В процессе расчета компрессорной установки необходимо принять ряд решений для того, чтобы система отвечала требованиям потребителя, была экономичной в эксплуатации и пригодной к дальнейшему расширению. Определяющим фактором при расчетах является оборудование или процесс, потребляющие сжатый воздух. Поэтому чтобы получить надежную основу для про- должения расчетов параметров, следует начинать с их описания. При расчетах нужно вычислить или оценить потребление воздуха, резерв производительности, предусмотреть возможность расширения установки в будущем. Рабочее давление — решающий фактор, так как оно оказывает значительное влияние на потребление энергии. Иногда оказывается экономически более выгодным использовать для различных диапазонов давлений разные компрессоры. Качество сжатого воздуха — уже не только вопрос содержания водяного пара, но во все большей степени связано с охраной окружающей среды. Запах и содержание микроорганизмов также являются важными факторами, негативно влияющими на качество продукции, процент брака, произ- водственные условия и внешнюю среду. При решении вопроса, будет ли управление компрессорной установкой централизованнным или децентрализованным, учитываются требования к свободному пространству и возможному в будущем расширению установки. С экономической и экологической точек зрения исследование возможности рекуперации энергии на начальном этапе становится все более важным, поскольку предполагает очень быструю отдачу капиталовложений. При проектировании компрессорных установок очень важно проанализировать все эти аспекты не только для текущих потребностей, но и будущих. Только в этом случае становится возможным спроектировать установку, обладающую значительной гибкостью.
Необходимое рабочее давление определяется производящим сжатый воздух оборудованием, являющимся частью установки. Рабочее давление зависит не только от давления компрессора, но также и от конструкции системы сжатого воздуха с ее трубопроводами, клапанами, осушителями сжатого воздуха, фильтрами и т.д. Для оборудования различных типов в системе может потребоваться разное давление. Обычно давление установки определяется самым высоким требуемым давлением, а остальное оборудование оснащается редукционными клапанами на месте потребления сжатого воздуха. В экстремальных случаях этот способ оказывается неэкономичным, и тогда для специальных задач можно устанавливать отдельные компрессоры. Нужно также учитывать, что с увеличением потока быстро падает давление. Если ожидаются изменения расхода сжатого воздуха, то по экономическим соображениям следует приспособить установку к этим условиям. Падение давления на фильтрах и специальных пылезащитных фильтрах вначале невелико, но со временем фильтры засоряются и требуют замены при определенном падении давления, и это тоже нужно учитывать при проведении расчетов. Регулирование производительности компрессора также приводит к колебаниям давления, что также должно учитываться в расчетах. Расчеты лучше систематизировать, как показано в следующем примере:
Давление, которое должен производить компрессор, определяется главным образом конечным пользователем и падением давления между компрессором и потребителем. Рабочее давление компрессора, таким образом, можно получить, добавив к требующемуся давлению значение падения давления в системе (см. пример).
Номинальное потребление сжатого возду- ха определяется его потребителями. Оно вычисляется суммированием потребления воздуха всеми пневматическими инстру- ментами и подключенным технологиче- ским оборудованием, учитывая коэффици- ент использования, который определяется опытным путем. Нужно также учесть утеч- ки, износ и возможные изменения потреб- ления сжатого воздуха в будущем. Простым способом определения текуще- го и будущего потребления сжатого воздуха является сложение расходов сжатого возду- ха всего присоединенного оборудования с учетом коэффициента использования. Для проведения такого расчета необхо- дим перечень оборудования, потребляю- щего сжатый воздух, дополненный предпо- лагаемыми коэффициентами использова- ния и параметрами потребления (сжатого воздуха). Если данных о потреблении сжа- того воздуха или коэффициентах использо- вания не имеется, можно использовать стандартные значения. Определение коэф- фициента использования для различных инструментов не всегда простое дело. В этом случае расчетные значения лучше сравнивать с измеренным потреблением аналогичного оборудования. Например, такие большие потребители энергии, как шлифовальные станки или пе- скоструйные машины, зачастую непрерыв- но работают достаточно продолжительное время (3–10 мин), несмотря на низкий об- щий коэффициент использования. Это не соответствует повторно-кратковременно- му режиму, и поэтому для расчета суммар- ного максимального потребления сжатого воздуха нужно определить, сколько машин будут работать одновременно. На деле производительность компрес- сора можно определить как суммарное но- минальное потребление сжатого воздуха. Собственная производительность ком-прессора должна покрывать потребление сжатого воздуха. Расчетная резервная мощность определяется в первую очередь потерей продукции, которая может про- изойти при нарушении подачи сжатого воздуха. Количество компрессоров и их размеры определяются главным образом заданными параметрами гибкости системы, применяе- мой системой управления и эффективно- стью использования энергии. В установках, в которых по экономическим причинам только один компрессор обеспечивает все питание сжатым воздухом, система должна быть готова к быстрому подключению пере- движного компрессора в связи с техниче-ским обслуживанием. В этом случае старый компрессор, находящийся в резерве, может использоваться в качестве недорогого ис- точника воздуха.
Анализ производственного процесса выявляет ключевые параметры потребления сжатого воздуха и создает основу для оценки количества сжатого воздуха, которое лучше произвести. Большинство промышленных компаний непрерывно развиваются, а это означает, что потребление сжатого воздуха тоже изменяется. Поэтому важно иметь снабжение воздухом, основанное на текущих условиях потребления, изначально предусмотреть возможность расширения компрессорной установки. Анализ производственного процесса включает в себя измерение эксплуатацион- ных параметров, по возможности дополненное наблюдением за работой имеющейся компрессорной установки на протяжении соответствующего периода времени. Этот анализ должен проводиться по меньшей мере рабочую неделю, в период, выбранный с осторожностью, чтобы получить надежную картину типичного профиля потребления. Накопленные данные также дают возможность моделировать различные принимаемые меры, изменения в работе компрессора, проанализировать их вклад в общую экономичность установки. Такие факторы, как время работы под нагрузкой и время разгрузки, тоже имеют отношение к общей оценке работы компрессора. Они служат основой для вычисления коэффициента загрузки компрессора, который нельзя непосредственно считать со счетчика наработки часов, и расчета потребления сжатого воздуха на протяжении дня или рабочей недели. Анализ производственного процесса также позволяет также оценить возможную рекуперацию энергии. Зачастую можно рекуперировать более 90% поставляемой энергии. Кроме того, анализ может дать ответ на вопрос о параметрах установки, а также о режиме ее работы. Например, рабочее давление часто можно уменьшать в определенное время, систему управления можно модифицировать, чтобы улучшить использование компрессора при изменениях количества производимой продукции. Другим важным фактором является проверка на отсутствие утечек. Для производства сжатого воздуха в малых количествах в ночные часы и в выходные дни следует рассмотреть целесообразность установки небольшого компрессора, который будет покрывать эту потребность.
Существует несколько факторов, которые влияют на выбор между одним большим или несколькими меньшими компрессорами, обеспечивающими одно и то же потребление сжатого воздуха. Например, размер убытков, вызванных остановкой производственного процесса, колебания в сети электропитания, изменения нагрузки, стоимость системы сжатого воздуха и имеющаяся в распоряжении площадь.
В большинстве случаев выбирается централизованная компрессорная установка, так как она дешевле, чем несколько компрессоров, размещенных на местах потребления сжатого воздуха. Компрессоры в составе компрессорной станции могут быть эффективно взаимосвязаны, что уменьшает потребление энергии. Центральная установка требует меньше расходов на текущий контроль и техническое обслуживание, а также предоставляет лучшие условия для рекуперации энергии. Общая необходимая площадь для размещения такой установки меньше. Фильтры, охладители, другое вспомогательное оборудование и воздухозаборник могут быть оптимально подобраны и установлены. Легче обеспечить шумоизоляцию. Для увеличения эффективности централизованной системы, состоящей из нескольких разных по мощности компрессоров, можно установить заданную последовательность включения компрессоров. Одному большому копмрессору сложнее отвечать на большие изменения потребления сжатого воздуха без падения эффективности. Например, системы с одним большим компрессором часто дополняются малым компрессором, используемым в ночную смену или в выходные дни. Другим заслуживающим внимания фактором является воздействие, оказываемое запуском крупного электродвигателя, на сеть электропитания.
Система с несколькими децентрализованными компрессорами позволяет создать более простую и небольшую систему сжатого воздуха. К недостаткам децентрализованных компрессоров относятся сложности внутрисистемного согласования подачи сжатого воздуха, высокая стоимость, больший объем работ по техническому обслуживанию, а также то, что сложнее обеспечить резервную производительность. Децентрализованные компрессоры могут использоваться для поддержания давления в системе с большим падением давления в период, когда для промежуточных технологических процессов требуется большое количество сжатого воздуха. Альтернативой в случае чрезвычайно коротких пиков потребления является размещение в стра- тегически важных местах буферных емкостей (воздушных ресиверов). Установка или здание, которые снабжаются сжатым воздухом из централи и в определенные периоды времени являются единственными потребителями сжатого воздуха, могут быть отделены от централи и запитаны от собственного компрессора. Преимущество такого способа заключается в том, что можно избежать «подпитки» утечек в оставшейся части системы, а также в том, что местный компрессор можно приспособить к меньшему потреблению сжатого воздуха.
По мере увеличения высоты над уровнем моря давление и температура окружающего воздуха снижаются. Это оказывает воздействие на степень повышения давления в компрессоре и присоединенном оборудовании, что на практике означает влияние на мощность и потребление сжатого воздуха. В то же время эти изменения влияют на номинальную мощность электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания. Следует также определить влияние условий окружающей среды на конечного потребителя. Что вам требуется: определенный удельный массовый расход, например, для технологического процесса или объемный расход? Какие параметры используются для расчета компрессорной установки: абсолютное давление или избыточное давление? Важна ли температура сжатого воздуха? Все это создает различные условия (и сложности) для расчета компрессорной установки, предназначенной для работы на большой высоте. Если у вас возникают сомнения, лучше обратиться за консультацией к производителям оборудования.
Для того чтобы правильно выбрать компрессор, когда условия окружающей среды отличаются от указанных в спецификации, следует учитывать следующие факторы:
• высотунад уровнем моря или давление воздуха на этой высоте
• температуру окружающей среды
• влажность
• температуру охлаждающей среды
• тип компрессора
• источник питания
Эти факторы прежде всего воздейству- ют на следующие параметры:
• максимальное рабочее давление
• производительность
• потребление энергии
• требования к охлаждению
Наиболее важным фактором является изменение давления на входе на большой высоте. Это означает, например, что для компрессора со степенью повышения давления 8,0 на уровне моря, степень повышения давления на высоте 3000 м составит 11,1 (если рабочее давление остается постоянным). Это влияет на кпд, а следовательно, и на потребление энергии. Степень этого влияния зависит от типа компрессора и его конструкции, как показано в таблице 3:6. Температура окружающей среды, влажность и температура охлаждающей среды взаимодействуют и в разной степени сказываются на производительности, в зависимости от того, одна ступень сжатия или много, динамический это компрессор или объемный.
Разреженность воздуха на большой высоте ухудшает охлаждение электродвигателя. Стандартные двигатели могут работать без ухудшения номинальных параметров на высоте до 1000 м при температуре воздуха 40°С. Приведенная выше таблица 3:7 может использоваться в качестве руководства при установке стандартных двигателей на больших высотах. Обратите внимание, что для некоторых типов компрессоров на большой высоте мощность двигателя уменьшается быстрее требуемой мощности на валу компрессора.
Снижение давления воздуха, повышение температуры и снижение влажности уменьшают содержание кислорода во всасываемом воздухе и тем самым уменьшают мощность двигателя. Степень уменьшения мощности на валу зависит от типа двигателя, как показано в таблице 3:8. Влажность играет меньшую роль (<1% на 1000 м), когда температура падает ниже 30 °С. Обратите внимание на то, что мощность двигателя падает быстрее требуемой мощности на валу компрессора. Это означает, что для каждой из комбинаций компрессор/двигатель существует максимальная высота, на которой возможна эксплуатация. В общем, следует доверить расчет и определение специфических параметров компрессора, двигателя, пневматического обо- рудования соответствующим поставщикам.
Если вы не нашли свой город в списке, то для вас действует номер 8 (800) 500-25-94 (звонок по России бесплатный).
Компания «КрафтМаркет24» осуществляет доставку товаров по всей России.
Ниже Вы можете ознакомиться с условиями нашей работы.
