Эксплуатация компрессорных установок

Насосные и компрессорные установки служат для сжатия и перемещения жидкостей и газов.

В древности для подъема воды из колодцев применяли черпак, затем -- ведра и ковши, подвешенные на веревках, потом ведра поднимали «журавлем» и воротом. Позже появляются механизмы непрерывного перемещения -- черпаки, расположенные на вращающемся ободе колеса или ремне, перекинутом через приводное колесо.

Важным изобретением был простейший деревянный поршневой насос, приводимый в действие преимущественно силой человека или животных. Примитивные деревянные поршневые насосы применялись столетиями без существенных изменений в конструкции. И лишь в XVIII в. с развитием производства чугуна, стали и различных машин и с появлением паровых двигателей конструкции поршневых насосов были усовершенствованы. В настоящее время поршневые насосы широко применяются во многих отраслях народного хозяйства.

Центробежный насос был изобретен в 1700 г., но в то время его практически не использовали. Только в конце XIX в. в связи с изобретением электродвигателя центробежные насосы получили применение. В дальнейшем, когда была изучена работа деталей центробежных насосов, они были значительно усовершенствованы.

Теперь изготовляются высокопроизводительные, экономичные и компактные центробежные и пропеллерные насосы.

Мех и опахало -- древнейшие нагнетатели воздуха. С их помощью раньше при выплавке металла и кузнечных работах воздух подавали в горн и печи. До XVIII в. на металлургических заводах воздух в доменные печи подавали ящичными мехами, приводимыми в действие водяными колесами.

В XVIII в. русский механик-самоучка И.И. Ползунов разработал конструкцию паровой машины и поршневой цилиндрической воздуходувки. В 1832 г. русский инженер А.А. Саблуков изобрел центробежный вентилятор, положивший начало применению центробежных машин в горнорудной и металлургической промышленности.

В развитии компрессоров и насосов важную роль сыграли русские ученые. Член Российской Академии наук Л. Эйлер разработал теоретические основы работы лопаточных машин. Профессор Н.Е. Жуковский создал теорию гребного винта, на основе которой рассчитываются и конструируются осевые вентиляторы и насосы. Тем не менее в царскую Россию компрессоры ввозили из-за границы. За годы Советской власти в СССР построены заводы по выпуску разнообразных современных конструкций насосных и компрессорных машин.

Теперь компрессорные и насосные установки широко применяются в водоснабжении городов, гидротехнических сооружениях, нефтяной и нефтеперерабатывающей, металлургической, горнорудной промышленности и других отраслях народного хозяйства. Среди потребителей насосов и компрессоров химическая промышленность занимает одно из первых мест. Так, большинство химических соединений получается или под повышенным давлением или под вакуумом, создаваемым компрессорами и насосами.

Потребность в центробежных и плунжерных насосах различных конструкций на нот период исчисляется более чем в 200 000 шт. Насосы будут выпускаться высокопроизводительные и экономичные с применением гидравлических подшипников и новых коррозионностойких материалов.

Будут разработаны рациональные конструкции поршневых компрессоров с графитовыми и лабиринтными уплотнениями, работающих без смазки цилиндровой группы. Увеличится количество конструкций винтовых и мембранных компрессоров, в которых практически не будет утечки и загрязнения смазочным маслом сжимаемого газа. Найдут широкое применение газомоторные компрессорные агрегаты, верхние цилиндры которых являются силовыми, а горизонтальные -- компрессорными. Для газоразделительных процессов будут внедрены компрессорные установки комбинированного сжатия газа в центробежных и поршневых компрессорах большой производительности. Насосные и компрессорные установки, входящие в схемы технологических производств, будут иметь комплексное автоматическое и телемеханическое управление.

Устройство и принцип действия основного оборудования

Когда поршень перемещается из верхней мёртвой точки - давление в зоне сжатия снижается ниже давления всасывания (точка 4). Впускной клапан открывается и воздух из всасывающей области поступает в зону сжатия. Поршень в этот момент перемещается вверх и давление в зоне сжатия возрастает. Как только оно превысит давление всасывания, впускной клапан закрывается (точка 1).

Давление продолжает расти до тех пор, пока не превысит давления нагнетания (точка 2). Выпускной клапан открывается, и сжатый воздух дух поступает в линию нагнетания вплоть до достижения поршнем верхней мёртвой точки.

При завершающем ходе поршня вниз, давление в цилиндре очень быстро понижается и выпускной клапан снова закрывается (точка 3).

Компрессор состоит из рабочих цилиндров, поршней, всасывающих и нагнетательных клапанов, расположенных в крышках цилиндров.

