Соловьев В.С., Смородин А.С. Стационарные машины и установки

Подождите немного. Документ загружается.

температуры воздуха перед компрессором. Вследствие наличия

сопротивления во всасывающем клапане, трубопроводе и фильтре

давление во время всасывания будет ниже атмосферного, поэтому

клапан открывается позже и рабочий объем уменьшается.

Уменьшение производительности при этом учитывается

коэффициентом всасывания 

вс

В конце фазы сжатия температура воздуха выше, чем

температура стенок цилиндра поэтому тепло воздуха отводится и его

температура снижается, что приводит к изменению

производительности компрессора. Давление в конце процесса

выталкивания из-за сопротивления клапанов и нагнетательного

патрубка будет выше давления в воздухосборнике, поэтому

расширение воздуха, оставшегося во вредном пространстве,

начнется чуть раньше, а это уменьшает объем засасываемого

воздуха и производительность компрессора. Это учитывается

коэффициентом 

выт

. Потери при всасывании и выталкивании

учитываются: 

7=7

вс



выт

7=70,92-0,95.

При сжатии воздуха происходят его потери через

неплотности (сальники, поршневые кольца, прокладки, клапаны и

т.д). Эти потери повышают затраты энергии и снижают

производительность компрессора. Такие потери учитываются

коэффициентом герметичности (



0,92-0,95).

Фактор, влияющий на производительность компрессора –

отсутствие влаги в воздухе, которое учитывается коэффициентом

влажности (

вл

0,97-0,99).

Все перечисленные факторы учитываются одним

коэффициентом производительности 7=7



вл

. Обычно берется

7=70,75-0,9.

Действительная производительность поршневого

компрессора будет Q7=7FSniz

, где F,S – площадь и ход поршня; n –

частота вращения кривошипного вала машины; 77 –

коэффициент, учитывающий уменьшение площади поршня за счет

штока; i – число рабочих циклов за один оборот кривошипного вала

машины; z

– число параллельно работающих цилиндров в машине.

6.5. Многоступенчатое сжатие в компрессорах

Сжатие воздуха в одной рабочей камере до конечного

давления более четырех-пятикратного (одноступенчатое сжатие)

обычно не применяется по причинам безопасности и

экономичности. Предельная степень повышения давления в

одноступенчатом компрессоре обусловлена влиянием вредного

пространства и допустимой температурой вспышки масла в конце

сжатия. Для компрессоров применяют масла с температурой

вспышки в пределах 439-5137К. Пользуясь уравнением Клайперона

для адиабатного процесса сжатия

















(107)

и приняв начальную температуру Т

%=%3007К, а конечную T

7=74737К,

получим предел сжатия в одной ступени

.бар5

300

473

14,1

4,1

































k

Для средних и больших компрессоров при степени сжатия

более четырех применяется двухступенчатое сжатие. В этом случае

(рис.50) воздух при переходе из одной ступени в другую охлаждается

в промежуточном холодильнике.

Рассмотрим индикаторную диаграмму теоретического цикла

двухступенчатого компрессора (рис.51), где показан объем V

(при Р

), сжимаемый до промежуточного давления Р

пр

(при Т'

и V'

) по

кривой 1-2 с показателем политропы n

. Линия 2'-1' характеризует

охлаждение воздуха в холодильнике, где при постоянном давлении его

объем изменяется от V'

до V'. Затем по линии 1'-2 происходит сжатие

воздуха во второй ступени от Р

пр

до Р

. Конечный объем воздуха будет

Из диаграммы видно, что полезно затраченная работа в таком

компрессоре меньше, чем в одноступенчатом. Площадь 1'-2-2"-2'-1'

экономит работу при двухступенчатом сжатии.

При охлаждении воздуха после первой ступени сжатия до

начальной температуры отношение объемов цилиндров

Рис.50. Схема двухступенчатого

компрессора

Рис.51. Диаграмма теоретического цикла

двухступенчатого компрессора

Суммарная работа цикла двухступенчатого компрессора при

условии одинакового показателя процесса сжатия в первой и второй

ступенях и одинаковой начальной температуры [6]

,235000

286,0

адм































(108)

где 

– степень сжатия в I ступени; Р

– абсолютное давление в сети.

