильтры с меньшим размером ячейки, чем шарики смолы.

• Очищаемая вода поступает в верхнюю часть с заданным расходом, стекает вниз через шарики смолы, где путь потока вызывает эффект физического фильтра, а также химический ионный обмен.Химия смоляного обмена подробно объясняется в Справочнике по основам химии. Существует два типа деминерализаторов: однослойные и смешанные. Однослойные деминерализаторы содержат смолу с катионообменными или анионообменными центрами. Деминерализаторы смешанного действия содержат как анионит, так и катионит.

• Все деминерализаторы рано или поздно израсходуются. Чтобы регенерировать смолу и повысить эффективность деминерализатора, регенерируют деминерализаторы. Процесс регенерации для деминерализатора со смешанным слоем несколько отличается от процесса регенерации для деминерализатора с одним слоем.Оба метода были объяснены в этой главе.

Введение

Существует два типа компенсаторов давления: статические и динамические. Статический компенсатор давления представляет собой частично заполненный резервуар с необходимым давлением газа, находящегося в пустоте. Динамический компенсатор давления представляет собой резервуар, в котором его насыщенная среда регулируется с помощью нагревателей (для контроля температуры) и распылителей (для контроля давления).

В этой главе основное внимание уделяется динамическому компенсатору давления. Динамический компенсатор давления использует контролируемое сдерживание давления, чтобы предотвратить закипание высокотемпературных жидкостей, даже когда система подвергается аномальным колебаниям.

Прежде чем обсуждать назначение, конструкцию и работу компенсатора давления, полезно будет ознакомиться с некоторыми предварительными сведениями о жидкостях.

Процесс испарения – это процесс, при котором жидкость превращается в пар при температуре ниже точки кипения. Все молекулы жидкости находятся в постоянном движении. Молекулы, которые движутся быстрее всего, обладают наибольшим количеством энергии. Эта энергия время от времени уходит с поверхности жидкости и уходит в атмосферу.Когда молекулы движутся в атмосферу, они находятся в газообразном или парообразном состоянии.

Жидкости при высокой температуре имеют больше молекул, улетающих в парообразное состояние, потому что молекулы могут уйти только при более высоких скоростях. Если жидкость находится в закрытом сосуде, пространство над жидкостью насыщается молекулами пара, хотя часть молекул возвращается в жидкое состояние по мере их замедления. Переход пара в жидкое состояние называется конденсацией. Когда количество молекул, которые конденсируются, равно количеству молекул, которые испаряются, существует динамическое равновесие между жидкостью и паром.

Давление, оказываемое паром на поверхность жидкости, называется давлением пара. Давление пара увеличивается с температурой жидкости, пока не достигнет давления насыщения, при котором жидкость закипает. Когда жидкость испаряется, она теряет самые энергичные молекулы, и средняя энергия на молекулу в системе снижается. Это вызывает снижение температуры жидкости.

Кипение – это активность, наблюдаемая в жидкости, когда она переходит из жидкой фазы в паровую фазу в результате подвода тепла.Термин «насыщенная жидкость» используется для обозначения жидкости, находящейся при температуре кипения. Вода при температуре 212°F и стандартном атмосферном давлении является примером насыщенной жидкости.

Насыщенный пар – это пар той же температуры и давления, что и вода, из которой он образовался. Это вода в форме насыщенной жидкости, к которой добавлена ​​скрытая теплота парообразования. При подводе тепла к насыщенному пару, не контактирующему с жидкостью, его температура повышается, и пар перегревается.Температура перегретого пара, выраженная в градусах выше насыщения, называется градусами перегрева.

Общее описание

Компенсатор давления представляет собой точку в системе реактора, где жидкость и пар могут поддерживаться в равновесии в условиях насыщения в целях контроля. Хотя конструкции различаются от объекта к объекту, типичный компенсатор давления рассчитан на максимальное давление около 2500 фунтов на квадратный дюйм и 680 ° F.

Динамические компенсаторы давления

Динамические компенсаторы давления служат для:

• поддержания давления в системе выше точки насыщения,

и

  • обеспечивают средства удаления растворенных газов из системы путем вентиляции парового пространства компенсатора давления.

Конструкция

Рисунок 15: Базовый компенсатор давления

Динамический компенсатор давления состоит из резервуара, оснащенного источником тепла, например, электрическими нагревателями в его основании, источником холодной воды и распылительной насадкой. Распылительная насадка представляет собой устройство, расположенное в верхней части компенсатора давления, которое используется для распыления поступающей воды.

Динамический компенсатор давления должен быть подключен к системе, чтобы в нем существовал перепад давления. Нижнее соединение, также называемое уравнительной линией, является нижней из двух напорных линий.Верхнее соединение, называемое линией распыления, представляет собой линию более высокого давления. Дифференциальное давление достигается за счет подключения компенсатора давления к всасывающей и нагнетательной сторонам насоса, обслуживающего конкретную систему. В частности, уравнительный патрубок (нижнее соединение) подключается к стороне всасывания насоса; линия опрыскивания (верхнее соединение) подключается к стороне нагнетания насоса. Базовый компенсатор давления показан на рис. 15.

Полусферические верхняя и нижняя крышки обычно изготавливаются из углеродистой стали с покрытием из аустенитной нержавеющей стали на всех поверхностях, контактирующих с водой реакторной системы.

Герметик можно активировать двумя способами. Частичное заполнение компенсатора системной водой является первым. После того, как вода достигает заданного уровня, нагреватели включаются для повышения температуры воды. Когда вода достигает температуры насыщения, она начинает кипеть. Кипящая вода заполняет пустоту над уровнем воды, создавая насыщенную среду воды и пара. Другой метод включает полное заполнение компенсатора давления, нагрев воды до желаемой температуры, затем частичный слив смеси воды и пара для создания паровой полости в верхней части сосуда.

Температура воды определяет величину давления, создаваемого в паровом пространстве, и чем больше времени работают нагреватели, тем жарче становится окружающая среда. Чем горячее окружающая среда, тем больше величина давления.

Установка регулирующего клапана на линии распыления позволяет подавать более холодную воду из верхней части компенсатора давления через распылительное сопло. Добавление более холодной воды конденсирует паровой пузырь, снижает текущую температуру воды и снижает давление в системе.

Эксплуатация

Уровень воды в компенсаторе давления напрямую зависит от температуры и, следовательно, плотности воды в системе, к которой подключен компенсатор давления. Повышение температуры системы приводит к уменьшению плотности воды. Эта уменьшенная плотность заставляет воду расширяться, вызывая повышение уровня воды в сосуде. Повышенный уровень воды в компенсаторе давления называется выбросом. Всплеск сжимает паровое пространство, что, в свою очередь, вызывает повышение давления в системе.Это приводит к контакту слегка перегретого пара с переохлажденной жидкостью компенсатора давления. Перегретый пар передает тепло жидкости и стенкам компенсатора давления. Это восстанавливает и поддерживает состояние насыщения.

Снижение температуры системы приводит к увеличению плотности, что приводит к сокращению объема воды в системе. Сокращение (падение) уровня воды в компенсаторе давления и увеличение парового пространства называется выбросом . Увеличение парового пространства приводит к падению давления, вспышке объема нагретой воды и образованию большего количества пара.Увеличенное количество пара восстанавливает состояние насыщения. Вспышка продолжается до тех пор, пока не прекратится снижение уровня воды и не восстановятся условия насыщения при несколько более низком давлении.

В каждом случае окончательные условия устанавливают новое значение уровня компенсатора. Давление в системе остается примерно на прежнем уровне с относительно небольшими колебаниями давления во время изменения уровня, при условии, что изменения уровня не слишком резкие.

В реальных условиях полагаться на насыщение для обработки всех изменений давления нецелесообразно.В условиях, когда вода в системе поступает в компенсатор давления быстрее, чем, например, компенсатор может вместить, дополнительный контроль достигается за счет активации распыления. Эта струя вызывает более быструю конденсацию пара, тем самым контролируя величину повышения давления.

