 |
Привод поршневых компрессоров
|
|
|
|
Для привода ПК могут применяться электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и паровые машины.
Двигатели внутреннего сгорания в стационарных компрессорных установках применяют редко. Их используют только там, где имеется достаточно большой избыток топлива (газ, жидкое топливо). Они удобны в работе, регулировании, но требуют дорогого топлива, для которого нужны хранилища, дополнительное вспомогательное оборудование и т.д. Таким образом, эксплуатация получается дорогая. В настоящее время ДВС применяют для передвижных компрессорных установок.
На газовых и нефтяных месторождениях широко применяются компрессоры со свободно движущимися поршнями. В них энергия сжатия получается за счет сжигания топлива (жидкого, газового) в цилиндрах. Передача этой энергии поршням компрессора происходит непосредственно. Рабочий процесс такого привода осуществляется по циклу Дизеля, но нужен синхронизирующий механизм для совместной работы поршней. Принципиальная схема такого компрессора приведена на рис. 9.1.
 |
Рис. 9.1. Схема компрессора со свободно движущимися поршнями:
1 - цилиндры компрессора; 2 - ступенчатые поршни; 3 - цилиндр двухтактного двигателя с продувочными окнами и форсункой
Применение паровых машин возможно в ближайшем будущем. Паровые машины нового поколения достаточно экономичны, удобны в регулировании. В настоящее время пока не нашли распространения.
Электродвигатели переменного тока – это наиболее распространенный привод ПК. Это синхронные и асинхронные электродвигатели 3-фазного переменного тока на напряжение 380 и 6000 В. Выбор напряжения определяет мощность двигателя. Обычно электродвигатели на 6000 В применяют при их мощности более 200 кВт.
|
|
|
Если позволяет быстроходность компрессора, то двигатель присоединяют к нему непосредственно через муфту. В более редких случаях – через редуктор или ременную передачу.
Необходимо учитывать, что асинхронный электродвигатель имеет большой пусковой момент, а у синхронного он составляет менее 50 % от рабочего. В таком случае компрессор нуждается в разгрузке при пуске.
Синхронный электродвигатель имеет больший КПД, улучшает cos j системы электроснабжения предприятия. Он менее подвержен короткому замыканию благодаря большему зазору между статором и ротором и поэтому находит широкое применение.
Недостатком электропривода является сложность и неэкономичность регулирования производительности компрессора.
Привод турбокомпрессоров
Для привода ТК можно применять электродвигатели, паровые и газовые турбины.
Турбокомпрессоры небольшой производительности (1000 м3/мин и ниже) обычно проектируют на повышенную частоту вращения (4000 – 8000 об/мин и более). Это улучшает габаритно-массовые показатели и повышает КПД компрессора. При турбинном приводе увеличение числа оборотов не вызывает затруднений, но при электроприводе (при n > 3000 об/мин) необходим редуктор. Такие редукторы с мощностью до 12 МВт и с КПД, равном 0,98 – 0,99, серийно выпускаются отечественной промышленностью и, как правило, поставляются в составе компрессорной установки.
Неоспоримое преимущество в настоящее время электропривод имеет при мощности ТК до 6000 кВт благодаря дешевому обслуживанию. Но такой привод из-за невозможности экономичного регулирования частоты вращения вызывает перерасход электроэнергии на 10 – 20 % и более, по сравнению с приводом n= var.
Поэтому при выборе привода ТК с мощностью от 6000 до 12000 кВт необходимо проводить технико-экономическое сравнение вариантов с учетом всех местных факторов и конкретных условий.
|
|
|
Для ТК с мощностью больше 12000 кВт, как правило, устанавливают паро- или газотурбинный привод.
Желательно, чтобы турбинный привод позволял менять частоту вращения на 15 % выше и на 30 % ниже номинального значения без существенного снижения КПД и потери устойчивости.
Поэтому для привода ТК нельзя применять обычные генераторные паротурбинные установки (ПТУ), так как они рассчитаны на работу при постоянных числах оборотов (1500, 3000 об/мин). Применяют специальные приводные ПТУ, рассчитанные на переменный режим работы и обладающие пологой зависимостью КПД от частоты вращения.
Мощность электродвигателя N дв, кВт, для привода оценивается следующим образом:
, (9.1)
где 
или 
– внутренняя удельная работа компрессора, Дж/кг.
Можно принимать ориентировочно:
=0,75 - 0,85 – изотермический КПД поршневого компрессора;
=0,5 - 0,7 – изотермический КПД турбокомпрессора;
= 
=0,79 - 0,88 – общий КПД поршневой компрессорной машины;
=0,7 - 0,75 – общий КПД, учитывает гидравлические и механические потери в турбокомпрессоре;
k =1,15 - 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий случайные перегрузки.
В настоящее время все шире внедряется частотное регулирование синхронных и асинхронных электродвигателей.
Контрольные вопросы
1. Что называют приводом компрессора?
2. Какие двигатели используются для привода поршневых компрессоров?
3. Какие приводы используются в турбокомпрессорных установках?
4. Какими недостатками и достоинствами обладает электропривод компрессоров?
5. В каких случаях для привода компрессоров используются двигатели внутреннего сгорания?
6. В каких компрессорных установках широко используются редукторы в приводе?
|
|
|
