Мета роботи: Дослідження схеми керування компресорною установкою та її налагодження
1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Стискання повітря і газу для промислових цілей та для транспортування їх по трубопроводах здійснюється компресорами - поршневими і відцентровими. На компресорних станціях магістральних газопроводів при наявності джерела зовнішнього електропостачання використовують відцентрові нагнітачі компресори з електричним приводом.
Потужність електродвигуна поршневого компресора може бути визначена на основі індикаторної діаграми стискання повітря або газу. Така діаграма подана на рисунку 8.1.
Деяка кількість газу стискається у відповідності з діаграмою від початкового об’єму V1 і тиску р1 до кінцевого об’єму V2 і тиску р2. На стискування газу витрачається робота, яка буде різною в залежності від характеру процесу стискання. Цей процес може здійснюватись по адіабатному закону - крива 1, по ізотермічному закону при постійній температурі - крива 2, або по політропі - крива 3.
|
|
Робота при стисканні газу для політропного процесу визначається за формулою:
, (8.1)
де m - показник політропи;
р1 - початковий тиск газу, Па;
р2 - кінцевий тиск стисненого газу, Па;
V1 - початковий питомий об’єм газу при всмоктуванні, м3.
P
P2
|
Рисунок 8.1 – Індикаторна діаграма
Потужність електродвигуна визначається за формулою:
(8.2)
Q - продуктивність компресора;
hk - індикаторний ККД компресора, який враховує втрати потужності в ньому при реальному робочому процесі;
hП - ККД механічної передачі між компресором і електродвигуном.
Оскільки теоретична індикаторна діаграма суттєво відрізняється від реальної, а отримання останньої не завжди можливо, то при визначенні потужності на валу компресора часто користуються наближеною формулою, де вихідними даними є робота ізотермічного і адіабатного стискання, а також ККД компресора, значення яких приводяться в довідниках, тобто формула для визначення потужності має вигляд:
, (8.3)
де Q - продуктивність компресора;
Ai - ізотермічна робота стискання 1 м3 атмосферного повітря до тиску Р2;
Aa - адіабатна робота стискання 1 м3 атмосферного повітря до тиску Р1.
Потужність на валу компресора при орієнтовних підрахунках визначають за емпіричною формулою:
(8.4)
де m - показник політропи стискання, для турбокомпресорів з водяним охолодженням m=1,25-1,35; для нагнітачів без водяного охолодження m=1,45-1,55;
P1 - абсолютний тиск газу або повітря на стороні всмоктування в кН /м2;
P2 - абсолютний тиск газу або повітря на стороні нагнітання в кН /м2;
|
|
Q - продуктивність, віднесена до умов всмоктування, м3/хв;
hпол - індикаторний політропний ККД, рівний hпол =0.6-0,8;
hм - механічний ККД, рівний hм =0,88 -0,92; Z – кількість ступенів стискання.
Потужність електродвигуна для приводу компресора будь-якого типу і виконання повинна бути завжди більша потужності компресора і визначається за формулою:
, (8.5)
де к - коефіцієнт запасу, рівний 1,1-1,35 (нижня межа для електродвигунів великої потужності; верхня - для малої і середньої);
hn - ККД передачі від електродвигуна до насоса (при жорсткому з’єднанні валів двигуна і насоса муфтою hn=0,98, при клиноремінній передачі hn=0,95, при плоскоремінній hn=0,9).
2 ПРОГРАМА РОБОТИ
2.1 Записати технічні дані електродвигуна, компресора, апаратури управління.
2.2 Зібрати електричну схему установки.
2.3 Визначити потужність електродвигуна компресора.
2.4 Включити установку і випробувати всі режими роботи компресорної установки.
3 ОПИС СХЕМИ УСТАНОВКИ
Схема лабораторної установки подана на рисунках 8.2 і 8.3. Схема забезпечує пуск двигуна компресора і керування поршневим компресором. Вмикається двигун компресора за допомогою автоматичного вимикача QF1 і кнопки SBC1, або з диспетчерського пункту за допомогою кнопки SBC2. Дозвіл на пуск електродвигуна здійснюється за допомогою реле KL2, якщо тиск в резервуарі повітря (ресивері) менше норми. При цьому замикаючий контакт давача тиску В1.1 замикається котушка реле KL2 отримує живлення, і замикає контакт KL2 в колі котушки лінійного контактора KM1. Котушка контактора KM1 отримує живлення і замикає силові контакти КМ1, приєднюючи електродвигун компресора до мережі. Одночасно замикається блок-контакт КМ1.1, що шунтує кнопку SBC2.