При сильном выбросе уровень может быстро упасть, и вода не сможет достаточно быстро превратиться в пар. Это приводит к падению давления. Установленные нагреватели добавляют энергии воде и заставляют ее быстрее превращаться в пар, тем самым уменьшая падение давления.Нагреватели также можно оставить включенными для восстановления исходной температуры и давления насыщения. В некоторых конструкциях нагреватели компенсатора постоянно находятся под напряжением, чтобы компенсировать потери тепла в окружающую среду.

Возможности нагревателя и распылителя компенсатора давления предназначены для компенсации ожидаемого выброса объема. Пульсирующий объем — это объем, который соответствует расширению и сужению системы и рассчитан на нормальную работу компенсатора давления.Переходные процессы на станции могут привести к большим, чем обычно, выбросам и выбросам. Когда объем выброса превышен, компенсатор давления может не поддерживать давление в пределах нормального рабочего давления.

Работа компенсатора давления, включая работу распылителя и нагревателя, обычно управляется автоматически. Мониторинг необходим в случае сбоя функций управления, поскольку без вмешательства оператора последствия для системы могут быть катастрофическими.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Два типа компенсаторов давления — статический и динамический

• Назначение компенсатора давления:

• Поддерживает давление в системе выше насыщения

• Обеспечивает избыточный объем для расширения и сжатия системы. средства контроля давления в системе

• Обеспечивает средства удаления растворенных газов

• Распылительная форсунка — это устройство, расположенное в верхней части компенсатора давления, используемое для распыления поступающей воды для усиления эффекта распыления воды в верхнюю часть компенсатор давления для снижения давления за счет конденсации пара.

• Всплеск — это объем, поглощаемый компенсатором давления во время повышения уровня для компенсации повышения температуры системы.

• Выброс — это объем, высвобождаемый компенсатором давления при снижении уровня для компенсации снижения температуры системы.

• Пульсирующий объем — это объем воды, который компенсирует расширение и сжатие системы и предназначен для нормальной работы компенсатора давления.

 Общая эксплуатация

Рисунок 16. Шаровой поплавковый конденсатоотводчик

Обычно конденсатоотводчик состоит из шарового поплавкового конденсатоотводчика (рис. трубопровод, не допуская выхода пара. Конденсатоотводчики устанавливаются в нижних точках системы или оборудования, которые необходимо опорожнить. В этой главе описаны некоторые типы конденсатоотводчиков, которые используются на предприятиях Министерства энергетики США.

Конденсатоотводчик с шаровым поплавком

Конденсатоотводчик с шаровым поплавком показан на рис. 16.Клапан этой ловушки соединен с поплавком таким образом, что клапан открывается при подъеме поплавка. Когда ловушка работает, пар и любая вода, которая может быть с ним смешана, поступает в поплавковую камеру. Вода, будучи тяжелее пара, падает на дно ловушки, в результате чего уровень воды поднимается. Когда уровень воды поднимается, он поднимает поплавок; таким образом поднимая плунжер клапана и открывая клапан. Конденсат сливается, а поплавок опускается в нижнее положение, закрывая клапан до того, как уровень конденсата станет достаточно низким, чтобы пар мог выйти.Конденсат, выходящий из ловушки, возвращается в систему подачи.

Ковшовый конденсатоотводчик

Ковшовый конденсатоотводчик показан на рис. 17. Когда конденсат попадает в корпус конденсатоотводчика, ковш всплывает. Клапан соединен с ковшом таким образом, что клапан закрывается при подъеме ковша. Поскольку конденсат продолжает поступать в корпус конденсатоотводчика, клапан остается закрытым до тех пор, пока ведро не наполнится. Когда ведро наполнено, оно тонет и, таким образом, открывает клапан. Клапан остается открытым до тех пор, пока не выйдет достаточное количество конденсата, чтобы ведро могло всплыть, и клапан закрывается.

Рис. 17: Ковшовый конденсатоотводчик

Термостатические конденсатоотводчики

Существует несколько видов используемых термостатических конденсатоотводчиков. В целом, эти конденсатоотводчики более компактны и имеют меньше движущихся частей, чем большинство механических конденсатоотводчиков.

Сильфонный конденсатоотводчик

Сильфонный конденсатоотводчик показан на рис. 18. Работа этого конденсатоотводчика регулируется расширением паров летучей жидкости, заключенных в элементе сильфонного типа. Пар поступает в корпус ловушки и нагревает летучую жидкость в герметичном сильфоне, вызывая расширение сильфона.

Клапан крепится к сильфону таким образом, что клапан закрывается при расширении сильфона. Клапан остается закрытым, задерживая пар в корпусе клапана. Когда пар охлаждается и конденсируется, сильфон охлаждается и сжимается, тем самым открывая клапан и позволяя конденсату стекать.

Рис. 18: Сильфонный конденсатоотводчик

Импульсный конденсатоотводчик

Импульсный конденсатоотводчик, показанный на Рис. 19, пропускает пар и конденсат через сетчатый фильтр перед попаданием в конденсатоотводчик. Круглая перегородка предотвращает попадание входящего пара и конденсата на цилиндр или диск.Импульсный тип конденсатоотводчика основан на том принципе, что горячая вода под давлением имеет тенденцию мгновенно превращаться в пар при снижении давления.

Рисунок 19: Импульсный конденсатоотводчик

Единственной движущейся частью конденсатоотводчика является диск. Фланец в верхней части диска действует как поршень. Как показано на рисунке 19, рабочая поверхность над фланцем больше, чем рабочая поверхность под фланцем.

Через диск сверху вниз проходит контрольное отверстие, которое вверху значительно меньше, чем внизу.Нижняя часть диска проходит через отверстие в седле и выходит за его пределы. Верхняя часть диска (включая фланец) находится внутри цилиндра. Цилиндр сужается внутрь, поэтому величина зазора между фланцем и цилиндром зависит от положения клапана. Когда клапан открыт, зазор больше, чем когда клапан закрыт.

При первом вводе конденсатоотводчика в эксплуатацию давление на входе (камера A) воздействует на нижнюю часть фланца и поднимает диск с седла клапана.Таким образом, конденсат может выходить через отверстие в сиденье; и, в то же время, небольшое количество конденсата (так называемый контрольный поток) протекает через фланец в камеру B. Контрольный поток сбрасывается через контрольное отверстие на выходную сторону ловушки, и давление в камере B остается ниже давления в камере А.

По мере прогрева линии температура конденсата, протекающего через ловушку, увеличивается. Обратная конусность цилиндра изменяет количество потока вокруг фланца до тех пор, пока не будет достигнуто сбалансированное положение, в котором общая сила, действующая над фланцем, равна общей силе, действующей под фланцем.Важно отметить, что между камерой A и камерой B все еще существует разница давлений. Сила уравновешивается, потому что эффективная площадь над фланцем больше, чем эффективная площадь под фланцем. Разница в рабочей зоне такова, что клапан остается в открытом, уравновешенном положении, когда давление в камере B составляет примерно 86% от давления в камере A.

Когда температура конденсата приближается к точке кипения, часть управляющий поток, идущий в камеру B, превращается в пар, когда он входит в зону низкого давления.Поскольку объем пара намного больше объема воды, из которой он образуется, в пространстве над фланцем (камера В) создается давление. Когда давление в этом пространстве составляет 86% входного давления (камера А), сила, действующая на верхнюю часть фланца, толкает весь диск вниз и закрывает клапан. При закрытом клапане единственный поток через конденсатоотводчик проходит через фланец и контрольное отверстие. Когда температура конденсата, поступающего в ловушку, немного падает, конденсат поступает в камеру В, не испаряясь в пар.Таким образом, давление в камере B снижается до точки, при которой клапан открывается и позволяет конденсату течь через отверстие в седле клапана. Цикл повторяется непрерывно.

При нормальной нагрузке по конденсату клапан открывается и закрывается с частыми интервалами, выпуская небольшое количество конденсата при каждом открытии. При большом количестве конденсата клапан остается открытым и обеспечивает непрерывный сброс конденсата.

