CC BY
78
НАР 8 :
КЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ: ГО
МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 -,29.01.99
^ Ю.Н. Миняев, В.Т. Дмитриев,
2000 :
УДК 622.46
Ю.Н. Миняев, В.Т. Дмитриев
ВОПРОСЫ МОДЕРНИЗАЦИИ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ РАБОТЫ
П
оршневые компрессорные установки нашли широкое распространение во всех областях народного хозяйства России, на привод которых расходуется до 5 % всей вырабатываемой электрической энергии. При этом пневматическая энергия вырабатываемая компрессорами общего назначения -самый дорогой вид энергии современного промышленного производства. Так 1 килоджоуль энергии, получаемой в пневмоприводах различных машин и механизмов, использующих сжатый воздух, обходится в 7-10 раз дороже, чем тот же килоджоуль, получаемый при работе электропривода. Поэтому несомненна актуальность вопросов повышения эффективности компрессорных установок.
Для их реализации предлагаются следующие мероприятия.
1. Модернизация системы возду-хораспределения поршневых компрессоров
Воздухораспределительные органы - клапаны являются важнейшими узлами поршневых компрессоров, работой которых определяются как технико-экономические, так и термодинамические показатели машин. Кроме того, клапаны в значительной степени влияют на надежность компрессора в целом, так как остановки машин из-за их поломок составляют более половины от общей их суммы.
Разработанные в УГГГА прямоточные клапаны СГИ имеют по сравнению с широко применяемыми кольцевыми и прямоточными ПИК следующие преимущества:
• повышают производительность компрессоров и снижают удельный расход потребляемой энергии до 10%;
• более надежны и долговечны;
• конструктивно просты и обладают высокой ремонтопригодностью.
Вышесказанное подтверждается опытом их эксплуатации на шахтах Донбаса, ОАО «СУБР», АО «Урал-трансгаз», АО «Химпром» им.Кирова и других.
2. Перевод поршневых компрессоров на режим работы без смазки
Для смазки цилиндро-порш-невой группы компрессоров требуется специальное компрессорное масло, обладающее специфическими свойствами по сравнению с обычными индустриальными маслами. Кроме того, из-за образования нагаромаслянных отложений на стенках рубашек цилиндров и трубок холодильников, системы охлаждения компрессоров не обеспечивают необходимое охлаждение сжатого воздуха.
Для устранения этих недостатков предлагается переводить поршневые компрессоры на режимы работы без смазки цилиндров и сальников. Для реализации этого предложения произведен расчет основных элементов: опорных сегментов поршней, уплотнительных и сальниковых колец для оппозитных компрессоров общего назначения.
Кроме того разработаны технология изготовления этих элементов, рабочие чертежи необходимых деталей из композиционных материалов на основе фторопласта и приспособлений для их изготовления.
Перевод поршневых компрессоров на режим без смазки по сравнению с
существующими системами смазки дает следующие преимущества:
• снизится потребность в смазочном масле и энергии;
• увеличится межремонтный период компрессоров;
• снизятся затраты на ремонт компрессоров;
• повысится надежность работы компрессоров.
3. Модернизация системы охлаждения компрессоров
Концевые холодильники поршневых компрессорных установок представляют собой кожухо-трубчатые теплообменники, первичным теплоносителем которых служит сжатый воздух, а вторичным - вода. Их эксплуатация связана с расходом энергии на перекачку охлаждающей воды и преодоление сопротивлений при ее движении по трубам.
В качестве устройства, обеспечивающего интенсивное охлаждение воздуха, можно применять радиаторные установки естественного охлаждения, представляющих собой теплообменный аппарат рекуперативного типа со смешанным током теплообменивающихся сред. Причем вторичным или холодным теплоносителем является атмосферный воздух, использование которого в данном случае не требует никаких затрат.
Кроме того, суммарная емкость радиаторной установки обеспечивает сглаживание пульсаций давления сжатого воздуха, выполняя тем самым функции воздухосборника.
Конструктивно радиаторная установка состоит из труб большего диаметра, расположенных горизонтально и соединенных вертикальными трубками малого диаметра. Для того чтобы радиаторная установка решала также проблему осушения сжатого воздуха, его необходимо охлаждать в ней до точки росы, которая всегда выше температуры атмосферного воздуха. Для этого требуется большая поверхность охлаждения, что можно достичь путем оребрения вертикальных труб со стороны атмосферного воздуха.
Вышеуказанные радиаторные установки естественного охлаждения разработаны и внедрены на компрессорных станциях Кировоградского
медкомбината и на шахте «Черему-хов-ская» ОАО «СУБР».
4. Утилизация тепла компрессорных установок
С целью использования тепла от сжатого воздуха компрессорных установок предлагается к использованию охлаждающе-утилизационная установка, которая одновременно служит охладителем нагретой воды, выходящей из системы охлаждения компрессора и утилизатором тепла этой воды за счет нагрева холодной воды - вторичного теплоносителя.
Такая установка была разработана, изготовлена и испытана для оппо-зитного поршневого компрессора
4М10-100/8.
В результате ее опытной эксплуатации на компрессорной станции шахты «Черемухов-ская» ОАО
«СУБР» получен коэффициент утилизации 0.15, то есть в этом случае полный КПД компрессорной установки с учетом утилизации тепла, отводимого от нагретой воды системы охлаждения, повышается на 15 %. При этом циркулирующая по трубам холодная вода, или вторичный теплоноситель,
утилизирующий тепло нагретой воды системы охлаждения может быть использован для различных целей, в частности, в данном конкретном случае, для подпитки шахтной котельной установки, что привело к экономии газа.
Использование на практике предлагаемых разработок, связанных с модернизацией систем воздухорас-пределения, смазки и охлаждения, а также утилизацией тепла сжатого воздуха приведет к существенному повышению эффективности работы действующих и вновь устанавливаемых компрессорных установок.
/■
Миняев ЮЛ. Екатеринбургский іорні.ій инсіиіуі. Дмитриев В.Т. Екатеринбургский горный институт.