Крім того, замикається контакт КМ1.2, напруга подається на трансформатор Т і через випрямляч VD – в коло електрогідравлічного клапана КЕГ. Отримує живлення також реле часу КT, яке з витримкою часу замикає контакт КТ. Реле КL4 отримує живлення, замикає контакт КL4 і вмикає електрогідравлічний клапан КЕГ. Цей клапан закриває вихід повітря з компресора в атмосферу. Витримка часу реле КT трохи перевищує час пуску електродвигуна, завдяки чому клапан КЕГ відкритий, тому пуск електродвигуна полегшується.
Якщо розхід повітря невеликий і тиск в ресивері перевищує норму, то замикається контакт В1.2 в колі котушки реле KL3. Останнє знеструмлює коло реле KL2. Коло контактора KM1 втрачає живлення, і електродвигун вимикається. Коли споживання повітря зростає, і тиск в ресивері зменшиться в порівнянні з нормою, давач тиску замикає контакт В1.1 і подає живлення на котушку реле KL2. Котушка контактора KM1 знову отримає живлення, і вмикає електродвигун компресора в роботу.
На рис 8.3 подана схема аварійного вимкнення електродвигуна. Якщо за межі норми виходять тиск повітря в холодильнику, тиск охолоджуючої води і масла, що підводиться до корінних підшипників, а також температура масла. Вказані параметри контролюються за допомогою давачів тиску повітря В2, реле тиску охолоджуючої рідини В3 і давача температури В4.
При порушенні нормального режиму роботи компресора замикаються контакти відповідних давачів. Отримують живлення реле KL5 або KL6, або KL7 і одночасно загоряються сигнальні лампочки HL2, HL3, HL4. Замикаючі контакти реле KL5 або KL6, або KL7 замикаються, отримує живлення котушка реле KL8. Розмикаючий контакт реле KL8 розмикається, знеструмлює котушку контактора КМ1 і двигун вимикається.
4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
4.1 Зібрати схему керування (рис.8.2 і 8.3).
4.2 Перевірити схему керівником роботи.
4.3 Увімкнути автомат QF і здійснити пуск двигуна за допомогою кнопок SBC1 або SBC2.
4.4 Визначити потужність двигуна згідно завдання (табл. 8.1).
5 ЗАВДАННЯ ДЛЯ ВИБОРУ ПОТУЖНОСТІ ДВИГУНА
|
|
Таблиця 8.1 – Завдання для вибору потужності двигуна компресора
№ н/п | Q, м3/хв | Р1, кн./м2 | Р2 кН/м2 | Число ступенів Z | Показ-ник полі-тропи, m | hпол | hм |
1,45 | 0,70 | 0,85 | |||||
1,45 | 0,74 | 0,88 | |||||
1,45 | 0,77 | 0,92 | |||||
1,45 | 0,72 | 0,87 | |||||
1,45 | 0,75 | 0,90 | |||||
1,45 | 0,71 | 0,86 | |||||
1,45 | 0,73 | 0,89 | |||||
1,45 | 0,76 | 0,91 | |||||
1,45 | 0,70 | 0,85 | |||||
1,45 | 0,75 | 0,93 |
ПРИКЛАД: Визначити потужність електродвигуна для відцентрового нагнітача продуктивністю Q=350 м3/хв;
початковий тиск на всмоктування р1=100 кН/м2 і р2=1200 кН/м2;
число ступенів стискання, z=2;
показник політропи m=1.45;
індикаторний політропний ККД, hпол=0.77;
механічний ККД, hм=0.9.
кВт,
Приймаючи к=1.1, hM=0.92.
Потужність електродвигуна компресора:
кВт
Вибираємо за каталогом синхронний двигун СТД потужністю 3200 кВт.
6 ЗМІСТ ЗВІТУ
6.1 Накреслити схему автоматизованого керування і дати коротке пояснення до неї.
6.2 Привести технічні дані електрообладнання.
6.3 Згідно завдання вибрати потужність електродвигуна компресора.
7 КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
7.1 Поясніть принцип дії автоматизованої компресорної установки.
7.2 Як здійснюється вибір потужності двигуна компресора?
7.3 Які основні командні апарати використані в схемах автоматизованого керування?
7.4 Які режими роботи передбачає схема керування?
Рисунок 8.2 – Принципова схема компресорної установки
Рисунок 8.3 - Схема аварійного вимкнення компресорної установки