Конденсатоотводчики диафрагменного типа

На некоторых промышленных объектах могут использоваться конденсатоотводчики непрерывного типа диафрагменного типа в некоторых паровых системах постоянного действия, паровых системах подогрева масла, вентиляционных подогревателях и других системах или службах, в которых конденсат образуется при достаточно постоянный курс.Конденсатоотводчики диафрагменного типа не подходят для систем, в которых образование конденсата происходит непостоянно.

Несмотря на то, что существует несколько вариантов конденсатоотводчиков с отверстием, все они имеют одну общую черту; он не содержит движущихся частей. Один или несколько ограниченных проходов или отверстий позволяют конденсату просачиваться, но не пропускают пар. Некоторые конденсатоотводчики с отверстиями имеют перегородки в дополнение к отверстиям.

Ниже представлена ​​важная информация, содержащаяся в этой главе.

• Конденсатоотводчик состоит из клапана и устройства или устройства, которое заставляет клапан открываться и закрываться по мере необходимости для слива конденсата из трубопроводов, не допуская выхода пара. Конденсатоотводчики устанавливаются в нижних точках системы или оборудования, которые необходимо опорожнить.

• Тип используемого конденсатоотводчика зависит прежде всего от его применения. Типы включают шаровые поплавки, ковшовые ловушки, термостатические ловушки, сильфонные ловушки, импульсные ловушки и ловушки с отверстиями.

• Импульсные конденсатоотводчики перед входом в конденсатоотводчик пропускают пар и конденсат через сетчатый фильтр. Круглая перегородка предотвращает попадание входящего пара и конденсата на цилиндр или диск. Импульсный тип конденсатоотводчика зависит от того факта, что горячая вода под давлением имеет тенденцию мгновенно превращаться в пар при снижении давления.

Введение

Фильтрация – это процесс, используемый для удаления взвешенных твердых частиц из раствора. Другие процессы, такие как деминерализация, удаляют ионы или растворенные ионы.Различные фильтры и сетчатые фильтры используются для различных применений. Как правило, проход фильтра должен быть достаточно маленьким, чтобы улавливать взвешенные твердые частицы, но достаточно большим, чтобы система могла работать при нормальном давлении и расходе в системе. Фильтры и сетчатые фильтры используются на большинстве объектов Министерства энергетики США. Они используются в гидравлических системах, масляных системах, системах охлаждения, утилизации жидких отходов, очистке воды и системах охлаждения реакторов.

Картриджные фильтры

На рис. 20 показан типичный многокартриджный фильтр.Картриджи представляют собой цилиндры и обычно состоят из волокнистой нити, намотанной на перфорированный металлический сердечник. Фильтруемая жидкость проталкивается через нить толщиной примерно 1/2 дюйма, а затем через перфорацию в металлическом сердечнике к выпускному отверстию фильтра, которое может быть на любом конце. Картриджный фильтр может включать в себя несколько картриджей, точное количество которых зависит от скорости потока жидкости, с которой необходимо работать.

Рис. 20: Типовой многокартриджный фильтр

В сборке фильтра, показанной на Рис. 21, картриджи удерживаются между пластинами, так что вода должна пройти через слой пряжи, чтобы достичь выходного отверстия фильтра.Тип используемой пряжи зависит от области применения. Некоторые из обычно используемых волокон включают пропитанную смолой шерсть или целлюлозу, хлопок-вискозу, полипропилен, нейлон и стекло. В некоторых приложениях, связанных с высокими температурами или давлением, используются картриджи из пористого металла. Эти картриджи обычно изготавливаются из нержавеющей стали 316, но также используются инконель, монель и никель.

В зависимости от используемого волокна или металла доступны Картриджные фильтры Рисунок 21, которые будут отфильтровывать все частицы до определенного размера.Например, определенный картридж может быть предназначен для удаления всех частиц размером более 10 микрон, одного микрона или даже 0,1 микрона. (Микрон равен 10-3 миллиметрам.)

Рисунок 21: Картриджный фильтр

Картриджные фильтры имеют то преимущество, что их установка и эксплуатация относительно недороги. Приборы измеряют перепад давления на этих фильтрах, чтобы сообщить оператору, когда фильтр забит и его необходимо заменить. Когда картриджи извлекаются из радиоактивных систем, уровень радиации может быть очень высоким.По этой причине картриджи могут быть извлечены в экранированный контейнер для перемещения в зону хранения или зону переработки твердых отходов. Когда пористые металлические картриджи забиваются, их можно очистить ультразвуком и использовать повторно. При этом чистящий раствор загрязняется и должен быть переработан как жидкие радиоактивные отходы.

Другой тип картриджного фильтра — пластинчатый или дисковый фильтр. В этом фильтре диски укладываются друг на друга, образуя картридж, и размещаются над центральной перфорированной трубой.Каждый диск обычно имеет толщину от 1/8 дюйма до 1/4 дюйма и изготовлен из целлюлозных или асбестовых волокон.

Жидкость, попадающая в дисковый фильтр, перемещается вверх по внешней стороне пакета дисков, проталкивается между дисками, проходит через перфорацию в центральной трубе и затем покидает фильтр. Действие фильтрации происходит по мере того, как жидкость проталкивается между дисками.

Как и в случае картриджей меньшего размера, если для фильтрации радиоактивной воды используется дисковый фильтр, он может быть очень радиоактивным при извлечении, и с ним следует обращаться очень осторожно.Одним из способов удаления дискового фильтра является использование крана, который поднимает фильтр из корпуса и перемещает его в экранированный контейнер. Проблема утилизации является одним из основных недостатков картриджных и дисковых картриджных фильтров.

Предварительные фильтры

Предварительный фильтр устраняет проблему физического обращения с радиоактивными материалами, поскольку фильтрующий материал (называемый средой) можно устанавливать и снимать удаленно. Внутри корпуса фильтра находится пучок септумов (вертикальных трубок, на которые осаждается фильтрующая среда).Септы в некоторых фильтрах имеют диаметр примерно 1 дюйм и длину 3 фута и обычно изготавливаются из перфорированного или пористого металла (обычно из нержавеющей стали). В фильтре может быть несколько сотен таких перегородок. Септы в других фильтрах имеют приблизительно 3 дюйма в диаметре и 3 фута в длину и сделаны из пористого камня или пористого керамического материала. Обычно в фильтре менее 100 таких больших перегородок.

Волокна фильтрующей среды могут представлять собой мелкодисперсный диатомит, перлит, асбест или целлюлозу.Диатомит, наименее дорогая среда, используется для фильтрации жидких отходов, которые будут сбрасываться с завода. Целлюлоза обычно используется для обработки воды, которая будет возвращаться в реактор, поскольку диатомит может способствовать выщелачиванию кремнезема.

При использовании фильтра с предварительным покрытием вода, поступающая в корпус фильтра, проходит через фильтрующий материал, оседающий на септах, и затем выходит через выпускное отверстие. Однако прежде чем фильтр можно будет ввести в эксплуатацию, необходимо установить фильтрующий материал; то есть фильтр должен быть предварительно покрыт.

Первым шагом в предварительном покрытии фильтра является закрытие впускного и выпускного клапанов фильтра. Используемый фильтрующий материал смешивается с деминерализованной водой во внешнем резервуаре для смешивания с образованием суспензии, которая прокачивается через фильтр. Часть фильтрующего материала оседает на перегородках и удерживается там давлением воды снаружи перегородки. В начале процесса предварительного покрытия некоторые волокна фильтрующего материала проходят через перегородки либо потому, что они меньше отверстий, либо потому, что они проходят в длину.Таким образом, на выходе из фильтра в воде все еще остается некоторое количество фильтрующей среды, поэтому суспензия снова и снова рециркулирует, пока вода не станет прозрачной. Чистая вода указывает на то, что вся фильтрующая среда осела на септах и ​​фильтр предварительно покрыт.

