Ринципы сжатия воздуха

Скачать 2.08 Mb.

Название	Ринципы сжатия воздуха
страница	7/15
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 15

Пример

Требуется подобрать фильтр для стерилизующей фильтрации углекислого газа производительностью 120 кг/ч при давлении 7 бар (изб).

1 моль углекислого газа (СО₂) весит 44 г.

1 моль=22,4 л для идеального газа

Производительность фильтра должна быть 120.000/44=2727,3 моля/ч

Или 2727,3х22,4=61091,52 л/ч

Для стерильной фильтрации углекислого газа такой производительности нам потребуется фильтр типа P-SRF-N 006, производительностью от 60 до 90м3/ч.
Поверхностная фильтрация

Если загрязняющие частицы больше чем поры, то они задерживаются на поверхности фильтрующего материала.
Глубинная фильтрация

В отличие от фильтроэлементов поверхностного типа фильтрации, глубинные фильтроэлементы используют всю толщину слоя фильтроматериала, состоящего из тончайших, переплетенных боросиликатных волокон, образующих сложную лабиринтную систему. Такая структура фильтрующего материала позволяет задерживать загрязнения значительно меньшего размера, чем расстояние между волокон.

В фильтроэлементах Ultrafilter фильтрующий материал гофрирован, т.е. свернут «в гармошку», что в несколько раз увеличивает площадь его поверхности, по сравнению с обычным, плоско обернутым вокруг опорного каркаса фильтроэлемента материалом.

Обычным направлением движения фильтруемой среды в глубинных фильтрах является «изнутри - наружу». По мере движения через слой фильтроматериала, мельчайшие капли воды и масла коалесцируются, т.е. объединяются между собой, образуя большие по размеру капли. На внешней стороне фильтроэлемента размещен дренажный чулок из пенополиуретана, функция которого - перенести капли конденсата в нижнюю часть корпуса фильтра с минимальной их потерей.

Рис. 24: Высокоэффективный фильтр, задерживающий 99,99% частиц размером 0,01 мкм.

1: кольцо из пластика или металла;

2: борно-силикатный стекловолокнистый слой;

3: внутренняя поддерживающая стальная сетка;

4: Пенополиуретановый чулок
Высокоэффективная фильтрация
Для высокоэффективной фильтрации сжатого воздуха наиболее популярен боро-силикатный волокнистый материал. При использовании этих фильтров, остаточное содержание масла может быть снижено до 0,01 мг/м3. Если дополнительно используются слои активированного угля, то уровень остаточного содержания масла снижается до 0,003 мг/м3.

Информация об условиях эксплуатации, требуемом качестве и объемного расхода сжатого воздуха необходима для выбора фильтрующего материала и соответствующих типов и систем фильтрации.

Главным критерием для выбора соответствующего размера фильтра является температура в точке установки, расход (объёмный расход) и рабочее давление сжатого воздуха.

Объёмные расходы для фильтров, которые приводятся в инструкциях производителей, всегда соответствуют определённому давлению (7 бар изб.). При изменении рабочего давления, максимальный объёмный расход воздуха, проходящего через фильтр, также может измениться. Уменьшение или увеличение расхода может быть легко определено при помощи коэффициентов пересчёта. Обычно их можно найти в документации производителя.

При температуре +30ºС, количество частиц масла, проходящих через фильтр, увеличивается в 5 раз, по сравнению с температурой +20ºС. При изменении температуры с +20ºС до +40ºС, их количество увеличивается в 10 раз. По этой причине вы должны обратить внимание, что микро и субмикрофильтры устанавливаются в местах, где температура сжатого воздуха настолько низкая, насколько это возможно.
2.8. Удаление конденсата
Сброс конденсата
Конденсат в сжатом воздухе после рефрижераторных осушителей, фильтров, осушителей и систем трубопроводов агрессивен, в основном, вследствие содержания большого количества масла и частиц грязи. Удаление этого конденсата из системы сжатого воздуха представляет определённые проблемы для пользователя. Плавающий на поверхности конденсат может прикипать; следовательно, не сливаться вместе с обычным конденсатом. В некоторых случаях, он постоянно удаляется продуванием дорогостоящим сжатым воздухом.

