Компрессорная станция

18.11.2021
Компрессорная станция

При проектировании компрессорной станции необходимо помнить, что в процессе сжатия внутри компрессора выделяется большое количество тепла. Применяется принцип термодинамики, согласно которому вся электрическая мощность, потребляемая компрессором, преобразуется в тепло.

Отработанное тепло необходимо отводить, поскольку в компрессоре может происходить накопление тепла. Если температура внутри компрессора сохраняется на высоком уровне в течение длительного времени, это может привести к механическому повреждению самого компрессора или приводного двигателя. Охлаждение компрессора можно осуществить двумя способами:

Воздушное охлаждение — наиболее распространенный метод охлаждения для всех типов компрессоров. При этом в первую очередь необходимо обеспечить вентиляцию зала компрессорной станции. В заказе необходимо четко указать требования для установки системы охлаждения. В противном случае могут возникнуть проблемы с компрессором и возможным сопутствующим оборудованием.

Водяное охлаждение обычно используется на более крупных компрессорах или там, где тепло не может быть отведено системой воздушного охлаждения. Для некоторых компрессоров использование системы водяного охлаждения является единственным вариантом (Centac, большие поршневые компрессоры, дожимные компрессоры). Если компрессор будет работать при высоких температурах окружающей среды, рекомендуется использовать водяное охлаждение.

Здесь мы рассмотрим общие рекомендации для проектирования компрессорной станции.

Компрессорная станция должна быть установлена в чистом, непыльном, сухом и прохладном месте. Не допускайте попадания яркого солнечного света. В зале для установки компрессора не должно быть труб или агрегатов, производящих тепло. Необходимо обеспечить хорошее освещение для проведения сервисных работ и периодических проверок. Убедитесь, что зал компрессорной станции имеет достаточный уровень вентиляции хорошо.

Рекомендации для установки компрессорной станции:

  • Компрессор и ресивер сжатого воздуха следует устанавливать на ровной поверхности. Для большинства компрессоров не требуются специальные крепления.
  • Компрессоры следует устанавливать на резиновом коврике. Это предотвращает передачу вибрации на пол и передачу шума компрессора в другие части здания.
  • Выпуск воздуха компрессора может быть подключен либо к стационарным линиям сжатого воздуха, либо к шлангу высокого давления, подключенному к линии сжатого воздуха.

В случае сильного запыления компрессор должен иметь фильтры на входе.

Допустимая температура

Минимальная рабочая температура должна составлять + 2 ° C. В противном случае трубопроводы и клапаны могут обледенеть. Дополнительная защита от замерзания позволяет снизить температуру окружающей среды до -10 ° C. Максимально допустимая рабочая температура компрессора составляет от +40 до + 46 ° C в зависимости от модели компрессора. Если температура окружающей среды выше максимального уровня, давление сжатого воздуха на выходе будет выше установленного предела, и компрессор отключится при высокой температуре нагнетания. Качество сжатого воздуха также ухудшится, а интервалы техобслуживания станут короче.Компрессорная станция: допустимая температура

Как показано на схеме на странице 1 данной главы, охлаждающий воздух может быть отведен обратно в зал компрессорной станции для отопления помещения.

Требования по размещению

Рекомендуется оставлять вокруг компрессора не менее 1 метра. Компрессор должен быть установлен так, чтобы обеспечить легкий доступ для эксплуатации и обслуживания. Для обеспечения охлаждения должно быть определенное минимальное расстояние между вентилятором или охладителем и соседней стеной или другими компонентами внутри компрессорной системы. В противном случае охлаждение снижается. Если установлено несколько компрессоров, выпуск охлаждающего воздуха одного компрессора нельзя использовать в качестве охлаждающего воздуха для другого. Также нельзя использовать охлаждающий воздух компрессора для охлаждения осушителя воздуха.

План

План расположения оборудования.

План расположения оборудования

Вентиляция зала компрессорной станции

Для установки компрессорной станции важно обеспечить достаточную вентиляцию помещения. В зал компрессорной станции должно поступать достаточное количество охлаждающего воздуха. Необходимо обеспечить отвод тепла. Для этого есть три возможных варианта:

  1. Естественная вентиляция через впускные и выпускные отверстия в стенах или в крыше компрессорной. Без использования дополнительных вентиляторов.
  2. Принудительная вентиляция. Для обеспечения потока воздуха через компрессорную станцию используется дополнительный вентилятор.
  3. Впускной и выпускной воздуховоды. Вентиляция воздуха через соответствующие воздуховоды. В зависимости от длины воздуховода устанавливается дополнительный вентилятор. Ограничение работы воздуховодов может привести к задержке теплого или горячего воздуха в воздуховоде, а также к остановке вентилятора компрессора. Это приведет к перегреву компрессора.

Факторы, влияющие на охлаждающий воздух

На объем охлаждающего воздуха влияют следующие факторы:

  • Часть выделяемого тепла передается через стены, окружающие помещение, где установлена компрессорная станция. Наличие окон и дверей влияет на поток охлаждающего воздуха. Для лучшей вентиляции можно установить компрессорную станцию в поле, однако сложно будет обеспечить защиту элементов.
  • Комнатная температура влияет на охлаждающий воздух. Чем выше температура, тем больший поток охлаждающего воздуха требуется для увеличения тепла.
  • Чем больше разница температур внутри компрессорной и снаружи, тем ниже потребность в охлаждающем воздухе.
  • Высота и размер помещения влияют на поток охлаждающего воздуха. Чем больше комната, тем лучше распределение выделяемого тепла. Лучше отдать предпочтение помещению с высокими потолками.

Естественная вентиляция

При этом типе вентиляции отверстие для впуска воздуха (F) и отверстие для выпуска воздуха (G) регулируют циркуляцию воздуха. Они расположены в боковых стенах компрессорной. Естественная циркуляция воздуха осуществляется за счет теплообмена, когда горячий воздух поднимается вверх. Отверстие для выпуска воздуха должно располагаться как можно дальше от отверстия для впуска воздуха.

Обычно этот метод вентиляции применяетсятолько для компрессоров мощностью до 18,5 кВт. Однако даже для небольших компрессоров могут потребоваться вентиляторы принудительной вентиляции. Выходное отверстие должно быть на 20% больше входного.Естественная вентиляция

В следующей таблице представлены данные скорости потока охлаждающего воздуха винтовых компрессоров Ingersoll-Rand (37–160 кВт). Расход охлаждающего воздуха для других компрессоров Ingersoll Rand смотреть в технических паспортах компрессора.

Модель Скорость потока, м3/сек
М37 1,88
М45 1,88
М55 2,93
М75 2,93
М90 5,2
М110 5,2
М132 5,95
М160 5,95

 

Принудительная вентиляция

Во многих случаях применение естественной вентиляции недостаточно. Горячий воздух необходимо отводить с помощью вентилятора. Это увеличивает скорость потока охлаждающего воздуха внутри помещения для установки и гарантирует необходимый поток охлаждающего воздуха. Применимо при высокой температуре окружающей среды за пределами компрессорной.

Рекомендуется, чтобы вентилятор управлялся термостатом, так как это позволит останавливать вентиляторы при снижении температуры в компрессорной. В идеале при высокой температуре внутри зала компрессорной вентилятор должен работать быстрее. При естественной вентиляции поток охлаждающего воздуха поступает от охлаждающего воздуха компрессора. (См. Таблицу выше). Мощность вентилятора должна быть примерно на 15% больше, чем требуемый поток охлаждающего воздуха. Это гарантирует охлаждение в летние месяцы.

При принудительной вентиляции вытяжной вентилятор определяет размер отверстия для выпуска воздуха. Размер входного отверстия зависит от мощности расширителя и максимальной скорости потока во впускном отверстии. Рекомендуется рассчитывать скорость потока в 1 м/с. Но если есть конструктивные ограничения, которые не позволяют разместить отверстие необходимого размера, также можно использовать скорость потока 3 м/с.Принудительная вентиляция

Расчет впускного отверстия

Минимальный размер отверстия для впуска воздуха рассчитывается по следующей формуле.

Расчет впускного отверстия

Формула расчета впускного отверстия

Следует учитывать, что при охлаждении воздух проходит через каналы и отверстия, когда скорость потока увеличивается, динамическое давление возрастает, что приводит к потере давления. Вентилятор сможет преодолеть динамическое давление только в том случае, если оно ниже заданного поверхностного давления. Если динамическое давление выше, чем давление на поверхность вентилятора, объемного расхода не будет. Дельта P 100 Па может рассматриваться для простых отверстий без неподходящих воздуховодов.

Пример.

Ваша установка состоит из ротационного винтового компрессора ML75 с рефрижераторным осушителем воздуха TS140. Естественной вентиляции недостаточно из-за проблем с расположением выходного отверстия. Поэтому необходимо использовать систему принудительной вентиляции.Пример для расчета

Расчет входного отверстия рассчитывается по формуле:Расчет входного отверстия

Формула расчета входного отверстия

Если над входным отверстием есть жалюзи, это ограничит воздушный поток. Таким образом, исходя из 70% свободной площади для размещения жалюзи, размер входного отверстия должен составлять 2,41 м2. (1,47 / 0,7 = 2,41)

Однако при расчете не учитывался воздушный поток для осушителя TS. Этот воздушный поток следует добавить к воздушному потоку ML75, а размер отверстия следует пересчитать.

Размер воздуховода

Движение охлаждающего воздуха через впускной и выпускной каналы позволят решить проблему с избыточным теплом, образующимся внутри компрессорной станции. Холодный воздух, который движется через корпус компрессора, направляется через воздуховод через потолок зала компрессорной станции или в соседнее здание.

Компрессоры Ingersoll Rand оснащены охлаждающими вентиляторами, которые создают поверхностное давление примерно 62 Па (124 Па для Nirvana). Обычно это означает, что внутренний вентилятор компрессора может нагнетать отработанный охлаждающий воздух на расстояние 5 метров через прямой воздуховод (10 метров для Nirvana) с рекомендуемой площадью поперечного сечения. Площадь поперечного сечения должна быть в два раза больше вытяжной воздухораспределительной решетки компрессора.

Воздуховод присоединяется к отверстию для отводаа охлаждающего воздуха. Он будет направлен наружу, но можно перенаправлять охлаждающий воздух в соседнее здание для обогрева зимой.

Можно подавать охлаждение на компрессор через впускной канал. Однако впускной канал снижает объемный поток всасывания и, таким образом, отрицательно влияет на производительность компрессора. Вот почему впускной воздуховод рекомендуется использовать только в том случае, если окружающая среда не чистая или высокая температура в месте расположения компрессора.

Окружающая среда может загрязниться из-за большого количества пыли или грязи, химических примесей или слишком большого количества влаги (пара). Воздух должен поступать в компрессор из более чистой среды. Высокая температура в месте расположения компрессора может быть результатом размещения компрессора в том же месте, что и другое оборудование, которое производит много тепла.

Отвод воздуха через воздуховоды

На диаграмме C на странице 5 показано, как горячий воздух выходит наружу. Такой вывод рекомендуется в тех случаях, когда в компрессорной станции наблюдаются высокие температуры, и повышение температуры от отвода тепла компрессора может усугубить эту проблему.
Отвод воздуха через воздуховоды

На диаграмме D на странице 5 показано, как горячий охлаждающий воздух выводится наружу. Когда температура воздуха в компрессорной комнате понижается, отводное устройство направляет теплый или горячий охлаждающий воздух в компрессорную. Эта циркуляционная вентиляция предотвращает замерзание агрегата при отрицательной температуре воздуха. Дополнительный обогрев внутри корпуса компрессора рекомендуется в периоды простоя. Это предотвратит замерзание во время запуска компрессора. При использовании данного метода рекомендуется, чтобы размер выпускного отверстия для воздуха соответствовал потоку охлаждающего воздуха в дополнение к выпускному каналу.

Когда на улице низкая температура, можно направить охлаждающий воздух в соседнее здание для отопления помещений. Обычно система оборудуется термостатическое отводное устройство, позволяющая отводить теплый или горячий воздух наружу в летние месяцы (Смотреть диаграмму E на странице 5). На выходе из воздуховода можно установить воздушные фильтры или глушители, чтобы снизить уровень шума в обогреваемом помещении.