Одной из особенностей процесса предварительного покрытия является то, что на септы наносится очень ровный слой фильтрующего материала (толщиной примерно 1/8 дюйма). Это происходит потому, что циркулирующий шлам следует по пути наименьшего сопротивления.Когда покрытие в одной точке достигает определенной толщины, суспензия переносит волокна в другую точку, и этот процесс продолжается до завершения предварительного покрытия.

Поскольку фильтр удерживается на месте под давлением воды, необходимо поддерживать поток через контур рециркуляции, чтобы среда не выпадала. Это называется удерживающим потоком. Когда впускной и выпускной клапаны открываются для нормального использования, называемого сервисным потоком, удерживающий поток постепенно отключается.

Фильтры с предварительной промывкой с обратной промывкой

После того, как на фильтр нанесено предварительное покрытие, он вводится в эксплуатацию и остается в рабочем состоянии до тех пор, пока перепад давления не покажет, что фильтрующая среда забивается.Когда это происходит, старый фильтрующий материал удаляется, а на фильтр снова наносится предварительное покрытие. Фильтры обычно устанавливаются парами, так что один фильтр может оставаться в эксплуатации, пока другой подвергается обратной промывке и процессу предварительного покрытия.

Поскольку давление воды помогает удерживать фильтрующий материал на септах, часть старого фильтрующего материала отвалится, как только это давление будет снято. Обратная промывка используется для удаления фильтрующего материала, который не падает. Обратная промывка обычно выполняется одним из двух способов.В некоторых фильтрах деминерализованная вода прокачивается назад через центр септ, и покрытие фильтрующего материала сбивается водой, когда она выходит через септы.

В большинстве фильтров используется многоэтапная процедура обратной промывки. Сначала впускной клапан и выпускной клапан закрываются, а сливной клапан и верхний вентиляционный клапан открываются, чтобы вода могла стекать. Затем сливной клапан и вентиляционный клапан закрываются, а входной водяной клапан открывается, чтобы поднять уровень воды. Фильтр оснащен специальной высокой куполообразной крышкой для улавливания и сжатия воздуха.Когда впускной клапан для воды закрывается, а сливной быстро открывается, сжатый воздух выталкивает воду через центр перегородок. Эта вода сбивает фильтрующий материал с перегородок.

При обоих типах обратной промывки удаляемое покрытие фильтрующего материала вымывается через сливную линию в резервуар фильтрующего шлама, где оно хранится для дальнейшей обработки. Затем фильтр снова подвергается предварительному покрытию и возвращается в эксплуатацию.

Для фильтров с предварительным покрытием тип и количество фильтрующего материала имеют решающее значение.Если используется слишком мало материала или слишком грубый материал, часть мелкодисперсной накипи в воде может попасть в отверстия перегородок. При обратной промывке фильтра эта грязь обычно не удаляется. Он продолжает накапливаться при последующем использовании фильтра, пока септы не забьются настолько, что их придется заменить.

Если используется слишком много фильтрующего материала, слой, образующийся на перегородках, перекроет пространство между перегородками. При обратной промывке фильтра эти перемычки обычно не удаляются.Поэтому перекрытие продолжается, и пробеги фильтра постепенно становятся короче. В конце концов, фильтр необходимо открыть и вручную удалить фильтрующий материал.

Предварительные фильтры намного сложнее, чем патронные фильтры, а требуемое оборудование намного дороже в установке и обслуживании. Основным преимуществом фильтров с предварительным покрытием является дистанционное управление, что исключает физическое обращение с высокорадиоактивными фильтрующими картриджами.

Глубинные фильтры

Рисунок 22: Глубинный фильтр

Глубинные фильтры обычно используются только в системах подпитки, где они используются для фильтрации воды после ее обработки в осветлителе.Они используются для удаления органических веществ, хлора и очень мелких твердых частиц.

Глубинный фильтр основан на опоре (настиле), которая устанавливается на несколько дюймов выше дна бака. Экран перфорирован, чтобы через него могла протекать вода. Слой крупного заполнителя из щебня или крупных кусков древесного угля помещается поверх экрана, а сам глубокий слой (от 2 до 4 футов гранулированного антрацита или древесного угля) помещается поверх заполнителя. Размер фильтра таков, что над глубоким слоем находится 1-2 фута «свободной доски».

Когда фильтр находится в эксплуатации, сырая вода закачивается через трубу, которая питает распределительную трубу над глубоким слоем. Вода фильтруется, просачиваясь сквозь гранулы. (Гранулы древесного угля отфильтровывают органические вещества, хлор и мелкие частицы, в то время как гранулы антрацита удаляют только твердые частицы.) Вода собирается на дне резервуара под опорным экраном и выходит из фильтра через трубу в нижней части сосуд фильтра.

Глубокие фильтры, как и фильтры предварительной очистки, очищаются обратной промывкой.Вода подается по распределительному трубопроводу в верхней части фильтра. Скорость потока воды поддерживается достаточно высокой, чтобы поднять гранулированный уголь или антрацит в свободное пространство. Вода смывает накопившиеся отложения. Когда цикл обратной промывки завершен, поток останавливается, и гранулы оседают обратно в фильтрующий слой. После этого фильтр можно снова использовать.

Фильтры с металлическими кромками

Фильтры с металлическими кромками используются в системах смазки (масляных) многих вспомогательных агрегатов.Фильтр с металлическими краями состоит из ряда металлических пластин или дисков. При повороте рукоятки пластины или диски перемещаются относительно друг друга таким образом, что удаляются любые частицы, скопившиеся на металлических поверхностях. Некоторые фильтры с металлическими краями имеют магниты, помогающие удалять мелкие частицы магнитных материалов.

Сетчатые фильтры

Сетчатые фильтры установлены на многих трубопроводах для предотвращения прохождения песка, окалины, грязи и других посторонних материалов, которые могут заблокировать всасывающие клапаны насоса, дроссельные клапаны или другие детали оборудования.Одним из самых простых и наиболее распространенных типов фильтров, используемых в трубопроводных системах, является Y-образный фильтр, который показан на Рис. 23.

Рис. 23: Y-образный фильтр

На Рис. 24 показаны три дополнительных распространенных типа фильтров. В части A показан типичный сетчатый фильтр всасывающего ковша водоотливного насоса, расположенный на линии всасывания водоотливного насоса между всасывающим коллектором и насосом. Любой мусор, попадающий в трубопровод, собирается в сетчатой ​​корзине. Корзину можно снять для очистки, ослабив крепкие винты, сняв крышку и подняв корзину за ручку.

В части B на рис. 24 показан сдвоенный масляный фильтр, обычно используемый в топливных и смазочных трубопроводах, где важно поддерживать непрерывный поток масла. Поток может быть перенаправлен из одной корзины в другую во время очистки одной.

В части C на рис. 24 показан коллекторный паровой фильтр. Этот тип сетчатого фильтра предпочтителен там, где пространство ограничено, поскольку исключает использование отдельных сетчатых фильтров и их фитингов. Крышка расположена таким образом, что сетчатый фильтр можно снять для очистки.

Рисунок 24: Обычные сетчатые фильтры

Обратная промывка

Если фильтр или сетчатый фильтр нельзя легко снять для очистки, конструкция системы обычно включает проток для обратной промывки. Обратная промывка фильтров с предварительно нанесенным покрытием уже объяснялась, поскольку она более сложна, чем обычная обратная промывка. Цель обратной промывки состоит в том, чтобы жидкость текла в направлении, противоположном нормальному потоку, создавая давление, которое отталкивает мусор от сетчатого фильтра или фильтра. Мусор смывается в бак для отходов или в канализацию.

Обычно, чтобы установить линию обратной промывки, перекрывают поток перед входом в сетчатый фильтр или фильтр, перекрывают поток после выхода и открывают дренажный канал.

Затем открывается источник промывки, и поток поступает на выходное отверстие сетчатого фильтра или фильтра, проходит через сетчатый фильтр или фильтр и выходит из входного отверстия в канализацию обратной промывки или бак для отходов, унося с собой мусор.

