Расчет системы воздухоснабжения промышленного объекта (стр. 5 из 7)
С другой стороны полная очистка сжатого воздуха в большинстве случаев экономически нецелесообразна, так как связана со значительными затратами энергии и труда. Поэтому наиболее часто на промышленных объектах используется средняя очистка воздуха, при которой улавливается мелкая пыль от 10 мкм и выше.
Устройства для очистки поступающего воздуха от достаточно крупной пыли (свыше 100 мкм) обычно компонуются вместе с фильтрами в единую фильтр-камеру. Она представляет собой железобетонное помещение, включающее в себя воздухоприемник в виде раструба или окна с жалюзи, пылевой или пылеосадочной камеры и собственно фильтра.
Отмеченные выше устройства грубой очистки устанавливают при размещении ПЭС в местности с большой запыленностью наружного воздуха с целью разгрузки фильтров тонкой и средней очистки.
Для очистки воздуха и газов от механических примесей и пыли на всасывающих трубопроводах компрессоров устанавливаются фильтры самых различных конструкций. Выбор типа воздушного фильтра и его устройства зависит от количества перерабатываемого воздуха, вида и степени загрязненности атмосферного воздуха. Компоненты загрязнения воздуха можно разделить на группы: загрязнения в виде воды, масел, кислот, щелочей; в виде твердых и газообразных компонентов.
Практически все компоненты загрязнений попадают в пневматическую сеть при работе поршневых компрессоров, проникая в его рабочую полость между поршневыми маслосъемными кольцами и стенками цилиндра.
Наиболее распространенными загрязнениями являются твердые, которые подразделяются на несколько видов:
1. Примеси металлического происхождения - стружка, окалина, продукты коррозии - в основном появляются в пневмосистемах в результате износа движущихся деталей компрессора.
2. Неорганические примеси - производственная пыль, песок, абразивы и притирочные материалы.
3. Органические примеси - органическая пыль, сажа, графит, частицы резины, волокна, смолы, краски - появляются в результате износа элементов уплотнений, истирания материалов фильтров и шлангов.
Механическое и химическое воздействия на пневмосистемы содержащихся в воздухе загрязнений приводят к снижению производительности компрессорных установок, к преждевременному износу и остановке на ремонт дорогостоящего оборудования. Механическое воздействие загрязнений проявляется в виде закупорки различных отверстий влагой и механическими частицами; в смывании смазки; в повреждении рабочих поверхностей клапанов, мембран, золотников; в износе и заклинивании трущихся поверхностей. Наличие масла в воздухе усиливает процесс закупоривания различных отверстий и сопел механическими частицами, а пары масла в смеси с воздухом при определенных условиях образуют взрывоопасную смесь.
Химическое воздействие загрязнений проявляется в коррозии металлических и разрушении резиновых элементов пневмосистем парами кислот, щелочей и других компонентов.
Попадание в пневмолинии воды, льда также приводит к уменьшению проходных сечений, а иногда и к гидравлическим ударам.
Для очистки от твердых загрязнений и воды применяются два способа использование для отделения крупных частиц силовых полей ( инерционного, электростатического, гравитационного) и пропуск воздуха через пористую перегородку для фильтрации мелких частиц.
Для отделения газообразных загрязнений применяется процесс вымораживания соответствующего газообразного компонента (в теплообменниках), химическое поглощение и адсорбция в специальных установках при низких температурах.
По конструктивному исполнению фильтры делятся на рулонные, ячейковые и самоочищающиеся.
Достаточно широко для очистки атмосферного воздуха от механических примесей (10 -100 мкм и выше) применяются масляные воздушные фильтры. Для повышения эффективности улавливания крупных частиц фильтры этого типа смачиваются малоиспаряющимися вязкими жидкостями (в основном это нефтяные масла: висциновое, трансформаторное или веретенное).
Выбираем фильтры типа Кд 120 следующих параметров (см. таблицу 5.1)
Таблица 5.1
| Наименование фильтра | Номинальная пропускная способность | Площадь входного сечения фильтра, м2 | Полезная емкость масляной ванны, л |
| Кд 120 | 33,33 | 10,9 | 590 |
5.2 Выбор влагомаслоотделителей
Влагомаслоотделители (ВМО), устанавливаемые за концевыми воздухоохладителями, предназначены для удаления масла и влаги, содержащихся в потоке сжатого воздуха. Загрязнение воздуха маслом происходит при попадании смазки в цилиндры поршневых, ротационных и пластинчатых компрессоров.
В сжатом воздухе масло, как и влага, содержится в виде капель и паров. Частичное испарение жидких фракций происходит вследствие увеличения температуры газа при сжатии. Попадание паров масел в сжатый воздух опасно образованием взрывчатых смесей.
Очистка газа от воды и масел в парообразном состоянии - задача весьма сложная, значительно легче решить эту проблему, если отделяемые компоненты находятся в жидком состоянии. Для конденсации паров влаги и масел используют охлаждение воздуха в промежуточных и концевых холодильниках. Отделение конденсата выполняется с помощью влагомаслоотделителей, действие которых главным образом основано на инерционном сепарировании масляных и водяных капель, обладающих плотностью, значительно превышающей плотность газа.
Отделение капель влаги и масла от газа можно осуществлять несколькими способами, которые в реальных установках применяются самостоятельно или в различных сочетаниях: использование центробежных сил при создании вращательного движения потока газа, падение скорости при динамическом ударе потока сжатого воздуха о перегородки устройства с использованием резких изменений направления газообразного потока; оседание капелек влаги и масла на пористой поверхности при фильтрации потока газа; пропуск потока сжатого воздуха через специальные поглотители -адсорбенты (активированный уголь, едкий натр и другие).
При использовании многоступенчатого сжатия в поршневых компрессорах влагомаслоотделители встраиваются в воздухоохладители, устанавливаемые между ступенями. После четвертой ступени и выше ВМО выполняют в виде отдельных аппаратов.
Размеры влагомаслоотделителей для более полного отделения масла и влаги определяются из условий, по которым скорость восходящего потока в устройстве не должна превышать 1 м/с при давлениях до 1 МПа. При более высоких давлениях скорость потока газа в корпусе не должна превышать 0,5 ¸ 0,3 м/с.
Объем влагомаслоотделителей должен быть не менее 2,3 рабочих объемов цилиндра последней ступени компрессора.
Определяем рабочий объем влагомаслоотделителя:
Vвмо = a·˙, м3 (5.1)
где Q0 - объем подачи ступени, предшествующей влагомаслоотделителю, м3/с;
a - коэффициент, равный 0,01 ¸ 0,02 при конечном давлении менее 12 МПа и равный 0,03 при давлении 12 МПа и выше.
Vвмо = 0,015˙
= 0,074 м3Определяем диаметр корпуса влагомаслоотделителя:
dк =
,м,(5.2)где Qк - производительность компрессорной машины, предшествующей влагомаслоотделителю, м3/с;
rн - плотность воздуха при нормальном давлении, кг/м3;
rсж - плотность сжатого воздуха, кг/м3;
n - скорость восходящего потока воздуха в корпусе влагомаслоотделителя (принимаем по указанным выше пределам n = 1 м/с).
Определяем плотность сжатого воздуха:
rсж =
, кг/м3,(5.3)где Рк - давление нагнетания компрессора, Па;
R - газовая постоянная, равная 287,14 Дж/кг0С
Определяем температуру сжатого воздуха:
Тсж = [(tн + 273) + DТ], 0К,(5.4)
где tн - температура на всасывании, 0С;
DТ = 10 ¸25 обусловлена типом системы промежуточного охлаждения ступени компрессора.
Тсж = [(20 + 273) + 10] = 303 0К
rсж =
= 8,45 кг/м3,dк =
= 2,116 м,Определяем диаметры входного и выходного патрубков влагомаслоотделителя:
dп =
, м, (5.5)dк =
= 0,54 м,На основе рассчитанных параметров выбираем ВМО инерционного типа (рис …). Основные размеры влагомаслоотделителя инерционного типа заносим в таблицу 5.2
Таблица 5.2
| dy | d | dI | D | H | L | l | h | m | S | S1 | a | b |
| 600 | 630×8 | 159×4,5 | 1100 | 2200 | 720 | 1015 | 260 | 333 | 6 | 8 | 1480 | 480 |
5.3 Выбор воздухосборников
Воздухосборники применяются для смягчения периодических пульсаций давления, вызываемых работой поршневых компрессоров, а также для аккумулирования и выравнивания давления в воздухопроводе. При определенных условиях в этих устройствах может осуществляться дополнительная сепарация энергоносителя от масла и воды.
Воздушные аккумуляторы обычно устанавливаются в компрессорных установках небольшого давления (0,8 ¸ 1,2 МПа) после концевых холодильников и влагомаслоотделителей на входе в нагнетательную магистраль. Воздухосборник представляет собой стальной сварной цилиндр (рис…). В нижней части емкости предусматривается штуцер диаметром 25¸50 мм для продувки с целью удаления скопившихся конденсата и масла в бак масляных продуктов.