Общепромышленные установки: компрессоры, насосы, вентиляторы

 

 

МИНОБРНАУКИ России

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Волгоградский  государственный технический университет»

Камышинский технологический институт

(филиал)

Государственного  образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Волгоградский  государственный технический университет»

 

 

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Приемники и  потребители электрической энергии  систем электроснабжения

Тема: Общепромышленные установки: компрессоры, насосы, вентиляторы.

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы КЭЛ-001

Иванов Ю.А.

Проверила:

доцент 

Петров С.В.

Камышин, 2012г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение……………………………………………………………………………………….3

2. Компрессоры…………………………………………………………………………………..4

    2.1. Общие сведения……………………………………………………………………..……4

    2.2 Поршневые компрессоры…………………………………………………………………5

    2.3. Поршневые вакуум-насосы………………………………………………………………7

    2.4. Ротационные компрессоры………………………………………………………………7

    2.5. Турбокомпрессоры……………………………………………………………………….8

3.Насосы………………………………………………………………………………………….8

    3.1. Общие сведения…………………………………………………………………………..8

    3.2. Устройство и принцип действия поршневых насосов………………………………..11

    3.3. Насос простого действия………………………………………………………………..11

    3.4. Дифференциальный насос……………………………………………………………...12

    3.5. Насос двойного действия……………………………………………………………….13

   3.6. Диафрагменные насосы…………………………………………………………………14

    3.7. Устройство и классификация центробежных насосов……………………………......14

    3.8.  Пропеллерные (осевые) насосы………………………………………………………..17

    3.9. Вихревые насосы……………………………..…………………………………………18

4. Вентиляторы………………………………………………………………………………….19

    4.1. Конструкция……………………………………………………………………………..19

    4.2. Типы вентиляторов…………………..………………………………………………….20

    4.3. Осевой (аксиальный) вентилятор………………………………………………………20

    4.4. Центробежный (радиальный) вентилятор……………………………………………..21

    4.5. Вентилятор диаметрального сечения (тангенциальный)…………………………….22

    4.6. Безлопастный вентилятор………………………………………………………………23

    4.7. Многозональные вентиляторы…………………………………………………………23

    4.8. Канальные вентиляторы (прямоточные)………………………………………………24

    4.9. Вентиляторы крышные радиальные……………………………...……………………24

5. Заключение…………………………………………………………………………………...24

6. Список литературы…………………………………………………………………………..25

 

 

 

 

 

1. Введение

Силовые общепромышленные установки  — это установки, которые имеются  практически на каждом промышленном предприятии независимо от специфики  и характера технологического процесса. К общепромышленным установкам относят  компрессорные, насосные, вентиляционные, воздуходувные установки и подъемно-транспортные устройства. Расход электроэнергии силовыми общепромышленными установками  составляет 45 — 60% общезаводского электропотребления, а именно (для крупного машиностроительного  завода): 20 — 25% электроэнергии потребляют компрессорные для выработки  сжатого воздуха; 15 — 20% — вентиляционные установки; 5 — 6% — насосные водозабора и перекачки воды; 7 — 8 % — подъемно-транспортные устройства. В силовых установках применяют асинхронные и синхронные двигатели трехфазного переменного  тока частотой 50 Гц и напряжением  от 127 В до 10 кВ, а при необходимости  регулирования производительности установок — двигатели постоянного  тока. Мощность таких силовых установок  в общем случае изменяется в широком  диапазоне от долей единицы, единиц (например, электродвигатели задвижек, затворов, подачи масла) до десятков (30 — 60) мегаватт (кислородные турбокомпрессоры и воздуходувки доменных печей). Характер нагрузки, как правило, ровный, особенно для мощных компрессорных, насосных и вентиляционных установок, а толчки нагрузки имеют место только при  пусках двигателей. Двигатели основных механизмов (компрессоры, вентиляторы, насосы) имеют продолжительный режим, а двигатели вспомогательных  устройств (например, задвижки, затворы, дозаторы) — повторно-кратковременный  или кратковременный режим работы. Коэффициент мощности таких приемников электроэнергии достаточно стабилен (0,8 — 0,9). Для электропривода крупных  насосов, компрессоров и вентиляторов чаще всего применяют синхронные двигатели, работающие в режиме перевозбуждения (с опережающим коэффициентом  мощности). Расположение электрооборудования  силовых установок стабильно. Требуемая  степень бесперебойного электроснабжения приемников электроэнергии силовых  установок зависит от назначения и мощности установки, характера  и требований технологического процесса конкретного производства.

