Центробежный нагнетатель воздуха

Центробежный нагнетатель представляет собой трехступенчатый роторный компрессор, который забирает наружный воздух при t_н = -40...+5°С, сжимает до 0,29 МПа (1,9 ати) и с расходом 12400 нм³/ч = 3,44 м³/с подает в воздуховод СТ.

Потребляемая мощность 580 кВт, число оборотов ротора - 9649 об/мин, содержание механических примесей £10 мг/м³. Температура воздуха на выходе из нагнетателя зависит от температуры наружного воздуха: при t_н = -40 °С t_вых = 80 °С, а при t_н = +50 °С t_вых = 155 °С. Производительность нагнетателя может изменяться дросселированием всасывающего 2 и напорного 11 воздуховодов дроссельными заслонками 1,9, а также открыванием противопомпажного клапана 8 (рис. 3.22).

Установка имеет систему автоматического управления, кототорая включает и выключает нагнетатели, контролирует и регулирует их параметры и поддерживает давление на выходе постоянным при различном потреблении воздуха сетью, т.е. потребителем.

Рис. 3.22. Схема включения нагнетателя в сеть:1, 9 - заслонки дроссельные Ду600 и Ду300; 2 - всасывающий воздуховод; 3 -центробежный нагнетатель; 4 - редуктор; 5 - электродвигатель; 6 -масляный насос; 7 - выброс воздуха в атмосферу; 8 - клапан противопомпажный; 9 - напорная задвижка; 10 - обратный клапан; 11 - напорный воздуховод

Нагнетатель, как любая лопаточная машина, может устойчиво работать только в интервале расходов от номинального до минимального. Номинальный расход получается при полностью открытой заслонке 9, а минимальный - при наибольшем ее прикрытии, близком к критическому, когда возникает помпаж. Это -автоколебания в системе «всасывающий трубопровод + НГ + напорный трубопровод», характеристики которой зависят от положения дроссельных заслонок, температуры и плотности наружного воздуха. Помпажные колебания расхода и давления воздуха приводят к тому, что подача воздуха происходит толчками, сопровождается сильными ударами и изменениями в потребной мощности.

При уменьшении потребления воздуха сетью до величины, близкой к критической, давление возрастает и срабатывает противопомпажная защита системы автоматики, открывается клапан 8, воздух сбрасывается в атмосферу, давление нагнетателя падает и рабочая точка на газодинамической характеристике НГ уходит из критической области в сторону номинальных параметров.

Уменьшение потребления воздуха сетью до величины близкой к критической может быть возможно в следующих случаях:

при неисправности системы регулирования давления или при неправильной ее настройке;

при перегреве воздуха в нагнетателе из-за загрязнения воздухоохладителей или повышения температуры воды, или уменьшения ее расхода;

при значительном повышении температуры засасываемого воздуха из атмосферы по сравнению с настройкой;

при аварийной скорости уменьшения потребления воздуха сетью, когда система регулирования не успевает сработать.

Блок осушки воздуха

В состав блока осушки воздуха (БОВ) входят:

водяной воздухоохладитель В02;

двухступенчатый четырехсекционный воздухоохладитель BO3;

два фреоновых воздухоохладителя В04 и В05 (рис. 3.23).

Теплообменник В02 предназначен для охлаждения воздуха с температуры +155 °С до +50°С. Представляет собой горизонтальный кожухотрубный аппарат с оребренными U - образными трубами 5, которые крепятся к трубной решетке 9 (рис. 3.24).

Наружная труба выполнена из алюминия, а внутренняя - из углеродистой или нержавеющей стали 12X18Н9Т. Для повышения эффективности теплообмена установлены перегородки 6. В трубном пространстве циркулирует вода, а в межтрубном пространстве - воздух. Температура на выходе +50 °С поддерживается постоянной путём изменения подаваемого количества воды. Регулирующий клапан открывается и закрывается по сигналам температурного датчика на выходе из В02.

Воздухоохладитель ВОЗ предназначен для охлаждении воздуха от +50°С до +5°С и осушки воздуха конденсационным способом. Охлаждать до более низкой температуры нельзя, так как в случае уменьшения температуры ниже 0°С произойдёт замораживание аппарата.

Рис.3.23. Схема блока осушки воздуха: В02, ВОЗ, В04, В05 -воздухоохладители; конт. N1 и N2 - контуры циркуляции R11; Ф1, Ф2 - сетчатые фильтры; К₁...К₄ - клапаны; Р₁ - расходомер

Рис. 3.24. Воздухоохладитель В2:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - патрубок; 4 - обечайка; 5 - трубчатка; 6 - перегородка; 7 - патрубок;

8 - штуцер; 9 - решётка трубная

Воздухоохладитель ВОЗ двухступенчатый четырехсекционный. Первая ступень состоит из двух секций 5 (рис. 3.24), соединенных между собой калачём 8. Хладоноситель - вода. Вторая ступень состоит из секций 4, также соединенных калачём. Охлаждение воздуха - хладоносителем R11 с температурой t = -10°С. Вода и R11 протекают в пучках труб, а в межтрубном пространстве - воздух последовательно через все секции - сначала водяные, а затем - фреоновые.

Рис. 3.25. Воздухоохладитель ВОЗ: 1,7- переходник; 2 - элиминатор; 3 - конфузор;

4, 5 - секции; 6 - диффузор; 8- калач; 9- рама; 10-штуцер

В ВОЗ происходит интенсивное выпадение влаги в виде конденсата - примерно 90...95%. Основная ее часть задерживается в теплообменнике и отводится в канализацию. Оставшаяся в потоке влага задерживается в элиминаторе 2. Элиминатор состоит из горизонтальных зигзагообразных пластин. В результате многократного изменения направления потока воздуха, создаваемого пластинами, капли (но не туман) выпадают на пластинах, стекают в поддон и далее в сливной бачок.

Рис. 3.26. Воздухоохладитель В04: 1,6- переходник; 2 - фильтр; 3 - конфузор;4, 5 - секции;

7 - труба с фланцем; 8 - диффузор; 9 - рама

Регулирование температуры воздуха в ВОЗ осуществляется изменением расхода воды и фреона R11 по сигналам датчиков температуры термометров сопротивления с термопреобразователем.

Окончательная осушка воздуха методом вымораживания происходит поочередно в В04 (В05) (рис. 3.26). В них воздух охлаждается с +5°С до -20°С. Через 2 часа непрерывной работы на спирально оребренных трубах выпадает и вымерзает влага в виде инея и льда, образуя плотную снеговую шубу. Живое сечение для прохода воздуха сокращается, теплообмен с воздухом ухудшается, выпадение влаги уменьшается и дальнейшая работа аппарата становится неэффективной. Поток воздуха переключается на параллельный аппарат, а первый переключается на работу в режиме оттайки. В него направляется поток воздуха с температурой +50°С, отбираемый на выходе из В02. Расход потока на оттайку контролируется расходомером Р1 (по дифференциальному манометру). Процесс оттайки длится около двух часов и прекращается, когда температура выбрасываемого наружу воздуха достигает +25 ° С. Растаявший снег удаляется в емкость или в канализацию.

На выходе из В04 (В05) установлены сетчатые фильтры Ф2 на 20 мкм для задержания снега, уносимого с потоком воздуха.

Охлаждение воздуха в В04 (В05) присходит в результате теплообмена с хладоносителем R11, имеющем температуру -30° С.

В системе термостатирования имеются три контура охлаждения и регулирования температуры воздуха водой и два контура - фреоном R11.

Поскольку во вторую ступень ВОЗ следует подавать хладоноситель R11 с температурой t = -10° С, а в В04 (В05) – с температурой t = - 30°С, то две группы холодильных машин должны работать в разных режимах с разной холодопроизводительностью.

Рис. 3.27. Схема регулирования температуры воздуха во II ст. ВОЗ, в В04 (В05)-контуры №1 и №2: КР1, КР2-пневмоклапана регулируемые; ЦН-герметичный центробежный насос; ФО-фильтр-осушитель; Е-емкость; Ф-фильтр

Центробежный насос ЦН (рис. 3.27) подает подогретый ХН с расходом G_в испаритель ПКХМ, где ХН охлаждается до -10 °С (или до -30°С). С номинальным расходом G₁ R11 поступает через регулирующий клапан КР1 в теплообменный аппарат, а избыток R11 с расходом G₂ сливается через другой регулирующий клапан КР2 и байпас АВ в емкость Е. Воздух в аппарате охлаждается, a R11 подогревается и сливается в емкость Е. При отклонении температуры воздуха на выходе из аппарата свыше допустимой величины датчик температуры подает сигнал на изменение расходов G₁ и G₂. Для большего охлаждения воздуха расход G₁ увеличивается, a G₂ уменьшается.

Фильтр-осушитель содержит гранулированный силикагель для поглощения влаги из фреона R11, так как влага вызывает коррозию металлических частей холодильных машин и ухудшает теплопередачу в аппаратах.

Осушенный и охлажденный воздух из блока осушки поступает в воздуховод через регулирующую задвижку с пневмоприводом ПЗ₁ Величина расхода контролируется дифманометрическим расходомером Р2. Если величина расхода отклоняется от нормы, то она изменяется за счет частичного перекрытия (открытия) основного потока при изменении положения заслонки ПЗ₁ Для сброса избытка воздуха в атмосферу открывается регулирующая заслонка П3₄.

Рис. 3.28 Электрокалорифер: 1-кожух; 2-ввод кабельный; 3-крышка; 4-блок ТЭН; 5-электронагреватель трубчатый

Температура подаваемого воздуха всегда ниже требуемой Поэтому перед потребителем воздух подогревается в электронагревателе ЭН1. Величина подогрева, контролируется датчиком температуры ДТ2 и ее погрешность составляет ± 3 °С. (рис 3.21 и 3.28). Регулирование расхода и температуры воздуха выполняется системой автоматического управления. Сетчатый фильтр Ф5 обеспечивает необходимую фильтрацию в 20 мкм.

Воздух перед потребителем контролируется на влажность помощью прибора контроля влажности В_л и на засоренность прибором 3. Для этого с определенным расходом продувается фильтрующий элемент и затем анализируется в лаборатории.

Контроль степени загрязнения, а следовательно и сопротивления фильтра ФЗ на входе к потребителю выполняется мембранным дифференциальным манометром М_н по перепаду давления. Сигнал от датчика усиливается, преобразуется в выходной электрический сигнал и отображается на вторичном приборе в пультовой.

Рис. 3.29. Схемы подачи газообразного азота: а) способом газификации жидкого азота; б) способом редуцирования из баллонов ресиверной

Если в процессе термостатирования носителя воздухом возникает опасность пожара из-за возможной утечки горючего или его паров, или должна выполнятся заправка жидким водородом, то термостатирование отсеков должно производиться нейтральным газом - азотом. Азот может подаваться в больших количествах (почти как воздух) путем газификации жидкого азота в продукционных теплообменниках или подаваться из баллонов ресиверных под высоким давлением через редуктор (рис. 3.29). В этом случае подогрев азота в ЭН1 должен учитывать дополнительное понижение температуры азота при дросселировании с высокого давления до низкого.