Важная информация в этой главе приведена ниже.

• Картриджный фильтр может быть фильтром с одним или несколькими картриджами. Картриджи представляют собой цилиндры, которые обычно состоят из волокнистой нити, намотанной на перфорированный металлический сердечник. Фильтруемая жидкость проталкивается через нить, а затем через перфорацию в металлическом сердечнике к выпускному отверстию фильтра, которое может находиться на любом конце. Этот тип фильтра используется для удаления мелких частиц при любых условиях потока. Их можно использовать в радиоактивных системах, поскольку они недороги и их легко заменить.

• Предварительные фильтры состоят из корпуса фильтра, содержащего набор септ (вертикальных трубок, на которые осаждается фильтрующая среда), обычно изготовленных из перфорированного или пористого металла (обычно из нержавеющей стали), пористого камня или пористой керамики. материал. Волокна фильтрующей среды могут представлять собой мелкодисперсный диатомит, перлит, асбест или целлюлозу. Диатомит, наименее дорогая среда, используется для фильтрации жидких отходов, которые будут сбрасываться с завода. Целлюлоза обычно используется для обработки воды, которая будет возвращаться в реактор, поскольку диатомит может способствовать выщелачиванию кремнезема.

• Глубокий фильтр основан на опорном экране (настиле), который устанавливается на несколько дюймов выше дна бака. Экран перфорирован, чтобы через него могла протекать вода. Слой крупного заполнителя из щебня или крупных кусков древесного угля помещается поверх экрана, а сам глубокий слой (от 2 до 4 футов гранулированного антрацита или древесного угля) помещается поверх заполнителя. Этот тип фильтра часто используется при очистке сырой воды.

• Сетчатый фильтр — это в буквальном смысле ведро для сбора мусора.Ведро можно снять для очистки, ослабив крепкие винты, сняв крышку и подняв ведро за ручку. Обычно он используется в системах, где ожидается наличие более крупного мусора.

Основные сведения о сжатом воздухе | AICHE

Сжатие воздуха — неэффективный и дорогостоящий процесс. В этой статье предлагаются некоторые тактики оптимизации вашей системы сжатого воздуха, которые могут помочь снизить затраты на электроэнергию на вашем предприятии.

Сжатый воздух является неотъемлемой частью большинства производственных процессов.Однако это одна из самых неэффективных, дорогих и неправильно используемых утилит на производственных предприятиях. Сжатый воздух часто считается бесплатным товаром в месте использования. Но к тому времени, когда воздух сжимается, охлаждается, высушивается, транспортируется, регулируется, а затем, наконец, используется, он совсем не бесплатный. Затраты на электроэнергию для воздушных компрессоров могут составлять до 30% от общего счета за электроэнергию на производственной площадке.

Если вам необходимо использовать сжатый воздух, необходимо выполнить определенные действия, чтобы обеспечить наиболее эффективную работу системы сжатого воздуха в ваших условиях.

В этой статье объясняется, почему сжатие воздуха так неэффективно и почему стоимость этого процесса так высока. В нем описаны основы оптимизации систем сжатого воздуха с использованием таких тактик, как уменьшение утечек воздуха, надлежащее обучение операторов, поддержание надлежащих методов технического обслуживания и проведение исследования конечного использования.

Сжатие воздуха: неэффективный процесс

Рис. 1. В большинстве воздушных компрессоров для сжатия воздуха используются либо центробежные крыльчатки (слева), либо винтовые винты (справа).

Воздушный компрессор увеличивает давление входящего воздуха за счет уменьшения его объема. Большинство воздушных компрессоров имеют в своей основе либо центробежные крыльчатки, либо вращающиеся винты (рис. 1), которые сжимают воздух.

С точки зрения физики и термодинамики сжатие воздуха, естественно, неэффективно. Большая часть электроэнергии, потребляемой двигателем, приводящим в действие воздушный компрессор, нагревает воздух. Затем воздух, выходящий из компрессора, необходимо охладить, для чего требуется вентилятор и теплообменник с воздушным или водяным охлаждением, который потребляет еще больше энергии.

После того, как воздух сжат, он должен быть доставлен конечному пользователю под определенным давлением. При транспортировке воздуха возникают потери и возникает неэффективность. В конце линии сжатый воздух часто используется неправильно или для целей, не предусмотренных первоначальным проектировщиком.

Рисунок 2. Только около 5–10% энергии, подводимой к компрессору, идет на продуктивное использование сжатого воздуха.

В конечном итоге только около 5–10% исходной энергии выполняет полезную работу в производственных процессах.На рис. 2 показано потребление энергии для потребляемой мощности 100 кВт (1) . В дополнение к неэффективности, присущей физике и термодинамике сжатия воздуха, существует множество других неэффективностей системы, которые рассматриваются далее в этой статье.

Пример разбивки затрат. Рассмотрим воздушный компрессор мощностью 100 л.с., который потребляет 0,746 кВт на одну лошадиную силу. Он работает 8760 часов в год (завод работает 24 часа в сутки, 365 дней в году) с коэффициентом загрузки 75% ( т.е., при полной загрузке 75% времени) и КПД электродвигателя 93%. Если энергия стоит в среднем 0,075 долл. США за кВт, какова годовая стоимость эксплуатации этого компрессора?

Если округлить, то этот воздушный компрессор мощностью 100 л.с. будет стоить примерно 40 000 долларов в год только за электроэнергию. Завод с воздушными компрессорами мощностью 1000 лошадиных сил, работающий в тех же условиях, будет стоить около 400 000 долларов в год.

Чтобы сделать сжатие воздуха несколько более экономичным, рассмотрите возможность настройки машин на отключение, когда они не используются.В зависимости от вашего графика работы, отключение компрессоров по вечерам и в выходные дни может значительно сократить ваши счета за электроэнергию (2) .

На рис. 2 показано, что большая часть энергии, затрачиваемой на работу компрессора, создает тепло. До 90 % тепла сжатого воздуха может быть рекуперировано для таких целей, как предварительный нагрев воды для водонагревателей или дополнительное тепло для зданий (2) .

Не злоупотребляйте сжатым воздухом

Неправильное использование сжатого воздуха приводит к неэффективности и связанным с этим расходам.Операторы на заводе могут думать о сжатом воздухе как о бесплатном товаре и, используя свои творческие способности, придумывать всевозможные способы его использования. Сжатый воздух используется во многих приложениях, хотя другой метод был бы гораздо более экономичным. Кроме того, многие приложения можно выполнять более эффективно или более продуктивно, используя метод, отличный от сжатого воздуха (2) .

Сжатый воздух часто используется для удаления воды или грязи с изготовленных деталей, подобно тому, как воздуходувка используется для очистки подъездной дорожки.Эти очистки сжатым воздухом, называемые «продувкой», обычно включают в себя трубу или шланг, снабжаемый сжатым воздухом, который подается к одному или нескольким выходным отверстиям или соплам. Выбросы — это просто большая утечка воздуха.

Исходя из выполненной полезной работы, пневматический двигатель мощностью 1 л.с. потребляет в семь раз больше энергии, чем сопоставимый электродвигатель мощностью 1 л.с. Таким образом, затраты на электроэнергию при использовании сжатого воздуха могут быть значительно выше, чем при использовании альтернативного метода, как показывают следующие два примера.

Пример 1: Личное охлаждение. Я видел, как сжатый воздух используется для индивидуального охлаждения на некоторых предприятиях. В одном случае рабочий в горячей зоне взял источник сжатого воздуха и направил его на себя, чтобы охладиться (рис. 3). Чтобы рассчитать стоимость индивидуального охлаждения сжатого воздуха, предположим:

  • , как правило, 1/8-дюйм. отверстие в линии сжатого воздуха на 100 фунтов на квадратный дюйм стоит 1000 долларов в год за электричество
  • пять 1/8 дюйма. отверстия используются для индивидуального охлаждения
  • индивидуальное охлаждение используется в течение полугода, в жаркие месяцы.