Насосами называются машины, служащие для перекачки и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкостей с твердыми и  коллоидными веществами и газов. Следует заметить, что машины для  перекачки и создания напора газов (газообразных жидкостей) выделены в  отдельные группы и получили название вентиляторов и компрессоров. 

2. Компрессоры

2.1. Общие сведения

Компрессорами называются нагнетатели, служащие для подачи сжатого воздуха  или газа под избыточным давлением  более 0,2—0,3 МПа. Повышенная степень  сжатия в компрессорах обусловливает  изменение термодинамических условий  состояния воздуха или газов. 
            Области применения поршневых и центробежных компрессоров различны и соответствуют особенностям этих машин. Так, поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия р2/р1 при относительно ограниченной подаче воздуха или газа. Поршневые компрессоры обладают высоким коэффициентом полезного действия и применение их наиболее целесообразно при давлениях более 1 МПа и при малых подачах (не более 100—150 м3/мин). 
            Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) конструктивно и по принципу действия сходны с многоступенчатыми центробежными насосами. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ и поэтому имеют место тепловые процессы. Использование центробежных компрессоров наиболее целесообразно при подаче больших количеств воздуха (не менее 50 м3/мии) при сравнительно невысоком давлении (0,7-0,8 МПа). 
Классификация компрессоров: 
 
 
 
           У каждого из типов компрессорных машин имеются свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при выборе установки в каждом конкретном случае. 
            Центробежные машины имеют ряд существенных преимуществ перед поршневыми. У центробежных машин отсутствуют быстро изнашивающиеся части — поршни, клапаны и т. д. Они не требуют внутренней смазки и поэтому не загрязняют сжатый воздух или газ, что очень важно в пищевых производствах. Благодаря большой частоте вращения роторов центробежных компрессоров их можно непосредственно соединять с электродвигателями или паровыми турбинами. 
         Установки с трубокомпрессорами более компактны — они имеют меньший вес, занимают меньшую производственную площадь. Так как воздух или газ проходит равномерно через компрессор в одном направлении, отпадает необходимость установки рессиверов между отдельными ступенями. При работе турбокомпрессоров не возникают инерционные усилия, а поэтому их фундаменты легче, чем фундаменты поршневых компрессоров. 
          Существенным недостатком турбокомпрессоров является их меньший КПД и невозможность получения высоких давлений при относительно малых подачах. 

2.2 Поршневые компрессоры.

Принцип действия поршневого компрессора такой же, как и  поршневого насоса. Отличием является только то, что поршень насоса выталкивает  жидкость в течение всего нагнетательного  хода, а компрессор выталкивает воздух или газ лишь после того, как  давление в цилиндре компрессора  превысит давление в нагнетательной линии. 
            В зависимости от способа действия поршневые компрессоры бывают простого и двойного действия. По расположению цилиндров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с наклонными цилиндрами; по числу ступеней сжатия подразделяются на одно-, двух- и многоступенчатые, а по способу охлаждения - с воздушным и водяным охлаждением. 
             По своему назначению различают компрессоры воздушные, кислородные, аммиачные, углекислотные и др. В пищевых предприятиях применяются стационарные и передвижные компрессоры. 

 

Основные элементы компрессорной  установки.

Обычная компрессорная установка  производственного назначения должна обладать также некоторым вспомогательным  оборудованием, необходимым для  нормальной работы компрессора (рис. 1.). 
 
 
 
Рис. 1. Схема установки воздушного поршневого компрессора. 
 