Функционирование электромагнитных клапанов с временным управлением, не всегда надёжно. Удаление конденсата, которое устанавливается только в определённое время, не соответствует фактическому уровню накопления конденсата, он может вызвать значительные потери сжатого воздуха и, соответственно, большие энергетические затраты.

Рис. 25: Конденсатоотводчик с электронным контролем уровня конденсата.
По этим причинам конденсатоотводчики с электронным контролем уровня стали наиболее популярными в технологии сжатия воздуха. Эти конденсатоотводчики накапливают конденсат в ёмкостях без движущихся частей и, следовательно, работают без износа.

В конденсатоотводчиках с электронным контролем уровня капли конденсата через входное отверстие попадают в ёмкость. При наполнении ёмкости до максимума емкостной датчик уровня посылает сигнал электромагнитному клапану. Он открывает отводящую трубу и конденсат сбрасывается. Клапан остаётся открытым только во время слива конденсата. Следовательно, исключаются потери сжатого воздуха.

В специальных исполнениях конденсатоотводчики также могут использоваться для удаления агрессивного конденсата (который например образуется в безмасляных компрессорах сухого сжатия), для рабочих давлений до 400 бар, для работы при отрицательных температурах и во взрывоопасных областях применения.
Сепараторы для разделения на масло и воду
Отводимый конденсат содержит остаточные количества масла в диапазоне от 1000 до 10000 мг/л. Действующие правила предписывают очищать маслосодержащую воду в соответствии с экологическими нормами. Согласно им, разбавление для уменьшения концентрации вредных веществ недопустимо. Следовательно, маслосодержащий конденсат должен быть очищен таким образом, чтобы содержание масла в воде, выходящей из сепаратора, не превышало допустимых значений.

Существует два основных способа выполнить требования по экологическим нормам: вывоз или очистка. Очистка должна выполняться, если вывоз маслосодержащего конденсата экономически невыгоден.

Менее дорогостоящая альтернатива очистки конденсата – использование сепаратора для разделения на масло и воду. При этом конденсат накапливается в ёмкости сепаратора; загрязняющие частицы, содержащиеся в конденсате, накапливаются в съёмных ёмкостях. Конденсат разделяется в ёмкости сепаратора при помощи силы тяжести и транспортируется через систему фильтров, состоящую из гидрофобного фильтра предварительной фильтрации и адсорбционного фильтра из активированного угля. Масло, которое постепенно накапливается на поверхности, удаляется через сливное отверстие в канистру.

Продолжительность утилизации активированным углем сильно зависит от степени дисперсности и эмульсации масла содержащегося в воде. В свою очередь, это в основном зависит от конструкции компрессора, типа используемого масла и утилизируемого конденсата.

Рис. 26: Функциональная схема сепаратора для разделения на масло и воду.
Обычные сепараторы для разделения на масло и воду не способны разделять устойчивые эмульсии. Устойчивые эмульсии могут образовываться при высоких температурах сжатия, при использовании плохо деэмульгированных компрессорных масел, а также при использовании вызывающих образование устойчивых эмульсий химических веществ, попадающих во всасываемый воздух. Эти стойкие эмульсии необходимо очищать специальными методами.

Должна быть картинка UF
2.9. Распределение сжатого воздуха
Ресиверы сжатого воздуха
Машины и инструменты, приводимые в действие сжатым воздухом, требуют постоянного давления для безотказной эксплуатации. Это достигается при использовании правильно подобранных ресиверов сжатого воздуха. Ресиверы сначала, снаружи и внутри, покрываются грунтовкой и гальванизируются снаружи; они могут быть вертикальными или горизонтальными (см. рис. 27).

Рис. 27: Вертикальный ресивер сжатого воздуха.
Они выполняют следующие функции:

Накапливают сжатый воздух

Компрессор постепенно накапливает объём сжатого воздуха в ресивере; это компенсирует переменный расход сжатого воздуха в линии, таким образом, снижается число циклов включения / отключения компрессора.

Демпфирование пульсаций

Объёмные компрессоры, особенно поршневые компрессоры, вызывают пульсацию потока сжатого воздуха, которая демпфируется объёмом ресивера.

Удаление конденсата

Вследствие охлаждения сжатого воздуха на стенках ресивера образуется конденсат, который накапливается в его нижней части и может быть затем без проблем удалён.

Допустимое число включений/выключений компрессора зависит от мощности электродвигателя (см. табл. 3).