Для сравнения, для расчета стоимости электровентилятора для индивидуального охлаждения предположим:

  • двигатель вентилятора мощностью 0,50 л.с.
  • двигатель имеет КПД 82,5%
  • вентилятор работает в течение полугода, 4 380 часов в год
  • электричество стоит $0,075/кВтч.

Рисунок 3. Использование сжатого воздуха для индивидуального охлаждения обойдется примерной установке в среднем в 2500 долларов в год. Для сравнения, использование электрического вентилятора для охлаждения будет стоить всего около 150 долларов в год.

Стоимость электроэнергии для индивидуального охлаждения сжатым воздухом почти в 17 раз выше, чем для охлаждения с помощью электрического вентилятора.

Пример 2: Продувка. Продувки часто используются для удаления влаги или мусора с деталей в процессе производства (рис. 4). Чтобы рассчитать стоимость продувки сжатым воздухом, примите:

  • , как правило, 1/8-дюйм. отверстие в линии сжатого воздуха на 100 фунтов на квадратный дюйм стоит 1000 долларов в год за электричество
  • пять 1/8 дюйма.отверстия используются для продувки
  • продувка работает во все смены, круглый год.

Рисунок 4. Использование сжатого воздуха для продувки деталей обойдется этому заводу в 5000 долларов США в год. Однако использование воздуходувки низкого давления обойдется заводу всего в 1085 долларов в год.

Существуют альтернативы использованию сжатого воздуха для продувки деталей. Небольшой воздуходувки низкого давления может быть достаточно и гораздо более экономичным. Для сравнения, чтобы рассчитать стоимость нагнетателя низкого давления для обдува, предположим:

  • двигатель нагнетателя низкого давления мощностью 2 л.с.
  • двигатель на 82.КПД 5%
  • коэффициент преобразования двигателя 0,746 кВт/л.с.
  • вентилятор работает почти все время, 8000 ч/год
  • электричество стоит 0,075 долл./кВтч.

Стоимость электроэнергии для обдува сжатым воздухом чуть более чем в 4,5 раза выше, чем при использовании воздуходувки низкого давления. Из этих двух примеров ясно, что гораздо экономичнее использовать устройства с прямым электрическим приводом, чем сжатый воздух, где это возможно.

В таблице 1 перечислены некоторые другие возможные случаи неправильного использования сжатого воздуха и предложены альтернативы (3) .

вакуумного генератор

8 * Временно не используемое оборудование в течение производственного цикла.

** Оборудование, которое больше не используется из-за изменения процесса или неисправности

Таблица 1. Многие заводы используют сжатый воздух не по назначению. К счастью, есть альтернативы.
потенциально неуместно использование
Уборка, сушка, Процесс охлаждения воздуходувки низкого давления, электрические вентиляторы, веники, инженерные форсунки
Rebaling нагнетатели давления и мешалки
аспирационных, распыляющие низкого давление нагнетатели
Padding низко- до воздуходувок среднего давления
выделенного вакуумный насос или центральная вакуумная система
Индивидуальное охлаждение Электрические вентиляторы
Вихревые охладители с открытой трубой, работающие на сжатом воздухе, без термостатов Воздухо-воздушный теплообменник или кондиционер; добавить термостаты к вихревому охладителю
Смеситель с пневматическим приводом Смеситель с электродвигателем
Пневматические мембранные насосы Надлежащий регулятор и регулирование скорости; электронасос
Неиспользуемое оборудование* Установить запорный клапан на входе сжатого воздуха
Брошенное оборудование** Отключить подачу воздуха к оборудованию

Используйте системный подход к сжатому воздуху

Мы четко установили, что системы сжатого воздуха неэффективны, дороги и часто злоупотреблять. Системный подход может помочь вам найти решения этих проблем.

Рисунок 5. Рассмотрение всей системы сжатого воздуха, а не только одного компрессора или отдельного элемента технологического оборудования, может помочь предприятиям сократить потребление энергии (4) .

Системный подход предполагает рассмотрение всей системы сжатого воздуха от начала до конца при рассмотрении вопроса об оптимизации. Простое рассмотрение одного воздушного компрессора или конечного использования может быть полезным, но возможность индивидуального улучшения может быть замаскирована проблемой в другой части системы. Наилучший план состоит в том, чтобы посмотреть на систему сжатого воздуха от воздухозаборника компрессора до конечного использования воздуха на заводе, включая все, что находится между ними (рис. 5).

Использование системного подхода может помочь устранить текущие системные проблемы. Например, на одном заводе в прошлом было плохое давление воздуха в цехах, особенно в зонах, наиболее удаленных от компрессорной. Завод попытался решить эту проблему, добавив дополнительные воздушные компрессоры. Во время моего визита у них были воздушные компрессоры мощностью 1800 лошадиных сил, но проблема с плохой производительностью подачи воздуха сохранялась.

Подробный общий обзор системы показал, что, несмотря на то, что было добавлено больше воздушных компрессоров, система подачи трубопроводов никогда не модернизировалась.Этот завод пытался протолкнуть сжатый воздух мощностью 1800 лошадиных сил через систему трубопроводов, которая изначально была рассчитана на 600 лошадиных сил. Если бы перед добавлением дополнительных воздушных компрессоров они использовали комплексный системный подход, они бы поняли, что необходима модернизация системы трубопроводов.

Понимание спроса и предложения

Обе стороны подачи и потребления в системе сжатого воздуха важны, и их следует рассматривать вместе при принятии решений о системе сжатого воздуха (например, при выборе типа и мощности компрессора, местоположения, ресиверов , размер и расположение трубопроводов и т. д.). Например, если вы покупаете воздушный компрессор на стороне подачи, вам следует учитывать конечную нагрузку, фильтры и трубопровод подачи на стороне потребления.

Понимание того, как взаимодействуют компоненты на стороне спроса и предложения, имеет важное значение для проектирования и эксплуатации эффективной системы сжатого воздуха. Вот несколько моментов, о которых следует помнить.

Сторона подачи: Воздушный компрессор. Оцените расположение установки компрессора, подключение к охлаждающей воде и вентиляцию.Поскольку компрессоры часто располагаются в котельных или в помещениях с недостаточной вентиляцией, важно обеспечить достаточную вентиляцию для предотвращения аккумуляции тепла в помещении.

Часто рекомендуется, чтобы окружающий воздух, поступающий на вход компрессора, забирался снаружи здания. Самым прохладным местом обычно является стена, обращенная на север, потому что на нее меньше всего попадает прямое солнце, хотя это может быть и не самое удобное место. Кроме того, должны быть предусмотрены средства предотвращения попадания дождевой воды (3) .

Сторона подачи: Доохладитель. Повышение относительной влажности может увеличить количество конденсата, с которым должны справиться доохладители. Должны приниматься во внимание эффективность доохладителя и сепаратора, эффективность охлаждения и эффективность отделения конденсата (3) .

Сторона поставки: Осушитель. Размер осушителя, перепад давления и эффективность следует измерить и оценить, а затем сравнить с текущим применением. Распространенной рекомендацией является добавление фильтра перед осушителем сжатого воздуха, чтобы предотвратить попадание в осушитель твердых частиц и пробок жидкого конденсата.В случае осушителя с регенеративным осушителем размещение коалесцирующего фильтра перед осушителем также сводит к минимуму загрязнение слоя осушителя переносом смазки (3) .

Сторона подачи: Автоматический слив. Оцените расположение, применение и эффективность стоков как со стороны предложения, так и со стороны спроса (3) .

Хранение: Приемные баки. Учитывайте объем и расположение резервуаров для хранения сжатого воздуха. Это может сильно зависеть от процесса.На стороне подачи должно быть хорошее первичное хранилище, подходящее по размеру для воздушных компрессоров. Вторичное хранилище может также потребоваться на всей территории предприятия, а также в некоторых местах с высоким спросом.

Сторона спроса: Система распределения трубопроводов. Рассмотрите общую компоновку трубопроводов распределительной системы. Убедитесь, что размер и расположение трубопроводов соответствуют размерам компрессора на стороне подачи. Иногда петлевой распределительный трубопровод имеет больше смысла, чем прямолинейный распределительный трубопровод.Указание диаметра 3 дюйма. труба вместо 2-дюймового диаметра. труба может уменьшить перепад давления до 50 % (2) . Сокращение расстояния, которое должен пройти воздух, может дополнительно снизить падение давления примерно на 20–40 % (2) .

Рис. 6. Главные коллекторы сжатого воздуха должны иметь наклон для стока конденсата. Трубопровод сжатого воздуха, подаваемый конечному пользователю, должен выходить из верхней части коллектора, чтобы еще больше удалить захваченную влагу из воздуха.

Следует также оценить эффективность системы удаления конденсата.Основные коллекторы сжатого воздуха должны иметь небольшой наклон с шагом около одного дюйма на десять футов трубы, чтобы вода и конденсат могли стекать. Дренажи должны располагаться в нижних точках коллектора. Подводящие трубы к оборудованию должны выходить из верхней части подающего коллектора, чтобы предотвратить попадание влаги в точку использования (Рисунок 6).

Сторона спроса: Профиль нагрузки. Оцените профиль нагрузки сжатого воздуха, , т. е. , как потребность в кубических футах в минуту (CFM) изменяется с течением времени.Объект с переменным профилем нагрузки, скорее всего, выиграет от передовых стратегий управления. Объект с короткими периодами интенсивного спроса может выиграть от внедрения вариантов хранения.

Сторона спроса: обработка воздуха. Системы сжатого воздуха требуют соответствующего уровня подготовки воздуха для правильной работы конечного оборудования. Обработка воздуха включает фильтрацию и сушку. Различные производственные процессы требуют различных уровней подготовки воздуха. Уровни качества воздуха следует измерять в критических точках системы.Воздух, содержащий чрезмерную влажность или не отфильтрованный должным образом, может повредить оборудование и снизить эффективность системы. В некоторых случаях только для определенного конечного оборудования требуется высокоочищенный воздух, поэтому вам может понадобиться система, обеспечивающая разные уровни очистки в разных точках системы (3) .

Органы управления и частотно-регулируемые приводы

Соответствие спроса и предложения системы сжатого воздуха может оказаться непростой задачей. В идеале воздушные компрессоры должны управляться и оптимизироваться так, чтобы работать как можно меньше, в то же время обеспечивая высококачественный воздух с правильным давлением для всех конечных пользователей со стороны спроса.Общая эффективность системы сжатого воздуха предприятия напрямую связана с последовательностью и управлением отдельными воздушными компрессорами.

Воздушные компрессоры обычно наиболее эффективны, когда они работают с полной нагрузкой. Работа нескольких воздушных компрессоров при частичной нагрузке очень неэффективна. Идеальная ситуация — иметь один воздушный компрессор (или несколько) с полной нагрузкой и один дополнительный воздушный компрессор с частотно-регулируемым приводом (ЧРП) для обработки переменной нагрузки на стороне потребления.

Информация о профиле потребляемой нагрузки очень важна для настройки системы управления воздушным компрессором и определения возможности использования частотно-регулируемого привода.

Существующая система управления должна быть оценена, чтобы определить, соответствует ли она профилю потребностей системы. Оцените возможный прирост производительности, которого можно было бы добиться, работая с системой в другом режиме или используя альтернативную стратегию управления (3) . Например, проверьте, можно ли оптимизировать вашу систему управления для работы в одном режиме в первую и вторую смену и в другом режиме в третью смену и в выходные дни.Ваша система управления сжатым воздухом должна основываться на вашем графике работы и профиле потребности в сжатом воздухе.

Техническое обслуживание систем сжатого воздуха

Техническое обслуживание является ключом к обеспечению успешной долгосрочной эксплуатации и увеличению срока службы оборудования. Надлежащее техническое обслуживание воздушного компрессора может снизить затраты на электроэнергию примерно на 1 % и помочь предотвратить поломки, приводящие к простоям и производственным потерям (2) .

Вот несколько вещей, которые следует учитывать при обслуживании вашей системы сжатого воздуха.

Фильтры. Точно так же, как вы регулярно меняете масляный фильтр в своем автомобиле для обеспечения оптимальной производительности, обязательно регулярно меняйте фильтры в воздушном компрессоре и воздушной системе, чтобы обеспечить качество воздуха и предотвратить чрезмерное падение давления (2) .

Слив конденсата. Ваши сливы конденсата застряли в открытом положении? Если это так, вы можете тратить сжатый воздух впустую.

Сделайте еще один шаг и замените дренажи с таймером на дренажи с нулевыми потерями, чтобы сэкономить больше воздуха (2) .В сливах с таймером используется электромагнитный клапан, который открывается по таймеру на несколько секунд каждый час или около того, чтобы стравить влагу. Этот тип дренажа открывается непосредственно в линии сжатого воздуха, и воздух теряется во время каждого цикла. Сливы конденсата с нулевыми потерями работают аналогично, но не выпускают воздух во время каждого цикла слива — они выпускают только собранную влагу и поэтому намного экономичнее. Для обоих типов, если что-то препятствует возврату электромагнитного клапана в исходное положение или если сигнал открытия остается включенным, может быть потерян значительный объем воздуха.Оба типа следует часто проверять.

Качество охлаждающей воды. На промышленных предприятиях имеются различные источники охлаждающей воды. Там, где используется городская вода, качество воды, как правило, хорошее, но в некоторых районах может потребоваться очистка от жесткости, чтобы избежать загрязнения охлаждающих поверхностей. Необходимо провести анализ воды для определения потребности в очистке (3) .

Подшипники двигателя и винтовой части. Убедитесь, что все подшипники правильно смазаны.

Воздушно-масляный сепаратор. Воздушно-масляный сепаратор, который обычно располагается на выходе из воздушного компрессора, следует периодически очищать. Этот блок отделяет смазочное масло компрессора от сжатого воздуха. Это источник перепада давления, и, если его не поддерживать должным образом, перепад давления будет увеличиваться, что потребует больше энергии от двигателя воздушного компрессора.

Теплообменники и охладители. Все охладители и теплообменники на стороне подачи следует периодически очищать.

Органы управления. Убедитесь, что последовательность и работа воздушных компрессоров соответствуют рабочему профилю потребности в сжатом воздухе.

Опять же, чем лучше вы обслуживаете всю систему сжатого воздуха, тем более эффективной и экономичной она будет.

Устранение утечек воздуха

Вы слышите шипение, когда проходите по фабрике? Это звук утекающих в канализацию денег — или, скорее, выбрасываемых в атмосферу. Расходы на электроэнергию составляют около 1000 долларов в год, чтобы сжать количество воздуха, выходящего через 1/8-дюймовый.-диам. Утечка воздуха. На большом производственном предприятии это может привести к большим потерям энергии и денег.

На одном заводе испытание на герметичность системы сжатого воздуха во время останова показало, что для поддержания давления в коллекторе сжатого воздуха на уровне 100 фунтов на квадратный дюйм при отсутствии нагрузки на систему необходимы воздушные компрессоры мощностью 450 л.с. Это означает около 180 000 долларов США в год на электроэнергию только для обеспечения утечек воздуха на заводе. Это огромные и полностью предотвратимые затраты.

Рис. 7. Пластиковые стаканы на дне фильтров/регуляторов/лубрикаторов (FRL) печально известны своими протечками. Создание официальной программы поиска, маркировки и ремонта утечки воздуха может помочь задокументировать и устранить утечки FRL.

Утечки являются обычным явлением на многих участках предприятия, например:

  • резьбовые фитинги
  • заевшие в открытом положении сливы конденсата
  • продувки компрессора, застрявшие в открытом положении
  • шланги и фитинги
  • ручные пневмоприводы соединения инструментов
  • штоки клапанов
  • пневматические распылители
  • пластиковые стаканы на дне фильтров/регуляторов/лубрикаторов (FRL) (рис. 7).