               Непосредственно за воздушным компрессором обычно устанавливают газосборник. Его назначение - выравнивать неравномерную синусоидальную подачу воздуха поршнем компрессора. Газосборник должен быть оборудован приспособлениями для улавливания масла и отделения сконденсировавшейся влаги. Газосборник - это закрытый резервуар 5, чаще всего цилиндрический, оборудованный предохранительным клапаном 4 и спускным краном 6, а также манометром 3. При нагревании смазки, подаваемой в цилиндр компрессора, наиболее летучие фракции ее испаряются и поступают с воздухом в газосборник, в результате чего может образовываться взрывчатая смесь, которая представляет особую опасность при недостаточном охлаждении компрессора. 
               Между компрессором и газосборником устанавливают обратный клапан 2 для предотвращения обратного течения газа в случае разрыва труб у компрессора. Перед воздушным поршневым компрессором обязательно устанавливают фильтр / (обычно масляного типа) для очистки всасываемого снаружи воздуха. Попадание в компрессор запыленного загрязненного воздуха приводит к быстрому загоранию и износу цилиндра.

Установки поршневых компрессоров отличаются многообразием схем выполнения и компоновки. В значительной степени  это обусловлено: 
а) подачи, которая колеблется в пределах от 1—2 л/мин до 500 м3/мин; 
б) давлений, изменяются в пределах от сотых долей МПа до 150 МПа; 
в) расхода мощности, которая зависит от подачи и давления и меняется от десятых долей киловатт до 7000 кВт и более. 

2.3. Поршневые вакуум-насосы.

Насосы, всасывающие газ  или воздух при давлении ниже атмосферного и выталкивающие их в атмосферу, называются вакуум-насосами. 
            В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются, главным образом, для отсасывания не сконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, оборудованных вакуум-аппаратами, а также для создания вакуума в секциях вакуум-фильтров. Чаще применяются вакуум-насосы низкого вакуума, которые создают у своего всасывающего патрубка вакуум до 93,3—96 кПа, т. е. до 92—95% от атмосферного давления (абсолютный вакуум 101,3 кПа). 
             По принципу действия вакуум-насосы являются компрессорами, всасывающими газ при пониженном давлении, сжимающими, а затем и нагнетающими его. Хотя практически давление нагнетания не намного превышает атмосферное, степень сжатия р2/р1 в вакуум-насосах оказывается значительно большей, нежели в обычных компрессорах. 

2.4. Ротационные компрессоры.

Ротационные компрессоры  работают по тому же принципу, что и  поршневые машины, т. е. по принципу вытеснения. Основная часть энергии, передаваемой газу, сообщается при  непосредственном сжатии. 
            Сущность действия ротационного компрессора (рис. 2.) заключается в том, что, независимо от его конструктивных особенностей, всасывание газа или воздуха производится той полостью компрессора, объем которой увеличивается при вращении ротора. Засосанный газ попадает в замкнутую камеру, объем которой, перемещаясь при вращении ротора, уменьшается. Сжатие за счет уменьшения объема приводит к увеличению давления и выталкиванию газа в нагнетательный патрубок. 
           Ротационные нагнетатели, развивающие избыточное давление до 0,28—0,3 МПа (при атмосферном давлении на входе), называются воздуходувками, а создающие более высокое давление — компрессорами. Ротационные компрессоры и воздуходувки имеют ряд преимуществ перед поршневыми: уравновешенный ход из-за отсутствия возвратно-поступательного движения; возможность непосредственного соединения с электродвигателем; равномерная подача газа; меньший вес конструкции, отсутствие клапанов и т. д. Вместе с тем, по сравнению с поршневыми, ротационные компрессоры имеют более низкий механический КПД, развивают более низкое давление,  
 
 
 
Рис.2. Ротационный пластинчатый компрессор. 
 

2.5. Турбокомпрессоры.

Турбокомпрессоры — это  центробежные компрессорные машины, работающие по такой же схеме, как  центробежные насосы. Применяют их преимущественно при подаче относительно больших количеств газа или воздуха  под небольшим давлением (0,15— 1,0 МПа). 
             Ввиду того, что плотность воздуха значительно меньше плотности капельных жидкостей, степень сжатия p2/p1 в одной ступени турбокомпрессора не превышает значений 1,2—1,3 при обычно применяемых окружных скоростях на ободе рабочих колес 2= 150—200 м/с. 
             Для получения более высоких степеней сжатия 1,6—1,8 необходимо довести окружную скорость до 400 м/с, что связано с применением стали высокого качества для изготовления рабочих колес. Часто для увеличения степени сжатия воздуха применяют многоступенчатые машины с сохранением обычных окружных скоростей.