Компрессор имеет шесть ступеней сжатия и восемь цилиндров: по два цилиндра в I и VI ступенях и по одному в остальных. Цилиндры IV, и VI ступеней выполнены в виде двух дифференциальных блоков одинаковой конструкции: блок IV - VI ступеней с расположением между ними уравнительной полости давления нагнетания III ступени и блок V - VI ступеней с уравнительной полостью давления нагнетания IV ступени. Цилиндры I, II и III ступеней двустороннего действия с односторонними штоками. Цилиндры остальных ступеней одностороннего действия. Компрессор имеет систему автоматики, которая выполняет следующие функции: контроль параметров работы по приборам, установленным на щите компрессора в машинном зале, и по месту измерения; запись основных параметров на диспетчерском щите компрессора; световую и звуковую сигнализации об отклонениях основных параметров от нормальных значений; дистанционное управление запорной арматурой газопровода и водопровода больших проходных сечений с местного щита компрессора; защитные блокировки, не допускающие пуск и останавливающие электродвигатель компрессора в случаях нарушения пускового и рабочего режимов. Предусмотрена также система дистанционного программного пуска и остановки компрессора.

Эксплуатация установки

Прежде всего, проводится детальная и тщательная подготовка всего компрессорного агрегата к пуску. Проверяется уровень масла в маслосборнике или картере циркуляционной смазки, в корпусах масляных насосов агрегата смазки цилиндров и его редукторе и в случае необходимости доливается масло до определенного уровня. Следует проверить чистоту фильтрующих сеток в маслосборнике или картере, а также включить очищенный маслофильтр. В летнее время масло должно направляться только через маслохолодильник. Если температура в машинном помещении ниже + 5° С, то следует масло направлять в обвод холодильника и включить, если имеется, обогрев маслосборника. Включаются электродвигатели насоса циркуляционной смазки и агрегата смазки цилиндров. Проверяется подача масла ко всем пунктам подвода смазки, для чего открывают краники, имеющиеся в обратных масляных клапанах. Далее поворачивают вал компрессора на два-три оборота в больших компрессорах включением валоповоротного механизма, в малых -- вручную. "Подается вода на цилиндры компрессора, промежуточные холодильники и маслохолодильники, проверяется по контроль ному сливному баку подача охлаждающей воды ко всем узлам компрессора”.

Проверяется положение запорной и пускорегулирующей арматуры на газовых линиях, которая должна соответствовать положению «пуск». Должны быть открыты байпасные вентили, продувочные вентили масловлагоотделителей и маслофильтров, всасывающая задвижка. Вентили, соединяющие компрессор с нагнетательными коммуникациями, находятся в закрытом состоянии до полной загрузки компрессора и поднятия максимального давления в последней ступени". Составной частью подготовки компрессора к пуску является внешний его осмотр, при котором в основном проверяется состояние затяжки фундаментных и шатунных болтов, подсоединение трубопроводов к ступеням, отсутствие посторонних предметов, наличие и подсоединение КИП и средств автоматики. Наряду с подготовкой компрессора ведется подготовка к пуску двигателя. Подготовка и пуск электродвигателей производятся дежурным электриком. Подготовка к пуску паровых машин и двигателей внутреннего сгорания ведется машинистами и помощниками машинистов. О готовности компрессорного агрегата к пуску докладывается начальнику или мастеру смены.

Пуск компрессора осуществляется при полной его исправности по разрешению начальника или мастера смены. Включают электродвигатель, паровую машину или двигатель внутреннего сгорания. Пуск компрессора производится вхолостую, при закрытой задвижке на нагнетании, но газ совершает циркуляцию, так как открыты байпасные трубопроводы, подняты пластины всасывающих клапанов или включены дополнительные вредные пространства. При достижении нормального числа оборотов проверяется работа компрессора вхолостую: прослушивается механизм движения и цилиндры, проверяется давление масла в системах смазки, а при кольцевой смазке подшипников -- вращение кольца, температура подшипников и степень нагретости трущихся поверхностей, отсутствие конденсата в масловлагоотделителях и фильтрах. При полной исправности компрессора и его агрегатов производится загрузка и включение компрессора в систему.

Загрузка компрессора осуществляется с последовательного, начиная с первой ступени, закрытия продувочных вентилей всех аппаратов. Поднятие давления в компрессоре производится перекрытием вентилей на байпасных линиях, опусканием пластин всасывающих клапанов или отключением дополнительных вредных пространств. При достижении в последней ступени определенного давления, равного давлению в системе, немедленно открывают задвижки на нагнетании. После загрузки машинист делает полный осмотр компрессора, проверяет давление и температуру по всем ступеням, которые должны соответствовать нормальному режиму, состояние агрегатов смазки, цилиндров, механизма движения и двигателя. Если при этом будут замечены какие-либо ненормальности в работе компрессора или двигателя -- стук, толчки, ненормальные показания контрольно - измерительных приборов, нагрев подшипников и т. п., машинист должен доложить об этом начальнику смены, выяснить причины ненормальной работы и принять меры к их устранению, вплоть до остановки компрессора.

Задача обслуживающего персонала заключается в поддержании нормального технологического режима компрессора, организации четкой и безаварийной работы установки. При этом машинист руководствуется показаниями контрольно-измерительных приборов, осмотром машины на слух и ощупь. Во время работы компрессора необходимо контролировать подачу смазки лубрикатором ко всем точкам цилиндров и сальников; следить за давлением масла в циркуляционной системе смазки; контролировать давления и температуру газа по ступеням; наблюдать за работой компрессора, следить за давлением и температурой охлаждающей воды; продувать холодильники, масловлагоотделители и другие аппараты. Наблюдение за смазкой является наиболее важным элементом в общем комплексе по ежедневному обслуживанию компрессоров. Нарушение режима смазки может привести к весьма быстрому выходу компрессора из строя. К каждой точке должно подводиться определенное количество соответствующего масла. В техническом паспорте каждой машины указаны нормы расхода масла. В цилиндры должно подаваться такое количество масла, чтобы на его стенках и поршнях образовалась сплошная тонкая пленка масла. Недостаточная смазка усиливает износ зеркала цилиндра и поршневых колец. Излишняя смазка способствует увеличению отложений нагара в клапанах, трубопроводах и на поршнях, что приводит к ухудшению работы компрессора, к авариям и взрывам установок. Недостаточная подача масла к трущимся поверхностям механизма движения может привести к чрезмерному их нагреву. Температура подшипников не должна превышать 50--60° С. Снизить температуру нагрева можно повышением давления смазки в системе циркуляционной смазки. Если греются подшипники с кольцевой и капельной смазкой, то необходимо промыть подшипник на ходу большими порциями свежего масла и после промывки дать обильную смазку.

Машинист выполняет следующие работы по контролю за смазкой компрессора: проверяет давление в системе циркуляционной смазки, которое должно быть в пределах 1,8--2 атм\ проверяет открытием контрольных краников поступление масла на все точки; следит за нагревом коренных подшипников по показаниям термометров расширения или манометрическим термометрам, за нагревам сальников -- на ощупь, параллелей рам и промежуточных фонарей -- на ощупь; контролирует температуру масла до и после масляного холодильника (подавать следует столько воды, чтобы температура масла после холодильника не превышала + 35° С); периодически переключает секции масляного фильтра и производит чистку выключенной секции; поддерживает установленный для нормальной работы уровень масла в маслосборнике и маслонасосах агрегата смазки цилиндров и сальников; следит за плотностью всех соединений маслопровода; если имеются качающиеся опоры промежуточных фонарей и цилиндров, то один раз в смену проверяет их смазку.

В циркуляционной системе смазки необходимо менять масло через каждые два месяца. Систематическое наблюдение за работой компрессора, проводимое машинистом, заключается в следующем: внимательно следить за работой цилиндров, клапанов и механизма движения, при появлении резких стуков и ударов немедленно остановить компрессор; при появлении слабых стуков выяснить их причину и решить с начальником смены вопрос о возможности дальнейшей работы компрессора; следить путем осмотра за плотностью соединений трубопроводов, особенно газовых; следить за сальниками," не допуская пропусков газа в рабочее помещение. Кроме того, машинист обязан контролировать плотность фланцевых соединений всех коммуникаций компрессора, следить за исправностью контрольно-измерительных приборов и приборов автоматики, содержать в аккуратном состоянии компрессор, поддерживать чистоту в помещении, вести сменный журнал, записывая в нем все необходимые данные. Обслуживающий персонал осуществляет текущие осмотры компрессора, следит за своевременным проведением ремонтов и устраняет возникающие мелкие неисправности.

Остановки компрессора бывают кратковременные, длительные и аварийные. Остановка компрессора может быть под нагрузкой и с предварительным переводом его на холостой ход. Остановка под нагрузкой не вредит компрессору и не вызывает дополнительных повреждений. При этом движение кривошипно-шатунного механизма прекращается значительно скорее, чем при остановке в разгруженном состоянии. При кратковременной остановке компрессора проводятся следующие операции: останавливается двигатель (электромотор -- нажатием кнопки «стоп» и отключением вентиляционной системы, двигатель внутреннего сгорания -- прекращением подачи горючей смеси, паровая машина -- прекращением подачи пара в цилиндры машины); открываются вентили продувок всех ступеней; открываются байпасные вентили или отжимаются пластины всасывающих клапанов, или подключаются дополнительные вредные пространства; закрываются вентили на всасывающем трубопроводе I ступени и нагнетательных трубопроводах, соединяющих компрессор с другими цехами; закрывается задвижка на главном напорном водопроводе; прекращается подача смазки во все точки;

проверяется по манометрам, полностью ли спущено давление из цилиндров, аппаратов и газовых коммуникаций. После полной остановки машинист должен осмотреть и вычистить компрессор, очистить от загрязнений сетки масляного фильтра и маслосборника. На длительный срок компрессор останавливается для ремонта и постановки его в резерв. В случае сжатия взрывоопасной газовой смеси и остановки компрессора на ремонт прежде всего надо продуть компрессор и коммуникации азотом. После этого останавливается двигатель, разгружается компрессор, отключается от всасывающих и нагнетательных газовых трубопроводов, прекращается подача масла и воды, удаляется охлаждающая вода. В период стоянки компрессора в резерве периодически прокручивается вал при помощи валоповоротного механизма или вручную. Этот компрессор должен быть готовым к пуску по первому требованию.

Лекция