Производительность компрессора и мощность двигателя

Рис.8.1 Схема стационарной пневматической установки.

На рис.8.1 приведена принципиальная схема стационарной пневматической установки, оборудованной поршневым компрессором. Как и во всех установках, служащих для перемещения жидкостей (текучего), в составе пневматической установки выделяют два основных элемента: компрессор-гидромашину, в которой механическая энергия преобразуется в пневматическую, и внешнюю пневматическую сеть - систему каналов всасывающего 3 и нагнетательного 5 трубопроводов, при движении по которым воздух частично расходует полученную в компрессоре энергию, обеспечивая необходимый ее запас у потребителя. Процесс преобразования энергий в компрессоре 4 сопровождается выделением тепла, отвод которого осуществляется системой охлаждения 6. По выходе из компрессора нагретый воздух проходит через последующий 7 и конечный 10 охладители. Холодная вода к охладителям подается циркуляционной насосной установкой 11 по системе трубопроводов 12, Нагретая вода по трубопроводу 13 поступает в градирню 14, после охлаждения в которой она снова воз­вращается в систему отвода тепла пневматической установки.

Атмосферный воздух перед поступлением в компрессор очищается от механических примесей, пройдя через воздухозаборное устройство I и очистную камеру (фильтр) 2. Сжатый воздух проходит очистку в масло-влагоотделителе 3. Для сглаживания пульсаций, возникающих при цикличной подаче сжатого воздуха компрессором, а также для компенсации колебаний воздухопотребления служит воздухосборник 9.

Помимо показанных на схеме элементов в состав пневматической установки входят: привод с системой автоматического управления и регулирования режима работы компрессора; пускорегулирующая, запорная и предохранительная арматура пневматической сети (задвижки, вентили, обратные и предохранительные клапаны, компенсаторы температурных избиений длины трубопроводов и др.); контрольно-измерительная аппаратура; система смазки компрессоров и пр.

Пневматическую установку характеризуют мощность компрессора, его производительность (подача) и давление сжатого воздуха. При одних и тех же массовой и весовой подачах объем и плотность перекачиваемого компрессором сжатого воздуха существенно зависят от его давления. Для того чтобы обеспечить однозначность объемной производительности компрессора, ее принято измерять в единицах объема воздуха при нормальных атмосферных условиях (p₀=1 бар и T₀= 238 К).

Если измерена подача Q₂ на выходе из компрессора при давлении p₂ и температуре Т₂ сжатого воздуха, то его производительность в единицах объема нормального атмосферного воздуха будет определяться в соответствии с уравнением Клапейрона:

Объемную производительность компрессоров принято измерять в м³/мин, а давление сжатого воздуха в барах (1 бар = 10⁵ Па).

На пневматических установках горных предприятий применяют компрессоры объемного и лопастного типов. Объемные компрессоры обеспечивают более высокий к.п.д. при относительно малых подачах пневматических установок (до 100-200 м³/мин)_. Лопастные компрессоры (турбокомпрессоры) более экономичны на установках большой производительности, когда они обеспечивают существенное уменьшение капиталоемкости по сравнению с другими типами компрессоров при достаточно высоком к.п.д.

Помимо поршневых, на карьерных пневматических установках применяют также ротационные объемные компрессоры - пластинчатые, винтовые и водокольцевые. Последние чаще всего используют в качестве вакуум-насосов.

Производительность компрессора, под которой понимается действительный подаваемый им объем воздуха, пересчитанный на условия всасывания, можно определить применительно к поршневому компрессору по размерам цилиндра одной ступени сжатия.

Производительность, отнесенная к условиям всасывания(при давлении и температуре воздуха во всасывающем патрубке) компрессора:

Простого действия

Двойного действия

- коэффициент подачи компрессора;

- внутренний диаметр цилиндра, м;

- ход поршня, м;

d- диаметр штока поршня, м;

n- скорость вращения вала компрессора, об/мин.

Производительность нормальная V_нар, отнесенная к нормальным условиям (при давлении воздуха р₀ =10333 кгс/м² и температуре Т=273 ⁰К, т.е. 0 ⁰С), находятся на основании характеристического уравнения для нормального и действительного условий всасывания(при действительном условии – давление р_вс, температуре Т_вс)

(кгс∙м) отнести к 1м³ воздуха, то теоретическая мощность компрессора при его производительности V_мин (м³/мин) выразится формулой:

Индикаторная мощность компрессора, т.е. действительная мощность, развиваемая в цилиндре компрессора, равна:

- индикаторный к.п.д. компрессора, учитывающий потери, связанные с отклонением действительного процесса компрессора от теоретического;

Мощность на валу компрессора:

(8.1)