Номинальная мощность в кВт	Допустимое число включений в час
4 – 11	55 – 40
15 – 30	30 – 15
37 – 75	12 – 6
90 – 250	5 – 2

Табл. 3: Частота включений компрессоров в зависимости от мощности приводного электродвигателя.
Определение размера ресивера
Следующая формула позволяет приблизительно рассчитать размер ресивера. Для многокомпрессорных систем она рассчитывается для максимально нагруженного компрессора:

где:

V=объём ресивера сжатого воздуха в м3

Vэф=объёмный расход в м3/час (ISO 1217)

Ра=атмосферное давление в барах

Zs=частота включений (в час)

Δр=перепад давлений в барах

Пример:

=240 м3/час = 4 м3/мин

=1 бар

=15

=2 бар

В случае если стандартного ресивера рассчитанного объёма не существует, выберите ближайший больший по размеру ресивер. Эта формула применима для компрессоров, не имеющих режима холостого хода, то есть поршневых компрессоров. Компрессорные агрегаты с режимом холостого хода, такие как винтовые компрессоры, обычно могут работать с небольшим ресивером. Рекомендуется, тем не менее, предусмотреть определённый объём запаса сжатого воздуха при пульсациях расхода воздуха, которые обычно имеют место в промышленных сетях сжатого воздуха. Вышеприведенная формула также может быть применена для винтовых компрессорных установок, но можно пользоваться более простым методом:

объем ресивера (л) = минутная производительность компрессора х 30%.

ВАЖНО: Большие пульсации расхода сжатого воздуха и большие отличия таких пульсаций от производительности компрессора (-ов), требуют ресивера большего объёма.
Пример.

Определите, за какое время винтовой компрессор с Рмаx = 8 бар (изб) и производительностью V = 200 л/мин накачает ресивер объемом 100 л до давления 8 бар.

Вариант 1.

Если вы читали невнимательно, вы получите такой, казалось бы, очевидный, но абсолютно неправильный ответ:

t = V / Vресивера = 100 / 200 = 0,5(мин).
Вариант 2.

Если вы усвоили кое-что из прочитанного, то получите:

t = 100 x 9 / 200 = 4,5 мин

Как видите, игнорирование теории может привести к ошибке более, чем в 9 раз!

Нормы для ресиверов сжатого воздуха
В России, при установке, эксплуатации и обслуживании воздушных ресиверов надлежит руководствоваться актуальной редакцией «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», и указаниями, содержащимися в паспорте и иной документации ресивера. В Правилах содержатся и указания на то, на какие типы сосудов, работающих под давлением, они не распространяются.

Вышеупомянутые Правила распространяются на большую часть используемых в промышленности воздушных ресиверов. Однако, некоторые ресиверы (воздухосборники), помимо собственно соответствия Правилам их устройства и эксплуатационных процедур, должны быть также и зарегестрированны в органах Госгортехнадзора.

НЕ подлежат регистрации, в соответствии с п. 6.2.2. Правил некоторые типы сосудов, работающих под давлением, в том числе:

- сосуды 1-й группы работающие при температуре стенки не выше 200 °С, у которых произведение давления в МПа (кгс/см²) на вместимость в м³ (литрах) не превышает 0,05 (500).

- сосуды 2, 3 и 4-х групп работающие при указанной выше температуре, у которых произведение давления в МПа (кгс/см²) на вместимость в м³ (литрах) не превышает 1,0 (10000)

Например, обычный в России 900-литровый, 11-барный ресивер 4-ой группы НЕ подлежит регистрации, потому что произведение его давления в кгс/см² (11) на вместимость в литрах (900) составляет 9900, что, как мы видим, не больше 10000.
2.10. Трубопроводы
При централизованном снабжении сжатым воздухом необходима установка системы трубопроводов, для снабжения сжатым воздухом отдельных потребителей. Функционирование трубопроводной сети обеспечивает сжатым воздухом потребителей

в достаточном количестве,

необходимого давления,

необходимого качества,

с наименьшими возможными потерями давления,

безопасно

и дёшево.
Конструкция трубопроводной сети
Рекомендуется, чтобы трубопроводная сеть сжатого воздуха была разделена на отдельные участки (см. рис. 28).

Трубопроводная сеть сжатого воздуха начинается от компрессорной станции с напорной линии, которая соединяет компрессор с осушителем, ресивером сжатого воздуха и фильтрами. Перепад давления в напорной линии не должен превышать 0,04 бар, без учёта фильтров, арматуры и т.д.

Рис. 28: Схема трубопроводной сети сжатого воздуха.

1: Кольцевая линия;

2: напорная линия;

3: ответвление;

4: слив конденсата;

5: присоединённые потребители
Распределительная линия соединяется с напорной линией, снабжение потребителей сжатым воздухом осуществляется по ответвлённой/кольцевой линии.

Ответвлённые линии начинаются от распределительной линии, проходят через помещения/цеха и заканчиваются в определённом месте. Их преимуществом является то, что они требуют меньшего количества труб, чем кольцевые линии, только исходя из расстояния до потребителя. С другой стороны, отдельные участки кольцевых линий, которые образуют распределительное кольцо, могут блокироваться, при гарантированном снабжении сжатым воздухом других участков. Для кольцевой линии требуются трубы с небольшим условным проходом.

Перепад давления в распределительной линии не должен превышать 0,03 бар. На случай образования конденсата трубопровод должен иметь максимальный наклон к нижней точке 5º для сбора и удаления конденсата – это равно понижению уровня на 9 мм на каждый метр длины трубы.

Трубопровод может быть смонтирован на стене при помощи кронштейнов для крепления труб или подвешен под потолком при использовании резьбовых тяг или хомутов. Для проведения ремонта или демонтажа на отдельные участки рекомендуется, чтобы было предусмотрено достаточное количество запорной арматуры, для того чтобы изолировать участки трубопровода от всей системы.

Соедините ответвлённые линии трубопроводов с распределительной линией; это обеспечит непосредственное снабжение потребителей. Арматура и соединительные принадлежности, используемые для этой цели (см. стр. 32).

Перепад давления в соединительных линиях не должен превышать 0,03 бар. Для того чтобы в соединительных линиях не образовывался конденсат, рекомендуется, чтобы все врезки имели S-образную форму (см. рис).

Хотя этого не требуется в том случае, когда по трубопроводам транспортируется уже осушенный воздух, трубопроводы всё равно должны устанавливаться таким образом из соображении безопасности.

В промышленности часто используют трубы размер DN 25 (равный 1 дюйму) или больший, так как использование этих труб даёт выигрыш в стоимости и простоту монтажа, благодаря их маленьким размерам. Следовательно, для потребителей с расходом сжатого воздуха до 1800 л/мин, номинальная длина трубопроводов должна составлять до 10 м, чтобы перепад давлений не превышал установленных значений.

Таблица 4 приводит соотношения между перепадом давления и объёмным расходом для труб диаметром 25 мм и номинальной длины 10 м.

Объёмный расход в л/мин	Перепад давления в барах
600	0,005
1,200	0,02
1,800	0,04

Табл.4:Соотношения между перепадом давления и объёмным расходом.
Перепад давления происходит вследствие:

слишком малого условного прохода трубопровода

препятствий для движения потока в трубопроводе

шероховатости стенок трубопровода

утечек.

При использовании старых или вновь возводимых сетей следует учитывать, что потери давления при транспортировке сжатого воздуха напрямую зависят от диаметров трубопроводов, местных гидравлических сопротивлений, утечек сжатого воздуха, а также многих других факторов. Именно поэтому, на компрессорной станции требуется поддерживать более высокое давление, чтобы обеспечить необходимое рабочее давление у потребителя. Совсем избавиться от потерь данного типа невозможно, но их можно максимально минимизировать.

Поток может быть ламинарным (равномерным, идеальным) или турбулентным (с различными и динамично меняющимися векторами движения). В реальности, в системах сжатого воздуха всегда существуют только турбулентные потоки.

Основными, интересными с нашей точки зрения, особенностями ламинарного потока является низкий перепад давления (положительный эффект) и низкий теплообмен газа и стенок трубопровода (в разных случаях может иметь как негативный, так и позитивный эффект).

Особенностями турбулентного потока является высокое падение давления и высокая же способность к теплообмену.

Утечки в распределительной линии или в местах соединений с потребителем приводят к большим потерям. Негерметичность в таких местах как патрубки вызывает утечки воздуха с большими скоростями. Сам поток выходящего таким образом воздуха не представляет непосредственной опасности и не требует обычно срочных мер по устранению, как например, в случае утечки в водопроводе.

