ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ АВТОМАТИЗОВАНОЇ КОМПРЕСОРНОЇ УСТАНОВКИ

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.

Рисунок 8.1 – Індикаторна діаграма

Потужність електродвигуна визначається за формулою:

(8.2)

Q - продуктивність компресора;

h_k - індикаторний ККД компресора , який враховує втрати потужності в ньому при реальному робочому процесі ;

h_П - 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;

A_i - ізотермічна робота стискання 1 м³ атмосферного повітря до тиску Р₂;

A_a - 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;

h_пол - індикаторний політропний ККД , рівний h_пол =0.6-0,8 ;

h_м - механічний ККД , рівний h_м =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 );

h_n - ККД передачі від електродвигуна до насоса ( при жорсткому з’єднанні валів двигуна і насоса муфтою h_n=0,98 , при клиноремінній передачі h_n=0,95 , при плоскоремінній h_n=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	h_пол	h_м
					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