3.5. Определение мощности и выбор типа компрессоров
Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха или какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа. Компрессоры применяются для генерирования пневматической энергии, транспортировки газа по магистральным газопроводам, холодильная техника и т.д. Все компрессоры являются быстроходными. Частота вращения рабочего колеса составляет от 3000 до 20000 об/мин. Как правило, динамические компрессоры работают в длительном режиме, но пуск компрессоров производится при разгруженной машине.
Основными параметрами, характеризующими работу компрессоров, являются:
объемная подача (производительность) V , м3/с;
начальное и конечное давление p1,p2, Па;
мощность на валу компрессора Рк, кВт;
частота вращения nк , об/мин;
кпд компрессора ηк.
Мощность на валу компрессора является функцией удельной работы Аиз , Аад изотермического и адиабатического сжатия, кпд компрессора, производительности и конечного давления. Для ориентировочных расчетов значение мощности может быть определено по одному из соотношений:
(3.7)
Значения удельной работы изотермического или адиабатического сжатия воздуха от давления р1 до давления р2 может быть взяты из табл. 3.1.
Таблица 3.1
Значения Аиз и Аад сжатия атмосферного воздуха от избыточного давления р2
р2, МПа |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
Аиз, Дж/м3 |
157900 |
175600 |
191300 |
204000 |
216000 |
225500 |
Аад, Дж/м3 |
201100 |
230500 |
256000 |
280600 |
301200 |
320800 |
В некоторых случаях для ориентировочных расчетов рекомендуется использовать усредненное значение удельной работы и определять мощность по формуле
(3.8)
Условия выбора компрессора сводятся к следующему:
(3.9)
На основании выражения (3.9) выбирается необходимый тип компрессора и соответствующие аэродинамические характеристики, а так же кинематическая схема компрессор – электродвигатель.
3.6. Расчет мощности и выбор двигателей компрессоров
Наиболее распространенным электроприводом является электропривод на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, который применяется для нагнетателей мощностью от самой малой до нескольких тысяч киловатт. При мощности свыше 300 кВт наряду с асинхронными двигателями применяют синхронные двигатели. Регулируемый электропривод применяется в тех случаях, когда необходимо изменять производительность или при плавном пуске.
Расчетная мощность на валу двигателя определяется по формуле
(3.10)
По каталогу выбирают электродвигатель соответствующей частоты вращения и конструктивного исполнения исходя из условия
(3.11)
где Pном.дв - номинальная мощность двигателя;
nном.дв - номинальная частота вращения двигателя;
nк – частота вращения компрессора;
i – передаточное число редуктора, в тех случаях, когда требуется большая частота вращения колеса, между двигателем и компрессором устанавливается повышающий редуктор.
Для центробежных компрессоров выпускаются асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 2А мощностью 500—5000 кВт и напряжением статорной обмотки двигателя 6 кВ. Синхронная частота вращения 3000 об/мин. Их воздушное охлаждение может осуществляться при помощи вентиляции, действующей как по разомкнутому, так и по замкнутому циклам.