Элементы воздушных сетей и магистралей

ОБЗОР ЭЛЕМЕНТОВ ВОЗДУШНЫХ СЕТЕЙ И МАГИСТРАЛЕЙ

Краткий обзор элементов (составных частей) воздушных сетей и магистралей.

3D модели и 3D визуализация всех элементов воздушных сетей и магистралей.

Схема обвязки винтового воздушного компрессора.

Объемно-проектировочные и объемно-планировочные решения.

КОМПРЕССОРЫ

Компрессоры (вне зависимости от типа) делятся по интенсивности их использования: профессиональные, промышленные и индустриальные. А также, компрессоры делятся по регулированию производительности: старт-остановка, ступенчатое регулирование и плавное регулирование.

Профессиональные — предназначены для работы в условиях периодической потребности в сжатом воздухе, рассчитаны на срок службы 2–3 года. Сфера применения — автосервисы, маленькие производственные участки.

Промышленные — предназначены для непрерывной работы в тяжелых условиях, рассчитаны на срок службы 10–15 лет.

Индустриальные - предназначены для непрерывной работы в особо тяжелых условиях, практически, без остановки (за исключением циклов на регламентные и ремонтные работы), рассчитаны на срок службы от 10 и более лет (и больше, в зависимости от условий и среды использования)..

Старт-остановка - регулирование по давлению в пневмосети по потребности сжатого воздуха. Точность регулирования давления 1-2 бара и более. Инертное поведение, не всегда точно обеспечивающее потребность в ресурсе.

Со ступенчатым регулированием - ступенчатое регулирование — резкое изменение количества производимого воздуха (в большинстве случаев работа – холостой ход – остановка). Простое, недорогое решение, обеспечивает точность регулировки давления 0,5–1 бар.

С плавным регулированием - плавное регулирование — изменение производительности точно в соответствии с потреблением воздуха. Заметно дороже, однако позволяет регулировать давление с точностью 0,1–0,2 бар, а так же, потребляют меньше электроэнергии (разница в цене окупается за счет экономии электроэнергии, как правило, в течение двух лет).

ФИЗИКА СЖАТОГО ВОЗДУХА

Объем сжатого воздуха производимый компрессором, пересчитанный к условиям всасывания, как правило 1 бар. 20°С 70% (относительная влажность) измеряется: литры в секунду (л/с); кубические метры в минуту (м3/мин); кубические метры в час (м3/час); кубические футы в минуту (cfm). 1 м3/мин=16,667 л/с=35,314 cfm.

Важно знать, что производительность компрессора считается в н.л. (нормальных литрах), т.е. это кол-во атмосферного воздуха всасываемое компрессором за определенное время (в чем исчисляется производительность л/с, л/мин, м3/мин и т.д.).

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Трубопроводы — проектируются исходя из условия перепада давления на участке от компрессора до потребителя не более 0,1–0,3 бар. Большой перепад давления в сети приводит к необходимости увеличить мощность компрессора для получения необходимого давления у потребителя. Это приводит к удорожанию компрессорной установки и повышенным затратам на электроэнергию.
Необходимо помнить: повышение давления в сети на 1 бар приводит к увеличению мощности компрессора на 7%.
Изготовление, монтаж и эксплуатация трубопроводов регламентируется правилами ПБ 03-585-03.

Компрессорная станция — помещение, предназначенное для размещения компрессорных установок и дополнительного оборудования. В случае установки компрессоров с воздушным охлаждением, необходимо предусмотреть приточновытяжную вентиляцию, согласованную с тепловыделением всех элементов компрессорного оборудования.
Необходимо помнить: компрессорная установка является тепловой машиной и выделяет около 85% потреблённой электроэнергии в виде тепла. Качество работы и срок службы компрессорной установки значительно зависит от температурного режима, в котором она эксплуатируется. Проектирование, монтаж и эксплуатация регламентируется ПБ 03-581-03.

ПОДБОР ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КАЧЕСТВА СЖАТОГО ВОЗДУХА

Подбор компрессорных установок — производится исходя из многих параметров: суммарное максимальное потребление сжатого воздуха всех элементов пневмосети, их количество и периодичность использования, требование по качеству и стабильности сжатого воздуха, состоянию пневматической магистрали, температурных режимов работы и т.д. 

Резервирование производительности — поскольку компрессор необходимо периодически останавливать для технического обслуживания, так же нельзя забывать, что даже самый надежный компрессор может неожиданно выйти из строя, предприятию, режим работы которого не предусматривает технологические остановки, при подборе оборудования необходимо предусмотреть резервную установку. Необходимо помнить: в последнее время используется 50% резервирование по производительности. Это значит, что компрессорная станция состоит из трёх равнозначных компрессоров, два из которых находятся в работе и обеспечивают необходимое количество воздуха. Равномерная нагрузка компрессоров распределяется автоматически или в ручном режиме. Подобная схема даёт возможность проводить техническое обслуживание без остановки производства и имеет защищённость от поломок, равную 100% резервированию при значительно меньших затратах. Применение плавного регулирования в одном из компрессоров обеспечит значительную экономию электроэнергии.

Качество сжатого воздуха — атмосферный воздух всегда содержит взвешенные частицы и воду в виде пара, которые поступают в компрессор и ,если не удаляются, то попадают в пневматическую сеть и далее к потребителям сжатого воздуха. Значительное содержание воды в сжатом воздухе становится причиной коррозии пневмосети. Взвешенные частицы и ржавчина действуют как абразив на элементы пневмоавтоматики. Всё это приводит к серьезным повреждениям пневматического оборудования, тем самым, вызывая простои оборудования, повышение эксплуатационных расходов и повреждению производимых изделий. Классифицируется по: величине твёрдых частиц, количеству твёрдых частиц, содержанию воды (точка росы) и содержанию масла в сжатом воздухе. Требование к качеству сжатого воздуха определяет производитель оборудования и нормируется по DIN ISO 8573-1:2001 и ГОСТ 17433-80.

ПОДГОТОВКА (ОЧИСТКА, ОБРАБОТКА) СЖАТОГО ВОЗДУХА

Влагосепараторы — предназначены для удаления воды и масла в капельном виде. Применяются для предварительной очистки воздуха перед фильтрами или осушителями, а также в случае, когда пневмооборудование нечувствительно к содержанию воды и масла в сжатом воздухе.

Осушители: назначение — удаление из воздуха влаги в парообразном состоянии (понижение влажности воздуха).

ТИПЫ ОСУШИТЕЛЕЙ ДЛЯ ОСУШКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Адсорбционный осушитель: принцип работы — охлаждение сжатого воздуха холодильной установкой до температуры около +3°С, удаление конденсата из воздуха с последующим нагревом. Обеспечиваемая точка росы +3°С. Применяется для предотвращения выпадения капельной влаги в пневмооборудовании, и трубопроводах при температуре окружающей среды не ниже +5°С.

Принцип работы: конструкция осушителя сжатого воздуха проста, надежна и удобна в обслуживании. В большинстве случаев осушитель содержит две осушающие камеры, содержащие адсорбционный материал или влагопоглотитель. Влагопоглотитель – это очень пористый абразивный материал, способный адсорбировать большие объемы водяного пара.

3D модель типовой схемы подготовки сжатого воздуха с адсорбционным осушителем:

В то время, как одна камера осушает сжатый воздух (адсорбирующая), влагопоглотитель в другой камере регенерируется. Для этой цели небольшое количество сухого воздуха (продувочного воздуха) направляется в противоположный герметичный кожух. Этот продувочный воздух протекает через картридж с влагопоглотителем и выходит в атмосферу с помощью глушителя выхлопной системы, осуществляя, таким образом, регенерацию влагопоглотителя.

После 120 секунд работы регенерируемый картридж герметизируется закрытием выхлопного клапана, и герметичный кожух приводится продувочным воздухом к полному давлению системы.

Через 170 секунд давление в первом кожухе сбрасывается в атмосферу с помощью соответствующего выхлопного клапана, и тогда картридж с влагопоглотителем работает в режиме регенерации. Затем основной поток воздуха и функция осушения передаются картриджу с влагопоглотителем, который ранее регенерировался.

Цикл работы продолжается, попеременно переключаясь между осушением и регенерацией.

Рефрижераторный (рефрижерационный) осушитель: это охлаждающая установка, работающая по схеме прямого расширения с сухим испарителем для осушения воздух направляется в теплообменник, в котором конденсируется водяной пар. Конденсат собирается в сепараторе и удаляется через водоотводчик. Осушитель обеспечивает точку росы сжатого воздуха в зависимости от условий окружающей среды до +3°С, что соответствует 4 классу качества подготовки сжатого воздуха по содержанию влаги.

Принцип работы: газообразный хладагент засасывается из теплообменника и закачивается под давлением в конденсатор. Там он охлаждается проходя через радиатор и превращается в жидкую фазу. Затем жидкий хладагент проходит через осушающий фильтр, расширяется в капиллярах испарителя и возвращается в теплообменник, где происходит теплообмен со сжатым воздухом, поступающим из компрессора. При этом он нагревается, и цикл повторяется вновь. В контуре установлен байпас, который регулирует возможную производительность охладителя в зависимости от параметров воздуха. Это достигается путём перепуска части горячего газа напрямую в испаритель. Таким образом, точка росы всегда поддерживается выше 0°С, чтобы не допустить замерзания конденсата в испарителе.

Волоконные фильтры — применяются для очистки сжатого воздуха от твердых частиц, а так же влаги и масла в виде мелкодисперсного тумана. Достижимая степень очистки от твердых частиц — 0,01 мкм, от масла 0,01 мг/м3.

Адсорбер с активированным углем — очистка сжатого воздуха от паров масла и углеводородных запахов достигаемая степень очистки 0,005 мг/м3. Применяются только совместно с волоконными фильтрами, как заключительная ступень фильтрации.

Ресиверы — сосуды для аккумулирования сжатого воздуха, необходимы для снижения пульсаций давления в пневмосети и сглаживания пиковых расходов. Оценить минимальный объем ресивера можно по формуле: V=Q/(5*ΔP) Где: V — объем ресивера в м3; Q — производительность наибольшего компрессора м3/мин; ΔP — допустимое изменение давления в бар. Для более точного подбора ресивера обратитесь к специалистам.

Необходимо принять во внимание следующее: ресиверы, у которых произведение давления в МПа (кгс/см2) на вместимость в м3 (л.) превышает 1,0 (10 000) подлежат регистрации в органах Госгортехнадзора России.

P.S. Страница находится в доработке. Пока нет окончательной версии.

Автор Фадеев Д.А.

Россия, Санкт-Петербург.

Просим уважать авторские права.