Компрессорная станция

5 Компрессорная станция

  5.1 Область применения и основные показатели

Компрессорная станция 7К-20А предназначается для применения на предприятиях всех отраслей промышленности, номинальное потребление которых находится в пределах 140 м3/мин при давлении 9кгс/, без превышенных требований в отношении чистоты сжатого воздуха. Максимально-длительная производительность компрессорной станции при одном агрегате, находящемся в резерве или ремонте, составляет 120м3/мин. Седьмой компрессор, в случае необходимости может заменить 1 из 6 компрессоров. Режим работы компрессорной станции - круглосуточный.

Типовой проект применим в несейсмичных районах с расчетными зимними температурами -20,-30 (основной вариант) и -40 С. Необходимо руководствоваться главой СНиП2-89-80 "Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования" и СН-245-71 "Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий". Кроме этого, при привязке следует рассматривать вопрос о блокировании компрессорной станции с основными корпусами объектов энергетического и вспомогательного хозяйств, а также с производственными корпусами предприятий, в соответствии с п.27 "Указаний по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений машиностроительной промышленности" (СН-118-68).

Компрессорная станция должна располагаться вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны и т.п.). Компрессорную станцию желательно располагать воздухосборниками, обращенными на север или северо-восток.

5.2 Техническая характеристика оборудования   5.2.1Компрессор

Настоящим проектом предусматривается установка компрессоров марки ВП3-20/9, изготовляемых Краснодарским компрессорным заводом.

Тип компрессора – горизонтальный. Двухрядный, крейцкопфный, оппозитный.

Таблица 3 Характеристика компрессора

№ п/п	НАИМЕНОВАНИЕ	ЕД.ИЗМ.	ВЕЛИЧИНА
	А. КОМПРЕССОР
1	Производительность	м3/мин	20
2	Давление нагнетания Рабс	кгс/см2	9
3	Число оборотов	об/мин	500
4	Расход охлаждающей воды при режимах:
	а) tвхода=15оС, выхода=31оС	м3/ч	5,05
	б) tвхода=30оС, tвыхода=39оС	м3/ч	10,08
5	Масса компрессора без электродвигателя	кг	4410
	Б. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
6	Синхронного типа, марка	ДСК-12-24-12УХЛЧ
7	Мощность	кВт	132
8	Число оборотов	об/мин	500
9	Напряжение	В	380

5.2.2Фильтр воздушный

Для очистки всасываемого компрессорами воздуха от механических примесей у каждого компрессора установлены фильтры, имеющие 1 ячейку типа ФЯР с фильтрующей поверхностью 0,22 м2.

При загрязнении фильтров и повышении их сопротивления до 500Па(50 мм. вод. cт.) ячейки должны быть промыты (содовым раствором и горячей водой) и просушены. Чистые ячейки, заправленные висциновым или веретенным маслом, устанавливаются в корпус фильтра.

 
5.2.3Холодильник концевой

Конструкцией концевого холодильника предусмотрено совмещение концевого холодильника и влагомаслоотделителя в одном аппарате. Устанавливается после компрессора для охлаждения сжатого воздуха, идущего потребителю.

  5.2.4Воздухосборник

Воздухосборник устанавливается после концевого холодильника для выравнивания пульсаций давления сжатого воздуха в сети, а также для его аккумуляции. Воздухосборник вертикальный емкостью 3,2.

Воздухосборники устанавливаются на наружной площадке и объединяются коллектором до воздухосборников и после них.

Продувка воздухосборников производится вручную с помощью вентилей ,установленных в машинном зале не менее двух раз в смену- во время пуска и остановки компрессора.

  5.2.5Масляное хозяйство

Для компрессорного и машинного масла предусматривается установка двух расходных баков емкостью 50л. Баки установлены в помещении промывки фильтров на опоре с поддоном. Подача компрессорного масла к компрессорам производится вручную. Для смазки цилиндров должно применяться компрессорное масло марки К-12, К-19 по ГОСТ 1861-73(допускается замена на КС-19 по ГОСТ 9243-75); для механизма движения –И-40А или И-50А по ГОСТ 20799-75.

