При больших расходах сжатого воздуха все более широкое применение получают лопастные компрессоры, называемые также турбокомпрессорами.
По сравнению с поршневыми компрессорами они более компактны, работают равномерно и осуществляют непрерывную подачу воздуха, что позволяет им работать без воздухосборников. Благодаря отсутствию клапанов они более надежны в работе.
Турбокомпрессоры
Сжатие воздуха в турбокомпрессорах достигается за счет более высоких по сравнению с вентиляторами окружных скоростей рабочих колес, которые достигают 450—500 м/с. Это позволяет получить в рабочем колесе степень сжатия до 1,4.
Для получения необходимых давлений турбокомпрессоры изготовляют многоступенчатыми.
Турбокомпрессоры имеют уменьшающиеся от ступени к ступени диаметр или ширину в связи с тем, что объем воздуха по мере сжатия в ступенях уменьшается.
В турбокомпрессорах необходимо охлаждение воздуха, которое осуществляется, как правило, с помощью промежуточных холодильников, устанавливаемых между группами рабочих колес различной ширины или различного диаметра.
Недостатки
Недостатки турбокомпрессоров:
- невозможность изготовления компрессоров малой производительности;
- несколько меньший к.п.д. самого компрессора по сравнению с поршневыми машинами;
- возможность устойчивой работы только в определенных границах производительностей;
- невозможность частых включений и выключений компрессора; более сложная параллельная работа.
Турбокомпрессоры целесообразно применять при производительности компрессорных установок свыше 200 м3/мин.
В передвижных компрессорных установках для горных предприятий используют обычно винтовые компрессоры, так как они имеют небольшие размеры и высокую динамическую уравновешенность. Они имеют производительность 5—25 м3/мин при давлении сжатого воздуха 0,5— 0,7 МПа.
Винтовые компрессоры
Винтовые компрессоры (рис. 7.9) относятся к группе объемных машин, у которых воздух сжимается за счет уменьшения его объема в рабочей полости, образованной зубьями и впадинами двух параллельно расположенных винтов — роторов: ведущего 6 и ведомого 7.
Роторы имеют форму винтов с большим углом подъема и, как правило, разным числом зубьев (на ведущем число зубьев меньше, чем на ведомом, например, четыре и шесть). Ведущий ротор имеет выпуклые зубья, ведомый — вогнутые.
- Роторы расположены в корпусе 3;
- вращаются в подшипниках 1, 4, имеют уплотнения 2 и шестерни 5, благодаря которым осуществляется их жесткая кинематическая связь.
Между роторами обеспечивается необходимый зазор, исключающий непосредственный контакт винтовых поверхностей и уменьшающий их износ.
Применение винтовых компрессоров
Винтовые компрессоры, применяемые на горных предприятиях, охлаждаются циркуляцией воды в рубашке корпуса (компрессоры сухого сжатия) или впрыскиванием масла в рабочее пространство компрессора (маслозаполненные компрессоры).
Наибольшее распространение получили установки 6ВКМ-25/8 и 6ВКМ-13/8, оборудованные маслозаполненными винтовыми компрессорами ВК-11 с производительностью соответственно 25 и 13 м3/мин.
Установки ЗИФ-ШВ5 с винтовым компрессором ЗИФ-ПВ-5 производительностью 5 м3/мин. Все указанные передвижные компрессорные установки обеспечивают давление сжатого воздуха 0,9 МПа.
Оборудование компрессорных установок
Оборудование стационарных компрессорных установок. Стационарные компрессорные установки располагаются в зданиях компрессорных станций на обособленных фундаментах, изолированных от фундаментов здания и соседних компрессоров.
В соответствии с правилами технической эксплуатации компрессорные станции располагают вдали от источников пыли, на расстоянии не менее 50 м от административных и жилых зданий.
При производительности компрессорной станции до 500м3/мин целесообразно применять поршневые компрессоры, при большей производительности — турбокомпрессоры с минимальным (до 25% по производительности) числом поршневых компрессоров, необходимых для уменьшения производительности станции в ремонтные смены и для ввода в сжатый воздух масляных паров с целью уменьшения внутренней коррозии воздухопроводов.
Компрессорные станции кроме компрессорных установок снабжаются вспомогательным оборудованием:
- всасывающими фильтрами,
- концевыми охладителями,
- воздухосборниками (при использовании поршневых компрессоров),
- глушителями шума и насосами.
Помещение компрессорных станций
Помещение компрессорных станций должно иметь центральное отопление, телефонную связь, аварийное освещение, а также противопожарные средства в соответствии с общими правилами противопожарной охраны.
Компрессоры располагают в машинном зале в один ряд с проходами между ними не менее 1,5 м. Воздухосборники и фильтры для приема воздуха обычно выполняют за пределами здания.
- Для привода стационарных поршневых компрессоров применяют синхронные электродвигатели преимущественно серий ДСК и СДК мощностью 200—650 кВт,
- для привода турбокомпрессоров — синхронные электродвигатели серий СТМ и СТД мощностью 1000-4000 кВт,
- для привода винтовых компрессоров передвижных компрессорных установок — асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии ВАО на напряжение 660 В, мощностью от 40 кВт (компрессор ЗИФ-ШВ-5) до 160 кВт (компрессор 6ВКМ-25/8).
Аппаратура автоматического управления компрессорных станций
Для автоматизации компрессорных станций, оборудованных поршневыми прямоугольными компрессорами ВП-10/8, ВП-20/8, ВП-30/8 и ВП-50/8, Харьковским электромеханическим заводом (ХЭМЗ) выпускается комплектная аппаратура автоматического управления.
Компрессоры оппозитного исполнения 2М10-50/8 и 4М10-100/8 поставляются Пензенским компрессорным заводом совместно с аппаратурой автоматизации.
Заводом «Энергомаш» с турбокомпрессорами К-250, К-350 и К-500 поставляется комплексная аппаратура турбокомпрессорных станций.
Аппаратура автоматизации обеспечивает:
- программное или кнопочное управление оператором пуска компрессорных установок;
- регулирование производительности компрессоров или компрессорной станции в целом;
- контроль технологических параметров — температуры сжатого воздуха, температуры и давления масла в системе смазки, давления воды в системе охлаждения, производительности и др.;
- защиту компрессоров, приводящую к их отключению при отклонении технологических параметров от допустимых значений, при перегрузках и коротких замыканиях электродвигателей;
- сигнализацию о нормальной работе, предупредительную и аварийную в помещении компрессорной станции и на пульте оператора.
Для магистральных и участковых трубопроводов применяются стальные трубы общего назначения — газовые, сварные и бесшовные, соединяемые между собой сваркой, резьбовыми муфтами, фланцевыми или замковыми быстроразъемными соединениями (БРС)
.
В качестве распределительных трубопроводов используют гибкие шланги, длина которых с целью уменьшения потерь давления принимается не более 20 м.
Для снятия напряжений, возникающих при изменении длины труб вследствие температурных изменений, применяются компенсаторы длины (на поверхности — дуговые), которые устанавливаются через 200— 250 м.