6.6. Регулирование работы компрессоров

Потребление воздуха и давление в сети непрерывно

меняются. При этом работа на пониженном давлении неэкономична,

а при повышенном может быть опасна, поэтому для поддержания

режима работы пневматических установок в заданных пределах

применяют различные системы регулирования, которые

разделяются на две группы: при изменении числа оборотов вала

компрессора (наилучший способ) и при постоянном числе оборотов.

Регулирование изменением частоты вращения вала можно

осуществить электроприводом с тиристорным преобразователем,

а также приводом от двигателя внутреннего сгорания.

При постоянной скорости вращения регулировку производят

следующими способами:

7дросселированием перед входом в компрессор

(производительность уменьшается за счет понижения начального

давления);

7включением дополнительного вредного пространства;

7отжатием пластин всасывающих клапанов;

7выключением и пуском двигателя компрессора;

7перепуском воздуха с нагнетания на всасывание.

6.7. Мощность и КПД компрессора

Мощность на валу компрессора можно определить по формуле

1000

с.ц

пм





(109)

где L

м3п

– удельная полезно затраченная работа на единицу объема

воздуха; Q

с.ц

– объемная секундная производительность компрессора

по состоянию в конце всасывания в поршневом компрессоре или

при входе в колесо турбокомпрессора; 

– индикаторный КПД

компрессора, учитывающий аэродинамические потери энергии в

машине (для поршневых 

7=70,85-0,8; для турбо 

7=70,8-0,75); 

–

механический КПД компрессора.

Мощность нa валу двигателя

дв

7=7N

/

пер

(110)

где 

пер

– КПД передачи.

Для сравнительной эксплуатационной оценки

существующих и при создании новых машин необходимы критерии

качества по энергетическому показателю. Такой показатель

получается из условий полезной работы компрессора, которая

рассчитывается, исходя из предположения изотермического

процесса сжатия. Отношение условной полезной работы к

затраченной на валу компрессора (полученной опытным путем) дает

коэффициент использования затраченной энергии по сравнению с

изотермической работой в компрессоре или изотермический

коэффициент использования энергии

1000

изм

из



(111)

где L

м3из

– удельная объемная работа при изотермическом сжатии; Q

– производительность компрессора по свободному воздуху; 

из

–

учитывает аэродинамические и механические потери, а также

отклонения действительных термодинамических процессов от

изотермы, 

из

7=70,8-0,7 – для поршневых компрессоров при

непосредственном соединении с двигателем, 

из

7=70,7-0,6 – для

турбокомпрессоров.

6.8. Компрессорные станции и их оборудование

Компрессорной станцией называется совокупность

нескольких компрессорных установок, работающих на общую

пневмосеть. Компрессорная установка включает компрессор, его

привод, вспомогательное оборудование, средства контроля и

автоматизации.

Компрессорные станции снабжаются дополнительно

вспомогательным оборудованием: всасывающими фильтрами,

концевыми охладителями, воздухосборниками, глушителями шума,

насосами и др.

На рис.52 приведена схема компрессорной установки [4].

Основные параметры компрессорной станции – производительность

и рабочее давление сжатого воздуха являются исходными при выборе

типа и числа компрессоров.

Рассмотрим назначение вспомогательного оборудования.

Всасывающие фильтры служат для очистки воздуха от пыли

и других механических примесей. Монтируются в специальной

камере с жалюзи и крышкой. Камера устанавливается в затемненном

незапыленном месте.

Охладители воздуха и масла применяют для понижения

температуры сжатого воздуха, освобождения его от водомасленного

конденсата, а также для охлаждения масла системы смазки.

В кожухотрубном холодильнике в межтрубном пространстве

движется охлаждаемый воздух или масло, а по трубам –

охлаждающая вода. В холодильниках типа «труба в трубе» воздух

проходит по внутренним трубам, а охлаждающая вода – по

пространству между внутренними и наружной трубами.

Воздухосборники применяют при небольшой емкости

пневмосети и неравномерном характере потребления сжатого

воздуха и устанавливают между компрессорами и

воздухопроводной сетью. Они предназначены для смягчения

колебания давления, возникающего из-за прерывистой подачи

сжатого воздуха поршневым компрессором, а также для накопления

некоторого запаса сжатого воздуха в случае неожиданного

увеличения расхода воздуха. Турбокомпрессорные станции могут

работать без воздухосборников.

Глушители шума применяют для снижения уровня шума

(допустимый уровень в машинном зале не более 857дБ). Источники

шума – всасывающая камера (110-1157дБ), выхлопной трубопровод

(120-1307дБ) и сам компрессорный агрегат (100-1057дБ) [4]. Способы

снижения шума – звукоизоляция и шумопоглощение.

