Компрессорная станция

Полезная модель относится к области получения сжатого воздуха высокого (от 15 до 40 МПа) давления и может быть использована в пневматических системах, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и безопасности эксплуатации, а также в технологических процессах, в которых необходим воздух высокого давления с низким содержанием паров влаги, масла и механических частиц. Компрессорная станция для получения сжатого осушенного и очищенного от паров масла и механических частиц воздуха, включающая компрессор для сжатия воздуха, блок осушки и очистки сжатого воздуха и прибор управления, в которой для предотвращения загрязнения трубопроводов системы высокого давления на выходе из блока осушки и очистки установлен автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе, имеющий электрическую связь с прибором управления, и прибор контроля предельного влагосодержания сжатого воздуха, также имеющий электрическую связь с прибором управления, при этом датчик прибора контроля предельного влагосодержания с помощью специального устройства размещен непосредственно внутри трубопровода высокого давления блока осушки и очистки.

Полезная модель относится к области получения сжатого воздуха высокого (от 15 до 40 МПа) давления и может быть использована в пневматических системах, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и безопасности эксплуатации, а также в технологических процессах, в которых необходим воздух высокого давления с низким содержанием паров влаги, масла и механических частиц.

В частности настоящая полезная модель может быть применена в системах воздуха высокого давления подводных и надводных судов гражданского и военного назначения, системах подготовки сжатого воздуха, предназначенного для дыхания при аварийно-спасательных работах водолазов и пожарных, а также в компрессорных станциях, обеспечивающих сжатым воздухом пусковые ракетные комплексы.

Большинство компрессоров высокого давления являются поршневыми. Среди поршневых компрессоров высокого давления наиболее распространены маслосмазываемые компрессоры. В качестве смазки для компрессоров применяются специальные промышленные масла, в основном состоящие из углеводородной (нефтяной) основы и присадок, придающих маслу необходимые свойства. Несмотря на то, что в компрессорах высокого давления предусматриваются достаточно качественные уплотнения в системе смазки, существует гарантированный унос компрессорного масла сжатым воздухом. Применяемые для очистки от масла и воды, установленные после

межступенчатых холодильников межступенчатые водомаслоотделители неэффективны и не обеспечивают отсутствие масла в сжатом воздухе на выходе из компрессора.

Компрессорное масло, содержащееся в сжатом воздухе, без необходимой очистки на выходе из компрессора может оседать на стенках трубопроводов и различных пневматических устройствах в пневматической сети высокого давления. При наличии масла (масляной пленки) в пневматической сети (на стенках трубопровода) высокого давления может происходить возгорание масла при контакте с сильно сжатым воздухом - т.н. «дизельный» эффект, приводящее к выходу из строя всей пневматической сети.

Кроме того, негативное влияние на пневматические сети и устройства оказывает наличие в сжатом воздухе паров воды и образующийся при сжатии воздуха конденсат, который может приводить к выходу из строя пневматических сетей и устройств, вследствие обледенения и коррозии.

Известен компрессорный агрегат, состоящий из поршневого, воздушного, W-образного, шестирядного, пятиступенчатого компрессора, электродвигателя, маховика, вентилятора, диффузора, блока холодильников, водомаслоотделителей всех ступеней, клапанов предохранительных всех ступеней, клапана постоянного давления, системы продувки, запорных вентилей с электромагнитными приводами, устройства разгрузочного и воздушного инерционно-масляного фильтра, смонтированных на общей раме, отличающийся тем, что количество цилиндров 1-й ступени - два, остальных по одному, диаметры цилиндров 1-й ступени относятся к диаметрам 2-й, 3-й, 4-й и 5-й ступени как 5,5-7,5; 3,4-4,2; 2-2,4; 1,2-1,3, блок холодильников состоит из пяти секций, размещенных в металлическом каркасе так, что 2-я и 5-я секции расположены со стороны входа охлаждающего воздуха, а 1-я, 3-я и 4-я - со стороны вентилятора, количество секций в холодильнике 1-й ступени

пять, в холодильниках 2-й, 3-й, 4-й и 5-й ступеней по четыре секции, трубы в каждой секции имеют общее оребрение из пластин, имеющих отверстия с конусообразными лепестковыми отбортовками, отбортовки пластин наклонены экспоненциально под углом (0-90)° к горизонтали, зазор между трубами и лепестками отбортовок пластин составляет (0-0,1)d, где d - наружный диаметр теплообменных труб, и заполнен высокотеплопроводным коррозионно-стойким металлом, поверхности оребренных труб защищены от коррозии двумя слоями коррозионно-стойких металлов (патент РФ 22806).

Недостатком компрессорных агрегатов является то, что для очистки от масла и влаги применяются межступенчатые водомаслоотделители, как правило, не обеспечивающие достаточную очистку. Кроме того, в составе компрессорного агрегата отсутствуют дополнительные устройства для окончательной очистки сжатого воздуха от масла и воды.

Известны автоматизированные электрокомпрессоры, предназначенные для сжатия воздуха до давления нагнетания до 40 МПа, состоящие из собственно компрессора, соединенного посредством эластичной муфты с электродвигателем, и системы автоматического управления. Автоматизированный компрессор допускает совместную работу с автоматизированными блоками осушки и очистки сжатого воздуха (Тигарев П.А. Справочник по судовым компрессорам. - Л.: Судостроение, 1981, стр.262).

Недостатком известных автоматизированных электрокомпрессоров является то, что в автоматизированном блоке осушки и очистки сжатого воздуха, который осуществляет осушку и очистку от масла воздуха высокого давления для контроля параметров выходящего воздуха предусмотрены только ручные приборы (сигнализатор влажности и пробоотборник для определения содержания масла), что снижает степень автоматизации

автоматизированных электрокомпресоров, и увеличивает вероятность подачи некачественно подготовленного сжатого воздуха в пневматическую сеть.

Известен способ получения сжатого осушенного и очищенного газа, включающий сжатие газа в компрессоре, предварительную осушку и очистку в водомаслоотделителе с последующей осушкой в одном из двух попеременно работающих адсорберов и окончательную осушку в концевом фильтре, при этом в период осушки газа в одном из адсорберов осуществляют регенерацию второго адсорбера, а переключения адсорберов с режима осушки на режим регенерации и обратно производят с использованием быстродействующих клапанов, в котором при переключении адсорберов предварительно отключают насыщенный адсорбер от магистрали нагнетания газа, затем в течение 4-6 с производят сброс давления только из водомаслоотделителя, после чего сообщают прошедший регенерацию адсорбер с магистралью нагнетания, а насыщенный адсорбер подключают к магистрали регенерации с последующей его разгрузкой (патент РФ 2143588).

Недостатком известного способа является то, что контроль за параметрами работы узлов для очистки сжатого воздуха от масла не осуществляется. Кроме того, режим регенерации в известной установке производится по времени и не адаптируется к реальным условиям проведения регенерации и фактической насыщенности влагой адсорбента, что может привести к недостаточной регенерации, либо к чрезмерному расходу электроэнергии на нагрев адсорбера и чрезмерному расходу осушенного воздуха на периодические продувки регенерируемого адсорбера.

Известно, что для определения содержания масла в сжатом воздухе применяется флюоресцентный способ, основанный на зависимости степени флюоресценции от количества масла, растворенного в бензоле. Воздух продувается через бензол, после чего пробу визуально сравнивают с

эталоном. Также разработан более удобный способ определения содержания масла в сжатом воздухе: воздух продувают через специальные трубки, наполненные осушителем, который в зависимости от содержания масла в воздухе окрашивается в разные цвета различной интенсивности. Цвет пробы визуально сравнивают с эталоном. В практике измерений используют оба метода. (Тигарев П.А. Справочник по судовым компрессорам. - Л.: Судостроение, 1981, стр.296).

Недостатком указанных методов контроля является то, что для определения содержания масла в сжатом воздухе необходимо достаточно продолжительное время проводить анализ в химической лаборатории на флуориметре, либо визуально сравнивать цвет из трубочки с эталоном, при этом эти операции не всегда точны и не автоматизированы.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение степени автоматизации существующих компрессорных агрегатов, повышение степени безопасности и надежности компрессорных агрегатов высокого давления и пневматических сетей воздуха высокого давления, а также расширение арсенала технических средств, используемых для получения осушенного и очищенного сжатого воздуха.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.

Компрессорная станция для получения сжатого осушенного и очищенного от паров масла, влаги и механических частиц воздуха высокого давления, включающая компрессор для сжатия воздуха, блок осушки и очистки сжатого воздуха, в которой для предотвращения загрязнения трубопроводов системы высокого давления на выходе из блока осушки и очистки установлен автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе, имеющий электрическую связь с прибором управления, и прибор контроля предельного влагосодержания сжатого воздуха, также имеющий электрическую связь с прибором

управления, при этом датчик прибора контроля предельного влагосодержания с помощью специального устройства размещен непосредственно внутри трубопровода высокого давления блока осушки и очистки.

Компрессор для сжатия воздуха и блок осушки и очистки сжатого воздуха установлены на единой раме.

Блок осушки и очистки сжатого воздуха содержит дополнительный фильтр для очистки сжатого воздуха от паров масла, фильтрующие элементы которого выполнены из углеродного сорбционно-фильтрующего материала.

Компрессорная станция с целью обеспечения необходимого качества сжатого воздуха в пневматической системе содержит дополнительный вход для подачи сжатого воздуха от независимого источника сжатого воздуха непосредственно в блок очистки и осушки минуя компрессор.

На компрессоре установлен звукопоглощающий кожух, выполненный в виде съемных панелей.

Для запуска электропривода компрессора с целью снижения нагрузки на питающую электрическую сеть и механическую часть компрессора используется частотный преобразователь, обеспечивающий частотно-регулируемый плавный пуск.

На чертеже представлена принципиальная схема компрессорной станции.

Компрессорная станция содержит электрокомпрессор 1, блок осушки и очистки сжатого воздуха 2, прибор управления 3, автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе 4, прибор контроля предельного влагосодержания сжатого воздуха 5 с датчиком 6, размещенным в выходном трубопроводе блока осушки и очистки сжатого воздуха 2.

Электрокомпрессор 1, блок осушки и очистки сжатого воздуха 2, автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в

воздухе 5 с датчиком 6 имеют электрические связи с прибором управления 3. Дополнительно в компрессорной станции предусмотрена подача сжатого воздуха от независимого источника по трубопроводу 7, и управляемого крана 8, и очистку и осушку в блоке очистки и осушки сжатого воздуха 2. Для снижения нагрузки на питающую электрическую сеть и механическую часть компрессора для запуска электропривода компрессора 1 используется частотный преобразователь 9, обеспечивающий частотно-регулируемый плавный пуск.

Компрессор 1 и блок осушки и очистки сжатого воздуха 2 могут быть установлены на единой раме (не показана).

Блок осушки и очистки сжатого воздуха 2 может дополнительно содержать для очистки сжатого воздуха от паров масла фильтр (не показан), фильтрующие элементы которого выполнены из углеродного сорбционно-фильтрующего материала.

Для снижения шума на компрессоре может быть установлен звукопоглощающий кожух (не показан), выполненный в виде съемных панелей.

Компрессорная станция работает следующим образом.

Электрокомпрессор 1 нагнетает воздух высокого давления в блок осушки и очистки сжатого воздуха 2, в котором производится адсорбционная осушка сжатого воздуха с помощью двух взаимно резервирующих адсорберов (не показаны) и очистка с помощью фильтров (не показаны).

Управление процессами осушки осуществляется прибором управления 3.

На выходе блока очистки и осушки 2 непосредственно в трубопроводе системы осушки установлен датчик 6 прибора предельного влагосодержания сжатого воздуха 5, который непрерывно либо периодически автоматически

производит измерение влажности сжатого воздуха и выдает сигнал в прибор управления 3.

Если влажность сжатого воздуха выше определенной допустимой уставки, то прибор предельного влагосодержания сжатого воздуха 5 выдает предупредительный сигнал в прибор управления 3. На выходе из блока очистки и осушки 2 установлен сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе 4, который автоматически постоянно или периодически производит измерение содержание масла в сжатом воздухе и выдает сигнал в прибор управления. Если содержание масла в сжатом воздухе выше определенной допустимой уставки, то сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе 4 выдает предупредительный (аварийный) сигнал в прибор управления 3.

Кроме того, по сигналам сигнализатора предельного содержания паров масла в сжатом воздухе 4 и прибора предельного влагосодержания сжатого воздуха 5 прибором управления 3 может осуществляться управление и сигнализация в соответствии с необходимыми алгоритмами, например, переключение адсорберов блока осушки с рабочего на резервный при превышении допустимой уставки прибора предельного влагосодержания сжатого воздуха, или сигнализация о необходимости проверки функционирования водомаслоотделителей компрессора и замены фильтров блока осушки 2, либо аварийная остановка компрессорной станции.

Подача воздуха высокого давления от независимого источника в блок осушки и очистки 2 в обход компрессора 1 производится прибором управления, дающим сигнал на открытие крана 8 на трубопроводе 7. Запуск и регулирование работы электрокомпрессора осуществляется прибором управления 3 и частотным регулятором 9.

Предложенное устройство позволяет значительно повысить степень автоматизации существующих компрессорных агрегатов, повысить

безопасность и надежность компрессорных агрегатов высокого давления и пневматических сетей воздуха высокого давления.

1. Компрессорная станция для получения сжатого осушенного и очищенного от паров масла и механических частиц воздуха, включающая компрессор для сжатия воздуха, блок осушки и очистки сжатого воздуха и прибор управления, отличающаяся тем, что на выходе из блока осушки и очистки установлены автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе и прибор контроля предельного влагосодержания сжатого воздуха, имеющие электрическую связь с прибором управления, при этом датчик прибора контроля предельного влагосодержания размещен непосредственно внутри трубопровода высокого давления блока осушки и очистки.

2. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что компрессор для сжатия воздуха и блок осушки и очистки сжатого воздуха установлены на единой раме.

3. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что блок осушки и очистки сжатого воздуха содержит дополнительный фильтр для очистки сжатого воздуха от паров масла, фильтрующие элементы которого выполнены из углеродного сорбционно-фильтрующего материала.

4. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный вход для подачи сжатого воздуха от независимого источника сжатого воздуха непосредственно в блок очистки и осушки, минуя компрессор.

5. Компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что на компрессоре установлен звукопоглощающий кожух, выполненный в виде съемных панелей.

6. Компрессорная станция по пп.1-5, отличающаяся тем, что, с целью снижения нагрузки на питающую электрическую сеть и механическую часть компрессора, для запуска электропривода компрессора используется частотный преобразователь, обеспечивающий частотно-регулируемый плавный пуск.