Наиболее распространенный тип приводного двигателя для поршневых компрессоров - электрический. Его преимущества: простота и компактность конструкции, удобство обслуживания, надежность и постоянная готовность к работе, что важно для автоматизации компрессорных станций.
При мощности электродвигателей до 100 кВт предпочитают использовать асинхронные двигатели, преимущественно с короткозамкнутым ротором, для более высоких мощностей - синхронные. Частота вращения вала синхронных машин определяется числом пар полюсов и для принятой частоты переменного тока 50 Гц составляет в мин"1 соответственно: 125; 150; 167; 187; 214, 250; 300; 375, 500; 600; 750;
1000; 1500; 3000. Асинхронные двигатели имеют за счет скольжения частоту вращения ниже синхронной на 2—4%.
Определение параметров воздуха в характерных точках схемы.
Давление на выходе из компрессора будет рассчитываться как
Р5=9,0;
Р1=1.
В остальных точках системы давления находятся как:
P4=P5/e;
Р3=Р2*e;
Р2=Р1*b1.
Найдем значения температуры в характерных точках системы. Изначально принимаем температуру на входе равной 295 К, температура после охладителя первой ступени равной 303,0 К, температуру воздуха после охладителя второй ступени равной 308,0 К. Температуры после первой и второй ступеней найдем из уравнения адиабатного процесса
|
отсюда: |
P2/P1 = (T2/T1)nc/(nc-l);
T2=Tl(P2/Pl)nc/(nc-l);
T4=Tз(P5/P4)nc/(nc-l)
где n - показатель политропы сжатия.
Найдем плотность в основных точках системы :
r = P/(T*R) [кг/м3]
где R - газовая постоянная сухого воздуха R=287 [Дж/(кг*К)]
Результаты вычислений сведены в табл.1.
|
Параметры |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Р[МПа] |
0,101 |
0,3094 |
0,2908 |
0,967 |
0,909 |
|
Т [К] |
295 |
392.9 |
303 |
399,1 |
308 |
|
r [кг/м3] |
1,193 |
2,744 |
3,344 |
8,442 |
10,28 |
Определение основных геометрических размеров цилиндров компрессора.
Диаметры цилиндров и ход поршней, определяющие рабочий объем цилиндров поршневых машин, находят из выражения производительности (подачи) компрессора. Производительность поршневого компрессора определяется условиями на входе в машину по параметрам всасывания первой ступени. Объемная производительность в м3/мин:
Q = i • l0 • lг • lр • lг • Vs • n
Отсюда:
Vs= Q/ i • l0 • lг • lр • lг • n
Vs = 25 / 2 • 0.9554 • 0.98 • 0.98 • 0.9419 • 480 = 0.03013 [м3]
где i - число цилиндров или полостей всасывания первой ступени повышения давления;
l0 - объемный коэффициент первой ступени;
lг - коэффициент герметичности, учитывающий утечки воздуха через впускные клапаны (0,95 - 0,98);
lр - коэффициент давления, учитывающий снижение давления в конце всасывания за счет потерь в клапанах (0,95 - 0,98);
lг - тепловой коэффициент, учитывающий подогрев всасывающего воздуха от горячих стенок цилиндра и клапанов (lг »1,01 - 0,022 • bcn);
Vs - рабочий объем цилиндра, м3;
п - частота вращения вала компрессора, мин-1
Объемный коэффициент ступени определяют по формуле:
l0 = 1 - s(bст1/np-1)
где l0 - коэффициент объема вредного пространства цилиндра,
np - показатель политропы процесса расширения воздуха во вредном пространстве.
Величина коэффициента объема вредного пространства зависит от геометрии цилиндра и конструктивной схемы расположения клапанов. Для клапанов, размещенных в крышках цилиндров s = 0,03 - 0,06; при установке клапанов на боковых поверхностях цилиндров ст = 0,1 - 0,2, Показатель политропы процесса расширения воздуха в первой ступени 1,2-1,25.
Рабочий объем цилиндра Vs = F • S где F - площадь поршня м2, a S - его ход, м. Для ступени, образованной поршнем одного диаметра D, площадь F = 0,785 • D2.
Принимаем Æ цилиндра 400 мм, отсюда найдем ход поршня:
S - Vs / F = 0.03013 / 0,785 • 0.42 = 0.2399 » 0.24 [м]
Диаметр цилиндра и ход поршня первой ступени компрессора находят по его рабочему объему с учетом рекомендаций по величине относительного хода поршня
S=S/D
S = 0.24 / 0.4 = 0.6,
которая для вертикальных бескрейцкопфных машин обычно, составляет 0,5, а для горизонтальных крейцкопфных лежит в пределах 0,6—0,9.
Полученное значение хода поршня согласовывают с величиной средней скорости поршня в м/с
Сm=S * n/30,
Cm =0.24-480 / 30 =3,84 [м/с]
рекомендуемой для компрессора соответствующего типа по условиям допустимых динамических нагрузок на детали машины и определяющей оптимальную частоту вращения вала.
Размеры цилиндров второй и последующих ступеней повышения давления определяют с учетом уменьшения объема воздуха в промежуточном охладителе. Так, при охлаждении воздуха в охладителе первой ступени до температуры, равной температуре на входе в первую ступень, рабочий объем цилиндра второй ступени:
VS2 = F2 • S2 = VS1/ (bст1 • e1)
Vs2 = 0.03013 / (3,094 • 0.94) = 0.01036 [м3]
Диаметр цилиндра второй ступени, также как и первой, находят по рабочему объему в соответствии с конструктивным типом ступени и приведенными выше рекомендациями по величине относительного хода поршня.
DIIст=
S=S/D
S=0.24/0.235= 1.021
Компрессорные установки с поршневыми машинами оснащают воздухосборниками, обеспечивающими выравнивание пульсации давления воздуха перед его подачей к потребителю. Воздухосборник (ресивер) представляет собой толстостенный сосуд цилиндрической формы с выпуклыми днищами обычно вертикального исполнения. Он оснащается предохранительным клапаном, отрегулированным на предельное давление, манометром со шкалой, превышающей на 0,2 МПа давление испытания воздухосборника, лазом, запорным вентилем, спускными кранами, а также дополнительной арматурой.
Необходимая емкость воздухосборника в м3 может быть оценена по формуле:
Vсб= l,6 *
Vc6=1.6
* 
=8 [м]
где Qmax - максимальная, подача сжатого воздуха в воздухосборник, м3/ мин. Для компрессорной станций промышленных, предприятий объем воздухосборника выбирают по производительности компрессоров из номенклатуры типоразмерного ряда выпускаемого промышленностью: 2; 3; 5; 6,5; 8; 10; 16; 20 м3.
Внутреннюю - индикаторную мощность одной ступени повышения давления, т.е. мощность, которую необходимо затратить в цилиндре компрессора, чтобы обеспечить получение воздуха требуемого давления при определенном его расходе, для машин с охлаждением воздуха при сжатии находят по формуле:
Ni,ст = Nиз,ст / hиз,ст
Внутреннюю мощность ступени поршневого компрессора при изотермическом сжатии (в кВт) и относительный изотермический КПД определяют в виде:
Nиз,ст =G*R*Tвх*lnbcn
hиз,ст = 
где G - массовый расход воздуха через компрессор, кг/с;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.