Вопросы для самопроверки

1.7По каким признакам классифицируются компрессорные

машины [1,6]?

2.7Покажите принципиальную схему и поясните принцип

действия поршневого компрессора [1,6].

3.7Из каких циклов состоит теоретический рабочий процесс

одноступенчатого поршневого компрессора [1,6]?

4.7Чем отличается действительный цикл от теоретического в

поршневом компрессоре [1]?

5.7Что учитывает коэффициент подачи компрессора [1,6]?

Рис.52. Схема компрессорной установки с поршневыми компрессорами

1 – фильтр; 2 – компрессор; 3 – электродвигатель; 4 – концевой холодильник; 5 –

масловлагоотделитель; 6 – ресивер; 7 – кран; 8 – предохранительный клапан;

9 – подъемно-монтажный механизм

6.7Почему нельзя сжать воздух в одной ступени до

требуемого давления [1]?

7.7Поясните принцип многоступенчатого сжатия [1].

8.7Напишите формулу для определения удельной работы при

двухступенчатом сжатии [6].

9.7Приведите характеристики компрессоров [6].

10.7Сущность и способы регулирования компрессоров [1].

11.7Как определить мощность и КПД компрессора [1,6]?

12.7Компрессорные станции, их устройство и оборудование [1].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.7Алексеев% В.В. Стационарные машины. М.: Недра, 1989, 416 с.

2.7Братченко% Б.Ф. Стационарные установки шахт. М.: Недра, 1977, 440 с.

3.7Гейер%В.Г. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки / В.Г.Гейер,

Г.М.Тимошенко. М.: Недра, 1987, 270 с.

4.7Картавый%Н.Г. Стационарные машины. М.: Недра, 1981, 327 с.

5.7Попов%В.М. Водоотливные установки. М.: Недра, 1990, 254 с.

6.7Смородин%С.С. Шахтные стационарные машины и установки /

С.С.Смородин, Г.В.Верстаков. М.: Недра, 1975, 280 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

.................................................................................................................................

7777773

1.7Общие вопросы теории вентиляторных, водоотливных и пневматических

установок

.................................................................................................................................

7777774

1.1.7Основные элементы шахтных стационарных установок

...........................................................................................................................

7777774

1.2.7Классификация машин для транспортирования текучего

...........................................................................................................................

7777776

1.3.7Конструктивные схемы машин для транспортирования текучего

...........................................................................................................................

7777777

1.4.7Характеристика внешней сети установки

...........................................................................................................................

7777713

2.7Теоретические основы лопастных машин

.................................................................................................................................

7777716

2.1.7Физические основы рабочего процесса лопастных машин

...........................................................................................................................

7777716

2.2.7Основные параметры и зависимости теоретических лопастных

машин

...........................................................................................................................

777719

2.3.7Индивидуальные характеристики лопастных машин

...........................................................................................................................

7777727

2.4.7Подобие турбомашин

...........................................................................................................................

7777730

3. Работа турбомашин на внешнюю сеть

.................................................................................................................................

7777737

3.1. Эксплуатационные режимы турбомашин

...........................................................................................................................

7777737

3.2. Регулирование турбомашин

...........................................................................................................................

7777740

3.3. Совместная работа турбомашин на внешнюю сеть

...........................................................................................................................

7777741

4. Вентиляторные установки рудников и шахт

.................................................................................................................................

7777744

4.1. Классификация вентиляторных установок

...........................................................................................................................

7777744

4.2. Эквивалентное отверстие рудника

...........................................................................................................................

7777745

4.3. Действительные характеристики вентиляционных сетей

...........................................................................................................................

7777746

4.4. Работа и КПД всасывающего вентилятора

...........................................................................................................................

7777748

4.5. Работа и КПД нагнетательного вентилятора

...........................................................................................................................

7777750

4.6 Мощность вентилятора

...........................................................................................................................

7777752

4.7. Схемы вентиляторных установок главного проветривания

...........................................................................................................................

7777753

4.8. Проектирование вентиляторных установок

...........................................................................................................................

7777755

5. Шахтные водоотливные установки

.................................................................................................................................

7777759

5.1. Классификация водоотливных установок

...........................................................................................................................

7777759

5.2. Технологические схемы стационарного водоотлива

100