Существует несколько подходов к устранению утечек воздуха. Во-первых, разработайте официальную программу поиска, маркировки и ремонта утечек воздуха. Расставьте приоритеты по устранению утечек по размеру и в первую очередь устраняйте самые большие утечки. Сообщите всем операторам и обслуживающему персоналу о значительных затратах, связанных с утечками сжатого воздуха, и создайте программу признания и поощрения, чтобы поощрять сотрудников к поиску и устранению утечек. Держите сжатый воздух сухим и фильтрованным, чтобы удалить пыль и шлам, что помогает предотвратить образование новых утечек (2) .

Приблизительно 80% утечек воздуха не слышны, поэтому вам может понадобиться сторонний аудитор для помощи в обнаружении утечек с помощью ультразвукового течеискателя (или вы можете купить его и использовать самостоятельно) (2) .

Почему утечки воздуха игнорируются? Я думаю, это потому, что они несколько невидимы. При утечке воды или гидравлического масла на полу образуется видимое пятно и возможная угроза безопасности. Утечки жидкости, как правило, сразу же устраняются и ремонтируются. Постарайтесь донести до всех, что утечки воздуха заслуживают такого же внимания и быстрого ремонта.Убедитесь, что утечки воздуха имеют такой же уровень важности, как и любые другие типы утечек.

Проведение обследования конечного использования

Чтобы убедиться, что вся система сжатого воздуха максимально эффективна, вы должны убедиться, что она используется для соответствующих целей. Проведите исследование конечного использования сжатого воздуха в масштабах предприятия и определите каждое конечное использование. Ранжируйте каждое конечное использование по размеру с точки зрения требуемого объема и требуемого давления подачи (фунтов на квадратный дюйм). Вы можете использовать эту информацию для оптимизации производительности системы сжатого воздуха.

Сжатый воздух является очень дорогим ресурсом, и одним из лучших способов экономии энергии является эксплуатация воздушного компрессора при минимально возможном давлении нагнетания. Предприятие может сэкономить 1% затрат на энергию сжатого воздуха на каждые 2 фунта на кв. дюйм снижения давления нагнетания компрессора (4) .

На одной установке для правильной работы требовалось давление подачи сжатого воздуха 125 фунтов на квадратный дюйм. На заводе вся система сжатого воздуха работала под давлением 125 фунтов на квадратный дюйм, что было очень дорого.Одна из рекомендаций состояла в том, чтобы купить небольшой автономный воздушный компрессор специально для машины, которой требовался воздух под давлением 125 фунтов на квадратный дюйм, и снизить давление в общезаводской системе сжатого воздуха до 100 фунтов на квадратный дюйм. Это небольшое изменение сэкономит примерно 12,5% затрат на энергию воздушного компрессора в год.

Используйте свой обзор конечного использования, чтобы узнать, имеет ли смысл для вашего завода иметь один или несколько отдельных автономных компрессоров или резервуаров для хранения для конкретных конечных пользователей, чтобы вы могли оптимизировать остальную часть вашей системы сжатого воздуха.

Установки обычно имеют шланги с насадками для различных функций. Постарайтесь полностью исключить их, но если вам необходимо их использовать, рассмотрите возможность использования специальных форсунок для продувки. Специально разработанные форсунки используют гораздо меньше воздуха, чем обычные форсунки. Некоторые электроэнергетические компании выплачивают вознаграждение за установку специальных форсунок для конечного использования сжатого воздуха.

Вовлечь всех в усовершенствование системы сжатого воздуха

На переднем крае улучшения системы сжатого воздуха находится не отдел технического обслуживания.Ежедневно эфиром пользуются операторы.

Большинство производственных предприятий проводят ежегодное обучение по различным темам, в частности по безопасности и работе с опасными материалами. Сделайте системы сжатого воздуха частью ежегодного обучения. Поощряйте операторов искать способы снижения потребности в сжатом воздухе. Обратите внимание всех сотрудников на следующие моменты:

  • Сжатый воздух не является бесплатным.
  • A 1/8 дюйма диам. утечка воздуха или аналогичное неправильное использование воздуха стоит около 1000 долларов в год на электроэнергию.
  • Сжатый воздух не должен быть выбором по умолчанию — всегда ищите альтернативы.

Обучайте операторов вашей программе поиска, маркировки и ремонта утечек воздуха и получайте от операторов предложения по улучшению. Привлекайте всех на предприятии к снижению потребности в сжатом воздухе, включая бухгалтерию, отделы закупок и проектирования продукции, а также инженеров-технологов, операторов, техников по техническому обслуживанию и техников по эксплуатации.

Несмотря на то, что существуют сотни статей, посвященных техническим особенностям усовершенствования сжатого воздуха, всегда необходимо учитывать коммерческую сторону.Убедитесь, что проекты по оптимизации системы сжатого воздуха включены в бюджетный цикл капиталовложений, и сделайте домашнее задание, чтобы показать затраты и преимущества оптимизированной системы сжатого воздуха.

Следующие шаги

Подумайте о том, где вы и ваше предприятие находитесь по отношению к вашей системе сжатого воздуха. Вы в довольно хорошей форме, или вы могли бы сделать некоторые улучшения? В любом случае, вот что нужно сделать:

  • Провести аудит системы сжатого воздуха.
  • Разработайте официальную программу обнаружения утечек и ремонта.
  • Убедитесь, что вы смотрите как на сторону предложения, так и на сторону спроса.
  • Проведение обследования конечного использования сжатого воздуха на предприятии.
  • Исключите неправильное использование сжатого воздуха.
  • Провести обучение сжатому воздуху.

Эта статья лишь коснулась верхушки айсберга того, что вы можете сделать для оптимизации вашей системы сжатого воздуха. Доступно множество ресурсов и консультантов, которые помогут вам улучшить вашу систему сжатого воздуха. Я настоятельно рекомендую подписаться на журнал Compressed Air Best Practices и его электронные информационные бюллетени.В этой публикации есть много хороших статей о текущих улучшениях систем сжатого воздуха. Кроме того, ознакомьтесь с инструментами и ресурсами для сжатого воздуха Министерства энергетики США (1, 3–5) .

Есть много вещей, которые вы можете сделать, прежде чем вам придется тратить капитал на добавление воздушного компрессора в вашу систему. Сделайте выбор воздуха в качестве источника энергии последним средством, которому все заинтересованные лица уделяют серьезное внимание, а не выбором по умолчанию только потому, что он кажется бесплатным товаром. Сжатый воздух совсем не бесплатный.

Процитированная литература

  1. Министерство энергетики США, «Основы оценки сжатого воздуха», Федеральная программа управления энергопотреблением, Управление энергоэффективности и возобновляемой энергетики, www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/compair_webinar_05162011.pdf (2011).
  2. Arfalk, E., «Контрольный список энергосбережения для вашей системы сжатого воздуха: 10 основных способов повышения энергоэффективности сжатого воздуха», 5th Utility, Atlas Copco Compressors, www.thecompressedairblog.com/energy-savings-checklist-for -ваша-система сжатого воздуха (март.2015).
  3. Министерство энергетики США, «Советы по энергетике — сжатый воздух: устранение ненадлежащего использования сжатого воздуха», Лист советов по сжатому воздуху № 2, Программа промышленных технологий, Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, https://energy. gov/sites/prod/files/2014/05/f16/compressed_air2.pdf (август 2004 г.).
  4. Министерство энергетики США, «Советы по энергетике — сжатый воздух: стратегии управления системой сжатого воздуха», Лист советов по сжатому воздуху № 7, Программа промышленных технологий, Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, https://energy.gov/eere/amo/downloads/compressed-air-system-control-strategies (август 2004 г.).
  5. Министерство энергетики США, «Улучшение производительности системы сжатого воздуха: справочник для промышленности», 3-е изд., Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, https://energy.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.