  5.2.6Бак для продувок

В специальном приёмнике располагается металлический бак для продувки холодильников и воздухосборников, отстоя масла из водомасляной эмульсии, слива отстоявшегося масла в маслосборник и чистой воды в канализацию.

К баку подводятся коллекторы продувочной линии, трубопровод опорожнения компрессоров и холодильников от воды, а также коллектор пусковых линий компрессоров.

Для опорожнения маслосборника к нему подводится трубопровод сжатого воздуха и отводиться труба над отметкой 0,000. Для перелива масла из маслосборника в передвижную емкость открываются вентили на трубопроводах сжатого воздуха и масла. Под давлением воздуха масло выдавливается на поверхность и вывозится на сепарацию.

  5.2.7Грузоподъемное устройство

Для ремонта и чистки оборудования в машинном зале устанавливается кран подвесной, ручной, однобалочный по ГОСТ 7413-80 грузоподъемностью 2 тс Красногвардейского завода подъемно-транспортного оборудования.

  5.2.8Установка для химической очистки трасс сжатого воздуха

В нагнетательных трубопроводах образуются нагаромасляные отложения, которые самовозгораясь, могут приводить к разрушительным взрывам.

Для их очистки применяются раствор пожаробезопасного моющего препарата МЛ-72, ТУ-84-348-73, который приготавливается в специальной установке. Установка передвижная, имеет точки подключения к электросети при передвижении по машинному залу. Раствор вспрыскивается через форсунку, которая вставляется во втулку, расположенную на трубопроводе сжатого воздуха. Форсунка соединяется с установкой гибким шлангом. Контроль за состоянием трубопроводов производится через катушки или арматуру. Промывку трубопроводов необходимо производить в нерабочее время последовательно каждый агрегат при отключенных задвижках у концевых холодильников остальных компрессоров.

5.2.9Промывка ячеек фильтров

Для промывки ячеек фильтров в здании компрессорной станции выгорожено помещение, в котором установлены: две ванны для промывки чистой водой и водой с содовым раствором, два стола для отстоя и ванна для зарядки ячеек фильтров.

Загрязненные ячейки фильтров промываются в горячем (70÷80 С) щелочном растворе концентрацией 5÷10%, затем моются чистой горячей водой (70÷80 С), укладывается на стол для стока воды и просушиваются.

Затем опускаются в ванну с подогретым висциновым или веретенным маслом, и укладывается на стол для стекания излишков масла. К ваннам для промывки и зарядки подводится пар для разогрева воды, щелочного раствора и масла.

Время работы по промывке и зарядке ячеек фильтров составляет около 4 часов в месяц.

  5.2.10Глушители шума

Для глушения шума от всасывающих и стравливающих воздухопроводов проектом предусмотрены глушители шума.

Глушитель шума всасывания (ГЩВ) представляет собой металлический корпус, покрытый звукопоглощающим материалом, в который вставлены звукопоглощающие кассеты.

Глушитель шума стравливания (ГШС) – трубчатый. Эффективность глушителей шума представлена в таблице 4.

Таблица 4

λ, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
ГШВ	12,5	35,5	40	50	50	50	50	40
ГШС	11	20	60	64	72	75	57	39

6.Схемы теплотехнических измерений и автоматизация работы компрессорных установок   6.1.Схемы теплотехнических измерений

В компрессорных станциях с большим количеством компрессорных установок и измерительных приборов трудно контролировать работу каждой компрессорной установки по показаниям местных приборов. Для сокращения штатов и удобства наблюдения целесообразно сосредотачивать контрольно-измерительные приборы в определенных пунктах контроля и управления, размещая их на специальных теплотехнических щитах.

Применяются индивидуальные, групповые, блочные и центральные теплотехнические щиты.

Индивидуальные, групповые и блочные теплотехнические щиты контроля и управления должны устанавливаться в машинном зале компрессорной станции в пунктах пребывания дежурного персонала.

В крупных компрессорных станциях устанавливаются центральные щиты, на которых сосредотачиваются приборы контроля за работой всех компрессорных установок.

По своему устройству теплотехнические щиты бывают шкафными (закрытыми) и панельными (открытыми). Щиты устанавливаются на полу (полногабаритные) или крепятся на стене (малогабаритные). Малогабаритные щиты приспособлены только для индивидуальных компрессорных установок.

Щиты изготовляются из листовой стали толщиной 3-4 мм.

Схема теплотехнического контроля выполняется обычно на базе принципиальной технологической схемы, на которой посредством общепринятых условных обозначений указывается размещение необходимых контрольных и измерительных приборов, а также устройств сигнализации.

На схемах теплотехнического контроля работы компрессорной установки указываются: количество и расположение мест измерения; род измеряемых величин (давление, температура, расход), количество и тип вторичных измерительных приборов и датчиков; пункты установки вторичных приборов и датчиков; параметры или пределы измерения приборов; количество и местонахождение (на щите или пульте) переключателей и кранов для соединения измерительных приборов; размещение аппаратуры технологической сигнализации и т.п.

Часть приборов устанавливается по месту, т.е. непосредственно на оборудовании, а часть выносится на щит контроля управления. Расположение контрольно-измерительных приборов на щите показано на рис.2.

B компрессорных станциях, где применяются схемы автоматики расстановка контрольно-измерительных приборов, должна быть увязана с приборами автоматики.

Все установленные на станции контрольно-измерительные приборы можно разделить на указывающие (милливольтметры, логометры, амперметры и вольтметры, указывающие и сигнализирующие электроконтактные манометры, манометрические термометры) и контрольно-релейные (температурные реле и реле давления), а также самопишущие (манометры, расходомеры).

Для привлечения внимания дежурного персонала к ненормальностям в состоянии оборудования или технологических параметров служит предупреждающая и аварийная сигнализация.

Предупреждающая сигнализация подается продолжительным звонком и включением соответствующей лампы на сигнальном табло при:

1) нагреве коренных подшипников свыше 60-65°;

2) снижении давления масла в циркуляционных системах смазки до величины менее 0,5-1 кГ/см²;

3) давлении воздуха в промежуточном охладителе при установившемся режиме работы ниже 1,2 или выше 2,8 кГ/см²;

4) исчезновении напряжения на панелях автоматики;

5) автоматическом вводе резервного насоса;

6) отклонении уровня воды в бассейнах градирен на 200 мм выше или ниже заданной величины.

Аварийная сигнализация подается прерывистым звонком во всех случаях аварийного отключения компрессоров. Звуковые сигналы выключаются централизованным нажатием специальной кнопки. Световые сигналы остаются до устранения причины, вызвавшей их появление.

Принципиальная технологическая схема теплотехнического контроля и сигнализации для одной компрессорной установки приведена на рис.3 где:

1-давление воздуха за второй ступенью компрессора; 2-сила тока электродвигателя компрессора; 3-давление воздуха за конечным охладителем; 4-табло технологической сигнализации; 5-давление воздуха в магистральном трубопроводе; 6-температура воздуха за второй ступенью компрессора; 7-температура воздуха за конечным охладителем; 8-температура воздуха в магистральном трубопроводе; 9-давление охлаждающей воды у входа в компрессорную станцию; 10-температура охлаждающей воды на сливе из охладителя; 11-давление воздуха в воздухосборнике; 12-ключ и кнопки опробывания и съема сигнализации; 13-ключ управления двигателем компрессора; 14-переключатель съёма зашиты.

Рис.2.Расположение контрольно-измерительных приборов на щите типа ЩП-ПД для контроля и управления одной компрессорной установкой с компрессором марки 160 В-20/8

Рис.3. Принципиальная технологическая схема теплотехнического контроля и сигнализации компрессорной установки.

6.2 Автоматизация оборудования компрессорной станции

Автоматизация оборудования компрессорной станции резко повышает КПД. оборудования, обеспечивает надежность его работы и улучшает условия труда обслуживающего персонала станции. При помощи средств автоматизации осуществляют:

1) автоматическое регулирование производительности компрессора;

2) автоматическую защиту оборудования компрессорной станции при случайном самовключении машин и приборов, при аварии установки получения сжатого воздуха, а также при ненормальных режимах работы систем водоснабжения и смазки;

3)автоматическое регулирование расхода воды для охлаждения цилиндров компрессора и охлаждения воздуха в охладителе;

4)автоматическое и дистанционное управление регулирующими и запорными устройствами агрегатов, механизмов и коммуникаций;

5)автоматический пуск или остановку вспомогательного и резервного оборудования компрессорной станции. В небольших компрессорных станциях применяют частичную автоматизацию, при помощи которой осуществляют:

а) автоматическое включение и выключение двигателей компрессоров с автоматическим вводом и выводом пусковых реостатов в зависимости от величины давления сжатого воздуха в воздухосборниках;

6) автоматическое отключение компрессоров при повышении температуры сжатого воздуха, охлаждающей воды, масла, повышении уровня масла в картере компрессора или понижении давления масла и при перегрузке электродвигателя компрессора или повреждении одной из фаз электродвигателя;

в) автоматическую продувку маслоотделителей.

 
6.2.1 Автоматическое регулирование производительности компрессора

Количество воздуха, подаваемого компрессором в воздушную сеть, регулируют при помощи автоматического регулятора производительности.

В качестве автоматических регуляторов производительности на компрессорах применяют двухпозиционные регуляторы, многопозиционные регуляторы или группы двухпозиционных регуляторов и автоматические регуляторы непрямого действия.

Двухпозиционные регуляторы служат для регулирования отклонения всасывания, отжима всасывающих клапанов и для всех видов прерывистого регулирования.

На рис 4 показан электрический двухпозиционный регулятор типа контактного манометра. Такие регуляторы применяют в системе прерывистого регулирования, осуществляемого остановкой электродвигателя компрессора.

Многопозиционные регуляторы или группы двухпозиционных регуляторов применяют для ступенчатого регулирования производительности компрессора.

Регуляторами непрямого действия осуществляют плавное регулирование производительности компрессора.

Если в воздушную сеть подают сжатый воздух несколько компрессоров, то применяют такое автоматическое регулирование производительности, при котором:

1) компрессоры должны последовательно отключаться или включаться по мере уменьшения или увеличения нагрузки на компрессорную станцию на величину производительности каждого компрессора;

2) незначительные и кратковременные изменения нагрузки на компрессорную станцию будут восприниматься регулятором работающего компрессора, не затрагивая систему автоматизации компрессорной станции.

Рис 4 Электрический двухпозиционный регулятор

1- диафрагма; 2-наружний подвод; 3- коробка; 4-пружина; 5-винт; 6стрелка; 7-рычаг; 8-подвижной контакт; 9-неподвижный контакт; 10-магнит; 11-крышка.

  6.2.2Автоматическая защита оборудования

Автоматическая защита срабатывает: при повышении температуры и давления воздуха, воды и масла свыше допустимой величины; при прекращении поступления воды и масла в компрессор; при выходе из строя какого-нибудь механизма компрессорной установки, влияющего на нормальную работу смежных установок.

Всесоюзным научно-исследовательским (ВНИИТБ) разработан компрессорный автомат, при помощи которого при повышении давления и температуры сжатого воздуха после второй и третьей ступени компрессора выше установленных величин отключается электродвигатель компрессора и подается звуковой сигнал при падении давления в магистрали, охлаждающей воды.

Основными элементами автомата являются температурный датчик типа ТГ-278 и датчик давления сжатого воздуха, в качестве которых применяют электроконтактные манометры, устанавливаемые после второй и третьей ступеней компрессора.

Защита электродвигателя осуществляется с помощью тепловых реле в цепи электродвигателя.

6.2.3Автоматическое регулирование расхода воды

Для уменьшения расхода воды на охлаждение цилиндров в компрессорах применяют устройства с электрическим или пневматическим управлением, автоматически выключающие подачу охлаждающей воды.

Устройство с электрическим управлением показано на рис 5. При пуске электродвигателя замыкается цепь соленоида 1, и связанный с его сердечником перекладной клапан 2 поднимается и садится на верхнее седло, сообщая полость над диафрагмой 3 с водонапорной магистралью. Под действием напора воды в магистрали открывается клапан 4.

При остановке электродвигателя цепь соленоида размыкается, перекладной клапан 2 опускается на нижнее седло и сообщает полость над диафрагмой 3 со сливной трубкой, а пружина 5 закрывает клапан 4, прекращая доступ воды в компрессор.

Рис 5 Устройство для автоматического выключения охлаждающей воды с электрическим управлением

На рис 6 показан клапан пневматического действия для автоматического выключения охлаждающей воды. Доступ охлаждающей воды к компрессору прекращается в результате давления на диафрагму сжатого газа, подводимого к клапану и к регулирующему органу для осуществления холостого хода компрессора.

Рис 6 Клапан пневматического действия для автоматического выключения охлаждающей воды

При автоматическом управлении контроль за поступлением охлаждающей воды осуществляют с помощью контактного манометра, установленного на водяной линии после входного вентиля.

Защита компрессора от перегрузки осуществляется температурным реле, включенным в главную силовую линию электродвигателя. Эти приборы включают последовательно в цепь управления электродвигателем; размыкание цепи в любом месте вызывает остановку электродвигателя.

Помимо устройств, обеспечивающих автоматическое выключение подачи охлаждающей воды, во время, перерыва в подаче воздуха, на компрессорных установках осуществляют также автоматизацию контроля за охлаждением компрессоров. Установленные на компрессорных станциях приборы приспособления сигнализируют машинистам компрессорной станции о ненормальностях в работе компрессоров или отключают компрессор в случае повышения температуры воздуха и прекращения подачи воды для охлаждения компрессора. На рис 7 показана схема автоматического устройства, сигнализирующего об уменьшении подачи охлаждающей воды и останавливающее компрессор при нарушении подачи. Устройство просто по конструкции и состоит из рычага I, груза 2 и противовеса 3. Как только уменьшится расход воды на охлаждение компрессора, противовес опустится и замкнет сначала цепь сигнального устройства 4, а при дальнейшем уменьшении расхода воды или прекращении подачи ее замкнет цепь отключающего устройства б, и компрессор остановится.

Рис 7 Схема автоматического устройства, сигнализирующего об уменьшении подачи охлаждающей воды

Для автоматического контроля за подачей охлаждающей воды на подводящем воду трубопроводе устанавливают струйное реле конструкции ВИГМ (Всесоюзного института Гидромашиностроения). Реле рис 8 состоит из цилиндра 1, скалки 2,поршня 3, пружины 4 и реле 5. Принцип действия реле следующий.

Поршень под давлением воды перемещается и пропускает ее в компрессор. Как только прекратится подача воды по трубопроводу, поршень под действием пружины переместится в обратном направлении и через скалку, а также систему рычагов, воздействует на две пары контактов, расположенных в корпусе реле. При этом одна пара контактов замкнется, в результате чего будет действовать сигнализация, а другая пара контактов разомкнётся, и двигатель компрессора вы-ключится. Для полной автоматизации системы охлаждения компрессора кроме струйного реле и реле времени устанавливают термическое реле и вентиль с электроприводом.

Рис 8 Струйное реле конструкции ВИГМ.

Заключение

В данном курсовом проекте я рассмотрел снабжение сжатым воздухом машиностроительного завода от отдельно стоящей компрессорной станции. Для обеспечения заданных расходов сжатого воздуха(120), на основе типового проекта, была спланирована компрессорная станция 7(6)К-20А. Территориальная планировка предполагает два магистральных соединения: отпуск сжатого воздуха на левую и правую магистраль компрессорной станции одинаков и равен 60 м³/мин.

Произвёл аэродинамический расчет сетей сжатого воздуха, соединяющих компрессорную станцию с каждым цехом, а именно – были определены потери давления, которые для левого крыла составили от 0,007 МПа, до 0,086 МПа, для правого от 0,013 МПа до 0,101 МПа. Следовательно система воздухоснабжения, отпускающая сжатый воздух с избыточным давлением 0,9 МПа, обеспечит для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением Р=0,3-0,8 МПа. Также определили диаметры трубопроводов на каждом участке магистрали, которые составляют для левого крыла от 108 до 88 мм, для правого – 108-76 мм. Диаметры ответвлений для левой части магистрали – 14-48 мм и для правой – 22-60 мм. Выбранные по ГОСТ 10704-91 значения диаметров обеспечивают нужные скорости воздуха в системе

На основе расчетов на прочность определена величина минимальной толщины стенок труб, соединяющих компрессорную станцию с каждым цехом в соответствии с ГОСТ 10704-91. Минимальная толщина составила 1 мм. Запас прочности в среднем для трубопроводов составляет порядка 85-90%.

Рассмотренная система воздухоснабжения является эффективной, полной и обеспечивает всех потребителей сжатого воздуха.

Список используемой литературы

1.Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Системы воздухоснабжения промышленных предприятий. Методическое указание к курсовому проекту. – Брянск : БГТУ, 1994.

2.Блейхер И.Г. Компрессорные станции. / И.Г. Блейхер, В.П. Лисеев. – Машгиз , государственное научно-техническое издание машиностроительной литературы, 1959.- 323с.

3.Тарасов В.М. Эксплуатация компрессорных установок. /В.М. Тарасов.- М.: Машиностроение, 1987.-136с.

4.Назаренко У.П., Межерицкий Н.А. "Эксплуатация и повышение экономичности воздушных компрессорных установок" - М.: "Энергия", 1977. – 152с.

Приложение

Формат

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Приме-чание

Основное оборудование

1

ВПЗ-20/9 УХЛ4

Компрессор воздушный

поршневой

Q=0,367 м3/с(22 м3/мин)

Рабс=0,9 МПа(9 кгс/см2)

7

2

ХРПУ 4 ТУ26-411-75

Холодильник промежуточный

7

3

ДСК-12-24-12УХЛ4

Электродвигатель синхронный

ТУ 16.512.050-75

N = 132 кВт

V = 380В

n = 500 об/мин

7

3

ХРК 9/8

Холодильник концевой

Рабс=0,88 МПа(9 кгс/см2)

4

Возбудительный агрегат,

в том числе:

В18-2У3

а) генератор N = 4.5 кВт

n = 1500 об/мин

7

4А 112М 4УЗ

б) асинхронный двигатель

N = 5.5 кВт

n = 1500 об/мин

7

Р3В-11 БУ3

в) регулятор возбуждения

7

5

ХРК-9/8 У4

Холодильник концевой

Рабс=0,9 МПа(9 кгс/см2)

7

6

В-3.2

Воздухосборник

ГОСТ 9028-76

V =3.2 м3

Рабс=0,88 МПа(9 кгс/см2)

7

7

Щит управления

7

8

ПУ7501-73Б3А

Панель управления

7

9

1ШР-2ШР

Шкаф распределительный

2

10

Центральный щит

компрессорной

11

ГОСТ 7413-80

Кран подвесной ручной

однобалочный Q = 20кН;

Lк=4.5м l=0,6м

полна длина крана L=5.7м;

1

12

ОВПУ-250

Огнетушитель воздушно-пенный

ТУ22-2336-71

Р=0,98 МПа

Q = 0.25м3 (250 л)

1

Нестандартное оборудование

13

ГФ.00.00.00.000

Фильтр воздушный

с глушителем

7

14

ГШС 60.00.000

Глушитель шума стравливания

1

производительностью 60м3/мин

1

15

УО.00.000. Э4

Установка для очистки трасс

сжатого воздуха

2

16

БП.00.000. Э4

Бак продувочный

1

17

ВП.00.000. Э4

Ванна для промывки ячеек

фильтров

2

18

ВЗ.00.000. Э4

Ванна для зарядки ячеек фильтров

V =0.22 м3

1

19

СО.00.000. Э4

Стол для отстоя ячеек фильтров

2

20

БР.00.000. Э4

Бак расходный для масла V=50л

2

Прочее оборудование

21

МС.00.000

Маслосборник

1

22

ОМ.00.000

Опора под маслобаки

1

23

Стеллаж для запчастей

1

24

Верстак с тисками

1