Увеличение необходимого объёмного расхода, вызванного утечками, существенно повышает энергетические затраты на производство сжатого воздуха. Таблица 5 даёт наглядное представление о масштабах энергетических затрат, вызванных утечками.

Диаметр отверстия (мм)	Макс. расход утечки при 7 барах (л/сек)	Энергетические затраты (руб/год)
1	1,2	6000
2	5	24000
3	11,2	53250
4	19,8	93750
6	44,6	210000
10	124	592500

Табл. 5: Энергетические затраты, вызванные утечками при 8000 часах эксплуатации/год и 1,5 руб/КВт.
Объём утечек в системе сжатого воздуха может быть легко измерен по падению давления в ресивере сжатого воздуха. При этом может быть зафиксировано время, за которое давление снижается, например, на 1 бар. Во время проведения замера ресивер не должен снабжаться сжатым воздухом.

Допуская, что сжатый воздух вытекает изотермически, объём утечек в системе сжатого воздуха может быть приблизительно вычислен по следующей формуле:

где

Vутеч = Объём утечек в л/мин

Vресив = Объём ресивера сжатого воздуха в л

Рнач = Начальное давление в ресивере в барах

Ркон = Конечное давление в ресивере в барах

t = Замеренное время в минутах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 15

	Техническая документация агрегат дополнительного сжатия Поставляемый компрессорный агрегат предназначен исключительно для сжатия воздуха		Техническая документация агрегат дополнительного сжатия Поставляемый компрессорный агрегат предназначен исключительно для сжатия воздуха
	Руководство пользователя Видеорегистраторы Tigris 200-й серии В данной серии регистраторов установлена операционная система Linux и используется прогрессивный формат сжатия видео H. 264, для...		Увлажнитель-очиститель воздуха Поздравляем Вас с покупкой «мойки воздуха» air-o-swiss 1355N. Использование увлажнителя значительно улучшит качество воздуха а Вашем...
	Руководство по эксплуатации газовый генератор горячего воздуха Генераторы горячего воздуха, о которых идет речь в этом руководстве, должны применяться исключительно на открытом воздухе или в помещениях...		Инструкция по эксплуатации регулятора расхода воздуха ррв1 в системе вентиляции версия 2016 01 Ррв1 это регулятор расхода воздуха, предназначенный для автоматического поддержания скорости расхода воздуха в системе вентиляции,...
	П аровый увлажнитель воздуха Через влажную капиллярную ткань проходит сухой воздух, и, уже увлажненным возвращается в помещение. Кроме того, при этом происходит...		Техническое задание на поставку передвижного механического фильтра очистки воздуха Цель приобретения товара: для очистки загрязненного воздуха на сварочных постах от сварочного аэрозоля, а также для очистки воздуха...
	Трактор t 1 2 Техническая спецификация Фильтр очистки воздуха с сменным сухим элементом и системой предварительной очистки воздуха от загрязненных частиц		Инструкция по пользованию Измерение скорости потока воздуха Вычисление объёма воздуха в потоке (кубические футы в минуту, кубометры в минуту)
	Руководство по эксплуатации генераторов горячего воздуха Мы очень рады, что вы сдели выбор в пользу новейших систем горячего воздуха от Ermaf		Модель и ее обозначение согласно стандартной карты Фильтр очистки воздуха с сменным сухим элементом и системой предварительной очистки воздуха от загрязненных частиц
	Обслуживание главного двигателя в холодном состоянии На номинальной нагрузке давление продувочного воздуха составляет 1,94 бара. Режим минимальных нагрузок обеспечивается двумя электровоздуходувками,...		Методические рекомендации по осуществлению государственного надзора... Федеральной службы по надзору в сфере природопользования, повышения качества проведения мероприятий по надзору в области охраны атмосферного...
	Реферата: «Система пуска тракторного дизеля» При этом частота вращения вала должна быть доведена до некоторой величины,обеспечивающей удовлетворительное протекание процессов...		Инструкция по эксплуатации Увлажнитель воздуха «СуперФог» (SuperFog) Вы приобрели ультразвуковой увлажнитель «СуперФог», предназначенный для увлажнения воздуха в помещениях, террариумах, теплицах, зимних...

Ринципы сжатия воздуха

Похожие: