RU2535895C2

RU2535895C2 - Compressor plant

Info

Publication number: RU2535895C2
Application number: RU2012147989/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Татьяна Васильевна Алябьева; Алевтина Михайловна Крыгина
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-12-20
Also published as: RU2012147989A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to control of compressor plants. A compressor plant includes a compressor, a waste heat exchanger, an aftercooler and an air receiver, which are installed in a pressure line and connected to each other by means of main and additional pipelines, and air mains. The compressor is connected to an air filter by means of a suction pipeline. A control unit includes an atmospheric air temperature control connected to a temperature sensor located at an inlet hole of a convergent nozzle of the air filter, and a pressure control with a pressure sensor installed on the air mains; besides, both the temperature control and the pressure control contain setting and comparing units, electronic and magnetic amplifiers, as well as non-linear feedback units; with that, the compressor is connected to a drive through a rotation speed control in the form of a unit of powder electromagnetic couplings.

EFFECT: invention is aimed at reduction of power consumption for the production of pneumatic energy at maintaining consumption below the rated one and especially at negative temperatures of the atmospheric air sucked by the compressor.

2 dwg

Description

Изобретение относится к управлению компрессорными установками, эксплуатируемыми в различных отраслях народного хозяйства, находящихся в климатических условиях с длительным воздействием отрицательных температур, и особенно для шахтных предприятий горной промышленности.The invention relates to the management of compressor units operated in various sectors of the economy, located in climatic conditions with prolonged exposure to freezing temperatures, and especially for mining enterprises of the mining industry.

Известна компрессорная установка (см. патент РФ №2169294, МПК F04D 29/28, опубл. 20.06.2001), содержащая компрессор, установленные на линии нагнетания теплообменник-утилизатор, концевой холодильник, воздухосборник, соединенные между собой основными и дополнительными трубопроводами, которые снабжены клапанами, электрически связанными с блоками управления, и пневмосеть, компрессор посредством всасывающего трубопровода соединен с воздушным фильтром, представляющим собой корпус с крышкой и коническим днищем, в нижней части которого установлен поплавок-конденсатор, в верхней части корпуса выполнено устройство в виде суживающегося сопла, к выходному отверстию которого прикреплена сетка, а после его выходного отверстия установлена отражательная перегородка, при этом всасывающий трубопровод соединен с крышкой корпуса фильтра.A known compressor installation (see RF patent No. 2169294, IPC F04D 29/28, publ. 06/20/2001), comprising a compressor, heat exchanger-utilizer installed on the discharge line, an end cooler, an air collector, interconnected by main and additional pipelines, which are equipped valves electrically connected to control units, and a pneumatic network, the compressor is connected via an intake pipe to an air filter, which is a body with a cover and a conical bottom, in the lower part of which a float is installed a condenser at the top of the housing holds the unit in the form of a tapered nozzle to the outlet of which is fixed grid, and after its outlet mounted baffle, wherein the suction pipe is connected to the filter housing cover.

Недостатком является поступление значительного количества каплеобразной влаги со всасываемым воздухом в компрессор, особенно в зимне-весенний и осенне-зимний периоды, когда атмосферный воздух с высокой относительной влажностью дополнительно насыщается влагой при дожде, туманах, при снегопаде и метелях - льдом и инеем, переходящими в жидкость в процессе сжатия, что приводит к низкой эксплуатационной надежности работы компрессорной установки и повышению энергозатрат на производство сжатого воздуха, обусловленным необходимостью последующего удаления влаги из пневмосети энергоемкими устройствами, например, в виде влагоотделителей.The disadvantage is the influx of a significant amount of droplet-like moisture with sucked air into the compressor, especially in the winter-spring and autumn-winter periods, when atmospheric air with high relative humidity is additionally saturated with moisture during rain, fog, during snowfall and snowstorms - ice and hoarfrost turning into liquid in the compression process, which leads to low operational reliability of the compressor unit and an increase in energy consumption for the production of compressed air, due to the need after uyuschego remove moisture from the pneumatic energy consuming devices, such as dehumidifiers.

Известна компрессорная установка (см. патент РФ №2396469, МПК F04D 29/28, опубл. 10.08.2010, бюл. №22), содержащая компрессор, установленные на линии нагнетания теплообменник-утилизатор, концевой холодильник, воздухосборник, соединенные между собой основными и дополнительными трубопроводами, которые снабжены клапанами, электрически связанными с блоком управления, и пневмосеть, компрессор посредством всасывающего трубопровода соединен с воздушным фильтром, представляющим собой корпус с крышкой и коническое днище, в нижней части которого установлен поплавок-конденсатор, в верхней части корпуса расположено устройство в виде суживающегося сопла, к входному отверстию которого прикреплена сетка, а после его выходного отверстия установлена отражательная перегородка, при этом всасывающий трубопровод соединен с крышкой корпуса фильтра, причем корпус фильтра дополнительно снабжен рубашкой, образующей полость для наполнения горячим сжатым воздухом, при этом в нижней части конического днища полость соединена посредством клапана и дополнительного трубопровода с линией нагнетания, а в верхней части корпуса - с суживающимся соплом.A known compressor installation (see RF patent No. 2396469, IPC F04D 29/28, publ. 08/10/2010, bull. No. 22), containing a compressor installed on the discharge line heat exchanger-heat exchanger, terminal cooler, air collector, interconnected by the main and additional pipelines, which are equipped with valves electrically connected to the control unit, and the pneumatic network, the compressor is connected via an intake pipe to an air filter, which is a housing with a cover and a conical bottom, in the lower part of which is installed a condenser-float, in the upper part of the housing there is a device in the form of a tapering nozzle, a grid is attached to its inlet, and a reflective wall is installed after its outlet, the suction pipe is connected to the filter housing cover, and the filter housing is additionally equipped with a jacket forming a cavity for filling with hot compressed air, while in the lower part of the conical bottom the cavity is connected by means of a valve and an additional pipeline to the discharge line, and in hne part of the body - with a tapering nozzle.

Недостатком является перерасход энергии на производство сжатого воздуха при отрицательных температурах наружного воздуха - из-за увеличения массового количества сжатого воздуха по сравнению с нормированно необходимым для потребителей вследствие возрастания плотности всасываемого компрессором атмосферного воздуха, что также приводит к более тяжелым условиям работы пневмооборудования.The disadvantage is the excessive consumption of energy for the production of compressed air at negative outside temperatures - due to an increase in the mass amount of compressed air compared to the standard required for consumers due to an increase in the density of atmospheric air absorbed by the compressor, which also leads to more difficult operating conditions for pneumatic equipment.

Технической задачей изобретения является снижение энергоемкости производства пневмоэнергии при поддержании расхода ниже нормированного и особенно при отрицательных температурах всасываемого компрессором атмосферного воздуха, когда в связи с увеличением его плотности возрастает массовая производительность компрессора.An object of the invention is to reduce the energy intensity of the production of pneumatic energy while maintaining the flow rate below normalized and especially at negative temperatures of the atmospheric air absorbed by the compressor, when the mass productivity of the compressor increases due to an increase in its density.

Технический результат по снижению энергоемкости производства сжатого воздуха в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации достигается тем, что компрессорная установка содержит компрессор, установленные на линии нагнетания теплообменник-утилизатор, концевой холодильник, воздухосборник, соединенные между собой основными и дополнительными трубопроводами, которые снабжены клапанами, электрически связанными с блоком управления, и пневмосеть, компрессор посредством всасывающего трубопровода соединен с воздушным фильтром, представляющим собой корпус с крышкой и коническое днище, в нижней части которого установлен поплавок-конденсатор, в верхней части корпуса расположено устройство в виде суживающегося сопла, к входному отверстию которого прикреплена сетка, а после его выходного отверстия установлена отражательная перегородка, при этом всасывающий трубопровод соединен с крышкой корпуса фильтра, причем корпус фильтра дополнительно снабжен рубашкой, образующей полость для наполнения горячим сжатым воздухом, при этом в нижней части конического днища полость соединена посредством клапана и дополнительного трубопровода с линией нагнетания, а в верхней части корпуса - с суживающимся соплом, причем блок управления включает регулятор температуры атмосферного воздуха, соединенный с датчиком температуры, расположенным у входного отверстия суживающегося сопла воздушного фильтра, и регулятор давления с датчиком давления, установленным на пневмосети, причем как регулятор температуры, так и и регулятор давления содержат блоки задания и сравнения, электронный и магнитный усилители, а также блоки нелинейной обратной связи, при этом компрессор соединен с приводом через регулятор скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт.The technical result of reducing the energy consumption of compressed air production in changing weather and climate operating conditions is achieved by the fact that the compressor installation contains a compressor, a heat exchanger-heat exchanger installed on the discharge line, an end cooler, an air collector, interconnected by main and additional pipelines, which are equipped with valves, electrically connected to the control unit, and the pneumatic network, the compressor is connected to the air filter by means of a suction pipe m, which is a casing with a lid and a conical bottom, in the lower part of which a float-condenser is installed, in the upper part of the casing there is a device in the form of a tapering nozzle, a mesh is attached to its inlet, and a reflective partition is installed after its outlet, while the pipeline is connected to the cover of the filter housing, and the filter housing is additionally provided with a jacket forming a cavity for filling with hot compressed air, while in the lower part of the conical bottom The chamber is connected by means of a valve and an additional pipeline to the discharge line, and in the upper part of the housing to a tapering nozzle, the control unit including an air temperature controller connected to a temperature sensor located at the inlet of the tapering nozzle of the air filter, and a pressure regulator with a pressure sensor installed on the pneumatic network, both the temperature regulator and the pressure regulator contain reference and comparison blocks, electronic and magnetic amplifiers, as well as non-linear feedback, while the compressor is connected to the drive through a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings.

На фиг.1 представлена принципиальная схема компрессорной установки, на фиг.2 - общий вид воздушного фильтра.Figure 1 presents a schematic diagram of a compressor installation, figure 2 is a General view of the air filter.

Компрессорная установка состоит из компрессора 1, установленных на нагнетательной линии 2 посредством основного трубопровода 3 и клапана 4 концевого холодильника 5 и воздухосборника 6, причем последний через клапан 7 соединен с пневмосетью 8.The compressor installation consists of a compressor 1 installed on the discharge line 2 through the main pipe 3 and the valve 4 of the end cooler 5 and the air collector 6, the latter through the valve 7 is connected to the pneumatic network 8.

Теплообменник-утилизатор 9 дополнительным трубопроводом 10 и клапаном 11 соединен с нагнетательной линией 2, а дополнительным трубопроводом 12 и клапаном 13 соединен с концевым холодильником 5, кроме того, теплообменник-утилизатор 9 дополнительным трубопроводом 14 и клапаном 15 соединен с воздухосборником 6, а дополнительным трубопроводом 16 и клапаном 17 соединен с пневмосетью 8.The heat exchanger-utilizer 9 is connected by an additional pipe 10 and valve 11 to the discharge line 2, and the additional pipe 12 and valve 13 is connected to the end cooler 5, in addition, the heat exchanger-utilizer 9 is connected by an additional pipe 14 and valve 15 to the air collector 6, and an additional pipe 16 and valve 17 is connected to the pneumatic network 8.

Блок управления 18 электрически соединен с клапанами 4, 7, 11, 13, 15, 17 и с датчиком температуры 19, установленным на входе в суживающее сопло воздушного фильтра 22, установленного на всасывающем трубопроводе 20, а также датчиком давления 21, установленным на пневмосети 8.The control unit 18 is electrically connected to the valves 4, 7, 11, 13, 15, 17 and to a temperature sensor 19 installed at the inlet to the narrowing nozzle of the air filter 22 mounted on the suction pipe 20, as well as a pressure sensor 21 installed on the pneumatic network 8 .

Воздушный фильтр 22 состоит из корпуса с крышкой 23 и конического днища 24, в нижней части которого установлен поплавок-конденсатор 25, а в верхней части корпуса расположено устройство в виде суживающегося сопла 26, к входному отверстию 27 которого прикреплена сетка 28.The air filter 22 consists of a housing with a cover 23 and a conical bottom 24, in the lower part of which a float-condenser 25 is installed, and in the upper part of the housing there is a device in the form of a tapering nozzle 26, to the inlet 27 of which a grid 28 is attached.

После выходного отверстия 29 суживающегося сопла 26 установлена отражательная перегородка 30, кроме того, всасывающий трубопровод 20 соединен с крышкой 23 воздушного фильтра 22. Корпус с крышкой 23 дополнительно снабжен рубашкой 31, образующей полость 32 для наполнения горячим сжатым воздухом, а в нижней части конического днища 24 полость 32 соединена посредством клапана 33 и дополнительного трубопровода 34 с линией нагнетания 2 компрессора!, а в верхней части корпуса с крышкой 23 полость 32 рубашки 31 соединена с суживающимся соплом 26.After the outlet 29 of the tapering nozzle 26, a baffle 30 is installed, in addition, the suction pipe 20 is connected to the cover 23 of the air filter 22. The housing with the cover 23 is further provided with a jacket 31 forming a cavity 32 for filling with hot compressed air, and in the lower part of the conical bottom 24, the cavity 32 is connected via a valve 33 and an additional pipe 34 to the compressor discharge line 2 !, and in the upper part of the housing with the cover 23, the cavity 32 of the shirt 31 is connected to the tapering nozzle 26.

Блок управления 18 включает регулятор температуры 35 атмосферного воздуха, соединенный с датчиком температуры 19, расположенным у входного отверстия 27 суживающегося сопла воздушного фильтра 22, а также регулятор давления 36 с датчиком давления 21.The control unit 18 includes a temperature controller 35 of atmospheric air connected to a temperature sensor 19 located at the inlet 27 of the tapering nozzle of the air filter 22, as well as a pressure regulator 36 with a pressure sensor 21.

Регулятор температуры 35 и регулятор давления 36 содержат соответственно блоки задания 37 и 38, блоки сравнения 39 и 40, электронные усилители 41 и 42, магнитные усилители 43 и 44, а также блоки нелинейной обратной связи 45 и 46. При этом компрессор 1 соединен с приводом 47, через регулятор скорости вращения 48, выполненный в виде блока порошковых электромагнитных муфт.The temperature controller 35 and pressure controller 36 respectively contain reference blocks 37 and 38, comparison blocks 39 and 40, electronic amplifiers 41 and 42, magnetic amplifiers 43 and 44, as well as non-linear feedback blocks 45 and 46. In this case, the compressor 1 is connected to the drive 47, through a speed controller 48, made in the form of a block of powder electromagnetic couplings.

Компрессорная установка работает следующим образом.The compressor installation operates as follows.

При отрицательных температурах наружного атмосферного воздуха, используемого в качестве всасываемого в компрессор 1, сигнал от датчика температуры 19, поступающий в блок сравнения 40 регулятора температуры 35, превышает сигнал блока задания 38, и на выходе блока сравнения 40 появляется сигнал отрицательной полярности, поступающий на вход электронного усилителя 42. Сюда же поступает и сигнал от блока 46 нелинейной обратной связи, который вычитается из сигнала блока сравнения 40. За счет этого в электронном усилителе 42 компенсируется нелинейность характеристики привода 47 компрессора 1.At negative temperatures of the outside air used as sucked into the compressor 1, the signal from the temperature sensor 19 supplied to the comparison unit 40 of the temperature controller 35 exceeds the signal from the task unit 38, and a negative polarity signal arrives at the output of the comparison unit 40 electronic amplifier 42. The signal from the non-linear feedback block 46, which is subtracted from the signal of the comparison unit 40, also arrives here. Due to this, non-linearity is compensated in the electronic amplifier 42 Drive characteristics of the compressor 47 1.

Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 42 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 44, снижая момент от привода 47, передаваемый регулятором скорости вращения 48. В результате происходит уменьшение подачи компрессора 1 до тех пор, пока расход сжатого воздуха не достигнет нормированно необходимых значений.The negative polarity of the signal of the electronic amplifier 42 causes a decrease in the excitation current at the output of the magnetic amplifier 44, reducing the moment from the drive 47 transmitted by the speed controller 48. As a result, the supply of compressor 1 decreases until the flow rate of compressed air reaches the normalized required values.

Тогда всасываемый поток, насыщенный твердыми частицами жидкости в виде снега, инея и/или каплеобразной влаги, через сетку 28 и входное отверстие 27 поступает в суживающееся сопло 26.Then the suction stream, saturated with solid particles of liquid in the form of snow, hoarfrost and / or drop-like moisture, enters the tapering nozzle 26 through the mesh 28 and the inlet 27.

Воронкообразное движение всасываемого атмосферного воздуха в суживающемся сопле 26 приводит к укрупнению и коагуляции каплеобразной влаги, которая после выходного отверстия 29, внезапно расширяясь, ударяется об отражательную перегородку 30 и скапливается в коническом днище 24. По мере накопления влаги в коническом днище 24 она воздействует на поплавок-конденсатор 25 и выбрасывается из воздушного фильтра 22.The funnel-shaped movement of the intake air in the tapering nozzle 26 leads to coarsening and coagulation of droplet-like moisture, which, after the outlet 29, suddenly expanding, hits the reflective wall 30 and accumulates in the conical bottom 24. As the moisture accumulates in the conical bottom 24, it acts on the float -condenser 25 and is thrown out of the air filter 22.

Наличие отрицательной температуры всасываемого атмосферного воздуха приводит к образованию инея на внутренней поверхности суживающееся сопла 26 с последующим накоплением обледенений, уменьшающих в конечном итоге проходное сечение по всей длине суживающегося сопла 26. Кроме этого, накапливаемый в коническом днище 24 конденсат замерзает, что приводит к невозможности его удаления через поплавок-конденсатор 25. В результате наблюдается резкое возрастание аэродинамического сопротивления воздушного фильтра 22 и, как следствие, увеличение энергозатрат на привод компрессора для обеспечения поступления на сжатие необходимого объема атмосферного воздуха.The presence of a negative temperature of intake air leads to the formation of frost on the inner surface of the narrowing nozzle 26, followed by the accumulation of icing, which ultimately reduces the cross-section along the entire length of the narrowing nozzle 26. In addition, the condensate accumulated in the conical bottom 24 freezes, which makes it impossible removal through the float-condenser 25. As a result, there is a sharp increase in the aerodynamic resistance of the air filter 22 and, as a result, an increase in the energy costs for the compressor drive to ensure the necessary amount of atmospheric air is received for compression.

Для устранения указанного явления корпус с крышкой 23 помещают в рубашку 31 таким образом, чтобы образовалась полость 32, и через клапан 33 дополнительным трубопроводом 34 соединяют с линией нагнетания 2, при этом полость 32 в верхней части корпуса с крышкой 23 соединяют суживающимся соплом 26.To eliminate this phenomenon, the housing with the cover 23 is placed in the jacket 31 so that a cavity 32 is formed, and through the valve 33 an additional pipe 34 is connected to the discharge line 2, while the cavity 32 in the upper part of the housing with the cover 23 is connected by a tapering nozzle 26.

Очищенный от влаги всасываемый воздух по всасывающему трубопроводу 20 поступает в компрессор 1, где сжимается и по нагнетательной линии 2, основному трубопроводу 3 через открытый клапан 4 поступает с температурой около 120°C в концевой холодильник 5 для частичного охлаждения и далее в воздухосборник 6. Одновременно частично открывается клапан 33 (в зависимости от величины отрицательной температуры атмосферного воздуха) на дополнительном трубопроводе 34 и горячий сжатый воздух с температурой около 120°C поступает от нагнетательной линии 2 через клапан 33 в полость 32 рубашки 31 корпуса с крышкой 23. Расход горячего сжатого воздуха, поступающего в полость 32 и предотвращающего как обмерзание внутренней поверхности суживающегося сопла 26, так и замерзание конденсата в коническом днище 24 с обеспечением удаления конденсата через поплавок-конденсатор 25, регулируется величиной открытия клапана 33, необходимой для поддержания температурного режима внутри корпуса с крышкой 23.Purified from moisture, the intake air through the suction pipe 20 enters the compressor 1, where it is also compressed through the discharge line 2, the main pipe 3 through the open valve 4 enters with a temperature of about 120 ° C in the end cooler 5 for partial cooling and then into the air collector 6. At the same time the valve 33 partially opens (depending on the value of the negative temperature of the atmospheric air) on the auxiliary pipe 34 and the hot compressed air with a temperature of about 120 ° C enters from the discharge line 2 through the valve 33 into the cavity 32 of the shirt 31 of the housing with the cover 23. The flow rate of hot compressed air entering the cavity 32 and preventing freezing of the inner surface of the tapering nozzle 26 and freezing of condensate in the conical bottom 24 to ensure the removal of condensate through the float-condenser 25, is regulated the opening value of the valve 33, necessary to maintain the temperature inside the housing with a cover 23.

Для устранения потерь сжатого воздуха полость 32 в верхней части корпуса с крышкой 23 соединена с суживающимся соплом 26, в результате горячий сжатый воздух после отдачи тепла рубашке 31 и элементам корпуса с крышкой 23 не выбрасывается в окружающую среду, а эжектируется потоком всасываемого атмосферного воздуха, отдавая ему оставшееся количество тепла, чем также снижает вероятность обмерзания как внутренней поверхности суживающегося сопла 26, так и конденсата на отражательной перегородке 30 и в нижней части конического днища 24.To eliminate the loss of compressed air, the cavity 32 in the upper part of the housing with the cover 23 is connected to the tapering nozzle 26, as a result, the hot compressed air after heat is transferred to the jacket 31 and the housing elements with the cover 23 is not released into the environment, but is ejected by the flow of intake air, giving off him the remaining amount of heat, which also reduces the likelihood of freezing as the inner surface of the tapering nozzle 26, and condensate on the reflective wall 30 and in the lower part of the conical bottom 24.

В воздухосборнике 6 осуществляется процесс конденсации паров влаги, неотделенной в воздушном фильтре 22. Сжатый воздух с температурой, на 10°-20°C превышающей температуру окружающей среды, через открытый клапан 7 поступает в пневмосеть 8. В результате воздействия на пневмосеть 8 окружающей среды с отрицательными температурами происходит интенсивное охлаждение сжатого воздуха с конденсацией паров влаги, а появившаяся в трубопроводах жидкость, охлаждаясь, замерзает. Это приводит к резкому увеличению гидравлического сопротивления трубопроводов пневмосети. В этом случае наряду с изменением температуры сжатого воздуха изменяется его давление, что фиксируется датчиком давления 21 и передается на регулятор давления 37 блока управления 18.In the air collector 6, the process of condensation of moisture vapor not separated in the air filter 22 is carried out. Compressed air with a temperature 10 ° -20 ° C higher than the ambient temperature passes through the open valve 7 to the pneumatic network 8. As a result of exposure to the pneumatic network 8, the environment at negative temperatures, intensive cooling of the compressed air with condensation of moisture vapor occurs, and the liquid that appears in the pipelines freezes when it cools. This leads to a sharp increase in the hydraulic resistance of the pneumatic pipelines. In this case, along with the temperature change of the compressed air, its pressure also changes, which is detected by the pressure sensor 21 and transmitted to the pressure regulator 37 of the control unit 18.

Сигнал блока задания 37 регулятора давления 36 превышает сигнал от датчика давления 21, и на выходе блока сравнения 39 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 41. Сюда поступает и сигнал с блока нелинейной обратной связи 45, который вычитается из сигнала блока сравнения 39. Сигнал с выхода электронного усилителя 41 поступает на вход магнитного усилителя 43, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку регулятора скорости вращения 48 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 47 компрессора 1.The signal of the reference unit 37 of the pressure regulator 36 exceeds the signal from the pressure sensor 21, and a positive polarity signal appears at the output of the comparison unit 39, which is fed to the input of the electronic amplifier 41. The signal from the nonlinear feedback block 45, which is subtracted from the signal from the comparison block 39. The signal from the output of the electronic amplifier 41 is fed to the input of the magnetic amplifier 43, where it is amplified by power, rectified and fed to the winding of the speed controller 48 in the form of a block of electromagnetic powder UFT drive the compressor 47 1.

В результате воздействия блока управления 18 на электрически связанные с ним клапаны осуществляются следующие операции: открываются клапаны 11, 13 15 и 17, закрываются клапаны 4 и 7. Тогда сжатый воздух из компрессора 1 с температурой около 120°C через открытый клапан 11 по дополнительному трубопроводу 10 поступает в теплообменник-утилизатор 9, где отдает часть тепла и по дополнительному трубопроводу 12 через клапан 13 направляется в концевой холодильник 6. Совместное охлаждение в теплообменнике-утилизаторе 9 и в воздухосборнике 6 обеспечивает дополнительное снижение температуры сжатого воздуха до значений, близких к температуре окружающей среды, т.е. в воздухосборнике 6 осуществляется практически полная конденсация паров влаги. Из воздухосборника 6 сжатый воздух по дополнительному трубопроводу 14 через клапан 15 поступает в теплообменник-утилизатор 9, где нагревается на 10°-20°C (отбирая тепло от потока сжатого воздуха, движущегося непосредственно от компрессора 1), и по дополнительному трубопроводу 16 через клапан 17 направляется в пневмосеть 8.As a result of the action of the control unit 18 on the electrically connected valves, the following operations are carried out: valves 11, 13 15 and 17 are opened, valves 4 and 7 are closed. Then compressed air from compressor 1 with a temperature of about 120 ° C through an open valve 11 via an additional pipeline 10 enters the heat exchanger-utilizer 9, where it releases part of the heat and through an additional pipe 12 through the valve 13 is sent to the end cooler 6. Joint cooling in the heat exchanger-utilizer 9 and in the air collector 6 provides additional Tel'nykh reduction temperature compressed air to values close to the ambient temperature, i.e. in the air collector 6, almost complete condensation of moisture vapor is carried out. From the air collector 6, compressed air through an additional pipe 14 through a valve 15 enters the heat exchanger-utilizer 9, where it is heated to 10 ° -20 ° C (taking heat from a stream of compressed air moving directly from the compressor 1), and through an additional pipe 16 through a valve 17 goes to the pneumatic network 8.

Поступление в пневмосеть 8 подогретого воздуха с уменьшенным количеством влаги обеспечивает надежность прохождения потока без охлаждения до температуры окружающей среды и, соответственно, без выпадения конденсата по длине пневмосети. В результате в пневмосеть 8 поступает сжатый воздух заданного нормированного давления и несколько повышенной температуры, что фиксируется датчиком 21 и контролируется регулятором давления блока управления 18.The arrival of heated air to the pneumatic network 8 with a reduced amount of moisture ensures reliable passage of the flow without cooling to ambient temperature and, accordingly, without condensation falling along the length of the pneumatic network. As a result, compressed air of a given normalized pressure and somewhat elevated temperature enters the pneumatic network 8, which is detected by the sensor 21 and controlled by the pressure regulator of the control unit 18.

При положительных температурах окружающей среды, когда температура всасываемого атмосферного воздуха ниже нормированной (20°C в соответствии ГОСТ см., например, Руководящие материалы Очистка сжатого воздуха для пневматических сетей. / НИИ информации по машиностроению, 1993. 84 с.), сигнал, фиксируемый датчиком температуры 19, превышает сигнал от блока задания 38 регулятора температуры 35, и на выходе блока сравнения 40 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 42. Сюда поступает и сигнал с блока 46 нелинейной обратной связи, обеспечивающий компенсацию нелинейности характеристики привода 47 компрессора 1.At positive ambient temperatures, when the temperature of the intake air is lower than normal (20 ° C in accordance with GOST, see, for example, Guidance Materials Cleaning compressed air for pneumatic networks. / Scientific Research Institute of Information on Mechanical Engineering, 1993. 84 pp.), Signal detected temperature sensor 19, exceeds the signal from the task unit 38 of the temperature controller 35, and at the output of the comparison unit 40, a signal of negative polarity appears, which is fed to the input of the electronic amplifier 42. The signal from block 46 also comes in nonlinear feedback, providing compensation for the nonlinearity of the characteristics of the drive 47 of the compressor 1.

Сигнал с выхода электронного усилителя 42 поступает на вход магнитного усилителя 44 и далее на обмотку регулятора скорости вращения 48, снижая передаваемый момент от привода 47 к компрессору 1, что и способствует энергосберегающему производству сжатого воздуха.The signal from the output of the electronic amplifier 42 is fed to the input of the magnetic amplifier 44 and then to the winding of the speed controller 48, reducing the transmitted moment from the drive 47 to the compressor 1, which contributes to the energy-saving production of compressed air.

В этом случае атмосферный воздух поступает через сетку 28 во входное отверстие 27 суживающегося сопла 26, где в результате образования воронки закручивается и после выходного отверстия 29, внезапно расширяясь, ударяется в отражательную перегородку 30.In this case, atmospheric air enters through the mesh 28 into the inlet 27 of the tapering nozzle 26, where, as a result of the formation of a funnel, it twists and after the outlet 29, suddenly expanding, hits the reflective wall 30.

Закручивание в суживающемся сопле 26 атмосферного воздуха с каплеобразными частицами способствует их коагуляции и частичной конденсации соприкасающихся с укрупненными каплями паров влаги. Смесь атмосферного воздуха с каплеобразной влагой окружающей среды, скоагулированной как в суживающемся сопле 26, так и при внезапном расширении на выходе из отверстия 29, после удара об отражательную перегородку 30, огибает ее. При этом капли под воздействием силы тяжести выпадают в коническое днище 24, где накапливаются и, воздействуя на поплавок-конденсатор 25, выбрасываются из корпуса воздушного фильтра 22.Twisting in the tapering nozzle 26 of atmospheric air with droplet-like particles contributes to their coagulation and partial condensation of moisture vapor in contact with the coarse droplets. A mixture of atmospheric air with droplet-like environmental moisture, coagulated both in the tapering nozzle 26, and during sudden expansion at the outlet of the hole 29, after hitting the reflective wall 30, bends around it. When this drops under the influence of gravity fall into a conical bottom 24, where they accumulate and, acting on the float-condenser 25, are thrown out of the air filter housing 22.

Очищенный от каплеобразной влаги атмосферный воздух по всасывающему трубопроводу 20 поступает в компрессор 1, где осуществляется его сжатие с меньшими энергозатратами, чем если бы наряду с воздухом в компрессор поступила бы каплеобразная влага, требующая дополнительных затрат на сжатие пара (температура при сжатии воздуха резко возрастает и каплеобразная влага превращается в пар). Под воздействием блока управления 18 клапаны 11, 13, 15, 17 закрываются, а клапаны 4 и 7 открываются. После сжатия воздух с температурой свыше 120°C направляется по нагнетательной линии 2, основному трубопроводу 3 и через клапан 4 в концевой холодильник 5, где охлаждается до температуры около 100°C. Далее процесс охлаждения сжатого воздуха продолжается в воздухообменнике 6, где происходит конденсация паров влаги, находящихся в сжатом воздухе. Из воздухосборника 6 через открытый клапан 7 сжатый воздух с температурой, превышающей температуру окружающей среды на 20°-40°C, поступает в пневмосеть 8. По длине пневмосети 8 не наступает теплового равновесия, т.е. равенства температур сжатого и воздуха и окружающей среды. В результате практически не происходит конденсации оставшихся паров влаги и сжатый воздух с заданной температурой и давлением, фиксируемым датчиком 21, поступает в пневмосеть 8.Atmospheric air, purified from droplet-like moisture, enters the compressor 1 through the suction pipe 20, where it is compressed with lower energy consumption than if droplet-like moisture would come along with the air, requiring additional costs for vapor compression (the temperature rises sharply when the air is compressed and drop-like moisture turns into steam). Under the influence of the control unit 18, the valves 11, 13, 15, 17 are closed, and the valves 4 and 7 open. After compression, air with a temperature above 120 ° C is directed through the discharge line 2, the main pipe 3 and through the valve 4 to the end cooler 5, where it is cooled to a temperature of about 100 ° C. Further, the cooling process of the compressed air continues in the air exchanger 6, where the condensation of moisture vapor in the compressed air takes place. From the air bag 6 through the open valve 7, compressed air with a temperature exceeding the ambient temperature by 20 ° -40 ° C, enters the pneumatic network 8. Thermal equilibrium does not occur along the length of the pneumatic network 8, i.e. equal temperature of compressed and air and the environment. As a result, there is practically no condensation of the remaining moisture vapor and compressed air with a given temperature and pressure detected by the sensor 21, enters the pneumatic network 8.

Регулирование работы компрессора 1 в данном случае не осуществляется, т.к. сигнал, поступающий от датчика давления 21, не приводит к электронным переключениям в регуляторе давления 36 и привод 47 компрессора 1 работает в режиме энергосберегающего производства сжатого воздуха, нормированного по условиям потребления.The regulation of the compressor 1 in this case is not carried out, because the signal from the pressure sensor 21 does not lead to electronic switching in the pressure regulator 36 and the drive 47 of the compressor 1 operates in an energy-saving mode of production of compressed air, normalized to the consumption conditions.

Оригинальность технического решения по снижению энергозатрат на производство сжатого воздуха, особенно при отрицательных температурах атмосферного всасываемого воздуха, заключается в том, что блок управления дополнительно содержит регулятор температуры с датчиком температуры, установленным на входе в воздушный фильтр, и регулятор давления с датчиком давления, установленным на пневмосети. При этом регулятор температуры и регулятор давления содержат блоки задания и сравнения, электронный и магнитный усилители, а также блоки нелинейной обратной связи, кроме того, компрессор соединен с приводом через регулятор скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Все это обеспечивает автоматизированное производство сжатого воздуха с энергосберегающим режимом работы привода компрессора.The originality of the technical solution to reduce energy consumption for the production of compressed air, especially at low temperatures of atmospheric intake air, lies in the fact that the control unit additionally contains a temperature controller with a temperature sensor installed at the inlet to the air filter, and a pressure controller with a pressure sensor mounted on pneumatic networks. In this case, the temperature controller and pressure controller contain reference and comparison blocks, electronic and magnetic amplifiers, and also non-linear feedback blocks, in addition, the compressor is connected to the drive through a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings. All this provides automated production of compressed air with an energy-saving mode of operation of the compressor drive.

Claims

A compressor installation comprising a compressor, a heat exchanger-utilizer installed on the discharge line, an end cooler, an air collector interconnected by main and additional pipelines, which are equipped with valves electrically connected to the control unit, and a pneumatic network, the compressor is connected via an intake pipe to an air filter representing a housing with a cover and a conical bottom, in the lower part of which a float-condenser is installed, in the upper part of the housing there is a The device is in the form of a tapering nozzle, to the inlet of which a grid is attached, and after its outlet a reflective partition is installed, while the suction pipe is connected to the cover of the filter housing, the filter housing being additionally provided with a jacket forming a cavity for filling with hot compressed air. the lower part of the conical bottom of the cavity is connected by means of a valve and an additional pipeline to the discharge line, and in the upper part of the body with a tapering nozzle, characterized in the control unit includes an atmospheric temperature controller connected to a temperature sensor located at the inlet of the tapering nozzle of the air filter, and a pressure controller with a pressure sensor mounted on the pneumatic network, the temperature controller and pressure controller containing reference and comparison units, electronic and magnetic amplifiers as well as non-linear feedback blocks, while the compressor is connected to the drive through a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings.