 |
Принцип действия и классификация компрессорных машин
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Основная цель комплексной автоматизации производственных процессов в химической, машиностроительной и других отраслях промышленности состоит в повышении их экономической эффективности и эксплуатационных характеристик. Это достигается, в частности, организацией рационального управления, прежде всего, всеми видами энергоемкого оборудования, к которым относятся поршневые компрессоры для сжатия, транспортирования, использования в качестве рабочего тела или переработки воздуха или других газов. Эти машины, рассчитанные на весьма широкий диапазон производительности и давлений, являются массовыми потребителями значительных количеств энергии.
Современные компрессоры для сжатия воздуха и газов снабжаются приводами мощностью до 6-10 МВт. Значительная потребность в энергии при чрезвычайной распространенности компрессоров делает первоочередными задачи рационального управления ими, повышения безаварийности и уменьшения затрат на обслуживание. Наиболее оптимальным их решением является автоматизация поршневых компрессоров.
Большое внимание уделено вопросу характера и уровня автоматизации собственно компрессорных машин в соответствии с требованиями, выдвигаемыми как обслуживаемыми ими производственными процессами, так и системами управления ими.
В работе приведены рекомендации по выбору рациональных схем автоматического регулирования и управления поршневыми компрессорами с учетом условий работы компрессорных установок и производств в целом.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕДПРИЯТИИ
На площадке «Североникель» "Кольской ГМК" осуществляется комплексная переработка сульфидного медно-никелевого сырья, поставляемого "Комбинатом Печенганикель", также входящим в состав «КГМК» и Норильским ГМК (Красноярский край). Собственный и привозной файнштейн поступает в отделение разделения файнштейна, где он дробится, измельчается и флотационным методом разделяется на медный и никелевый концентрат.
|
|
|
Медный концентрат в виде пульпы, поступает в цех меди, где после сгущения и обезвоживания плавится в отражательных печах и конвертируется в кислородно-вертикальных конвертерах КВК-30. В результате конвертирования получается оборотный медно-никелевый шлак и черновая медь, которая рафинируется в анодных печах. Анодная медь разливается в товарные слитки или в аноды. Из которых в электролизном отделении получают товарную катодную медь. Конвертерно - разливочный участок металлургического цеха оборудован четырьмя вертикальными кислородными конвертерами, в которых получают жидкую медь.
Продукты конвертирования: жидкая черновая медь, содержащая не более 0,85% никеля и не более 0,07% серы, с температурой перед сливом 1180-1250° С; твердый медный шлак с содержанием по ТУ9-072-057463 71-97 никеля не менее 15%, меди - до 45%, выгружаемый при повороте конвертера в ковш; отходящие газы, содержащие до 10% сернистого ангидрида во время продувки и 1÷3% во время доводки черновой меди. Температура газов в газоходе перед электрофильтром не более 450° С.
Никелевый концентрат подается в рафинировочный цех, где также сгущается и обезвоживается на вакуум-фильтрах, после чего обжигается в печах кипящего слоя для получения закиси никеля и серосодержащих газов, направляемых на сернокислотное производство. Закись никеля восстанавливается во вращающихся трубчатых печах и поступает на восстановительную плавку в дуговые электропечи. В процессе плавки образуется оборотный шлак и черновой никель, который стабилизируется, усредняется в миксере и размешивается на карусельных машинах в виде анодов. Получение анодного металла организованно в плавильном цехе анодного никеля. Никелевые аноды поступают на электролитическое получение катодного никеля в цеха электролиза никеля № 1 и № 2.
|
|
|
При очистке растворов выделяется кобальтовый концентрат, который частично отправляется в виде товарной продукции на родственные предприятия, а остальная часть
перерабатывается в кобальтовом отделении до металлического товарного кобальта. Шлам электролитического производства никеля является сырьем для получения редких и благородных металлов.
Технологические газы, образующиеся в процессе плавки и обжига никелевого и медного сырья, используются для получения серной кислоты.
Кроме основного производства, в состав комбината входят ряд вспомогательных цехов и участков, осуществляемых ремонты, строительство, снабжение электроэнергией, паром и водой, сжатым воздухом и кислородом, и ряд цехов, обеспечивающих необходимые автомобильные и железнодорожные перевозки. Исследовательские работы организованы на опытном производстве заводских лабораторий.
ТЕОРИЯ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН
Принцип действия и классификация компрессорных машин
Компрессоры, различные по давлению, производительности, сжимаемой среде, условиям окружающей среды, имеют большое разнообразие конструкций и типов. Компрессоры классифицируются по ряду характерных признаков.
По принципу действия компрессоры подразделяются на объемные и лопастные. Под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора.
Объемный компрессор - это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объем периодически, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора. Объемные машины по геометрической форме рабочих органов и способу изменения объема рабочих камер можно разделить на поршневые и роторные компрессоры.
Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения).
В поршневом компрессоре сжатие газа осуществляется перемещением поршня, совершающего возвратно-поступательное движение. Возвратно-поступательное движение рабочих органов имеют также свободно-поршневые и мембранные компрессоры.
|
|
|
В свободно-поршневом компрессоре передача движения от двигателя к сжимаемому элементу осуществляется без механизма передачи движения. В мембранном компрессоре уменьшение объема газа осуществляется перемещением сжимающего элемента - ротора, совершающего вращательное или качательное движение.
К объемным машинам с вращающим сжимающим элементом (роторным машинам) относятся: винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые и другие конструкции компрессорных машин.
Лопастной компрессор - машина динамического действия, в которой сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решетками лопастей. Характерной особенностью лопастных машин является отсутствие пульсации развиваемого ими давления. К лопастным компрессорам относятся радиальные (центробежные), радиально-осевые (диагональные), осевые.
В центробежном компрессоре поток движется в основном от центра к периферии. В осевом компрессоре поток газа движется вдоль оси ротора.
По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, энергетические, общего назначения и т. д.), по роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый и т. д.), по непосредственному назначению (пускового воздуха, тормозные и т. д.).
По конечному давлению различают:
вакуум-компрессоры - машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше;
компрессоры низкого давления - от 0,15 до 1,2 МПа;
среднего давления - от 1,2 до 10 МПа,
высокого давления - от 10 до 100 МПа;
сверхвысокого давления - свыше 100 МПа.
Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа существенно превышает атмосферное. Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объема газа, приведенного к нормальным условиям.
|
|
|
По способу отвода теплоты - с водяным и воздушным охлаждением.
По типу приводного двигателя - с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.
Для удобства монтажа и уменьшения габаритов компрессорной установки применяются электродвигатели, ротор которых является валом компрессора (моноблочный принцип).
Расчет, конструирование и эксплуатация компрессора ведутся с учетом свойств газа, для сжатия которого предназначен данный компрессор.
Свойства сжимаемого газа определяют размеры и конструкцию главных узлов и деталей компрессора; например, при сжатии пожароопасных газов (кислород, водород, углеводородные газы и др.) необходимо обеспечение повышенной герметичности компрессора и взрывобезопасности двигателя, систем защиты и управления. При сжатии газов, отличающихся токсичностью (оксид углерода, хлор и др.) и повышенной текучестью (гелий), главное требование - герметичность компрессора. При сжатии газов с коррозионными свойствами (сероводород, хлор и др.) необходимо применение специальных материалов для деталей газового такта компрессора.
Некоторые газы активно вступают в химическую реакцию с минеральным маслом (например, кислород), растворяют минеральное масло или смывают его с трущихся поверхностей узлов компрессора (например, углеводородные газы и их смеси), поэтому необходимо применение специальной смазки или выполнение конструкции компрессора, не требующей смазки.
|
|
|
