RU2630283C1

RU2630283C1 - Compressor unit

Info

Publication number: RU2630283C1
Application number: RU2016137738A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Владимир Николаевич Кобелев; Евгений Валерьевич Рябух
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2017-09-06

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: unit includes compressor, waste heat exchanger, aftercooler and air receiver, which are installed in a pressure line and connected to each other by means of the main and additional pipelines, which are equipped with valves electrically connected to a control unit, and air mains. The compressor is connected via a suction pipe to the air filter. The filter is a housing with a cover and a conical bottom. A float-condenser is installed in lower part of filter. In the upper part of the body there is a device in the form of a tapering nozzle. Curved grooves are formed on the inner surface of the tapered nozzle. The curvature of the grooves corresponds to the cycloid curve as brachistochrone. The profile looks like a "swallowtail". The curved grooves extend longitudinally from the inlet of the convergent nozzle to its outlet opening. A circular groove is located at the inlet of the converging nozzle, which is connected to a contaminant removal device with curved grooves.

EFFECT: constant fixed energy inputs are maintained at production of compressed air during long-term operation at mining enterprises of the mining industry.

5 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 №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 дополнительно 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, end 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 optionally a pipeline to the discharge line, and in the upper th part of the body - with a tapered 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.

Известна компрессорная установка (см. патент РФ № 2535895, МПК F04D 29/28, опубл. 20.12.2014), 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 дополнительно трубопровода с линией нагнетания, а в верхней части корпуса – с суживающимся соплом, кроме того 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 регулятор температуры 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.A known compressor installation (see RF patent No. 2535895, IPC F04D 29/28, publ. 12/20/2014), 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 the control unit, and a pneumatic network, the compressor is connected via an intake pipe to an air filter, which consists of a housing with a cover and a conical bottom, in the lower part of which there is a float -condenser, 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 filled with hot compressed air, while in the lower part of the conical bottom the cavity is connected by means of a valve and additionally a pipeline to the discharge line, and in the upper part casing with a tapering nozzle, in addition, 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 regulator with a pressure sensor mounted on the pneumatic network, the temperature regulator and pressure regulator containing reference blocks and comparisons, 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 block of powder electromagnetic couplings.

Недостатком является возрастающие энергозатраты при длительной эксплуатации компрессорной установки, обусловленные спецификой работы на шахтных предприятиях горной промышленности, когда во всасываемом атмосферном воздухе «витает» значительное количество твердых мелко дисперсных частиц, как технологической, так и атмосферной пыли, наличие которой увеличивает аэродинамическое сопротивление воздушного фильтра и как следствие требуется повышение мощности привода компресса для последующего производства нормированного количество сжатого воздуха.The disadvantage is the increasing energy consumption during the long-term operation of the compressor unit, due to the specifics of work at the mining enterprises of the mining industry, when a considerable amount of solid finely dispersed particles “both technological and atmospheric dust“ floats ”in the intake air, the presence of which increases the aerodynamic resistance of the air filter and as a result, an increase in compress drive power is required for the subsequent production of a normalized amount zhatogo air.

Технической задачей изобретения является поддержание заданных энергозатрат на производство нормированного количества сжатого воздуха, определяемого условиями работы шахтных предприятий горной промышленности при длительной эксплуатации компрессорной установки, путем обеспечения постоянства аэродинамического сопротивления воздушного фильтра компрессора, за счет устранения витания во внутреннем объеме суживающегося сопла мелкодисперсных твердых частиц технической и атмосферной пыли, при выполнении на ее внутренней поверхности криволинейных канавок с кривизной по линии циклоида как брахистохрона и профилем в виде «ласточкина хвоста».An object of the invention is to maintain the specified energy consumption for the production of a normalized amount of compressed air, determined by the operating conditions of the mining enterprises of the mining industry during the long-term operation of the compressor unit, by ensuring the aerodynamic resistance of the compressor air filter by eliminating the soaring fine particles of technical and atmospheric dust when executed on its inner surface rivolineynyh grooves cycloid curvature by both brachistochrone and profile in the form of "dovetail".

Технический результат по поддержанию постоянства заданных энергозатрат при производстве сжатого воздуха в процессе длительной эксплуатации на шахтных предприятиях горной промышленности достигается тем, что компрессорная установка 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 дополнительно 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 регулятор температуры 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, при этом на внутренней поверхности суживающегося сопла выполнены криволинейные канавки, кривизна которых соответствует кривой циклоида как брахистохрона, а профиль имеет вид «ласточкина хвоста», причем криволинейные канавки продольно вытянуты от входного отверстия суживающегося сопла к его выходному отверстию, а у входного отверстия суживающегося сопла расположена круговая канавка, которая соединена с устройством удаления загрязнений и с криволинейными канавками.The technical result of maintaining the constancy of the specified energy consumption during the production of compressed air during long-term operation at the mining enterprises of the mining industry is achieved by the fact that the compressor installation comprising a compressor, heat exchanger-utilizer, end cooler, air collector connected to each other by main and additional pipelines, which are equipped with valves electrically connected to the control unit, and a pneumatic network, the compressor by means of the suction pipe is connected to an air filter, which consists of 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 device in the form of a tapering nozzle, to which the mesh is attached to the inlet, and after its outlet there is a reflective a partition, while the suction pipe is connected to the cover of the filter housing, and the filter housing is additionally equipped with a jacket forming a cavity for filling with hot compressed with air, while in the lower part of the conical bottom the cavity is connected by means of a valve and, optionally, a pipe to the discharge line, and in the upper part of the body, with a tapering nozzle, the control unit including an air temperature controller connected to a temperature sensor located at the inlet of the tapering nozzle air filter, and a pressure regulator with a pressure sensor installed on the pneumatic network, and the temperature regulator and pressure regulator contain blocks of reference and comparison, ele ktron and magnetic amplifiers, as well as non-linear feedback blocks, the compressor is connected to the drive through a speed controller in the form of a block of powder electromagnetic couplings, while curved grooves are made on the inner surface of the narrowing nozzle, the curvature of which corresponds to the cycloid curve as a brachistochron, and the profile has the appearance of a “dovetail”, and the curved grooves are longitudinally elongated from the inlet of the tapering nozzle to its outlet, and narrowing at the inlet of the nozzle is located a circular groove, which is connected to a device for removing contaminants and curved grooves.

На фиг.1 представлена принципиальная схема компрессорной установки, на фиг.2 – общий вид воздушного фильтра, на фиг.3 – внутренняя поверхность суживающегося сопла с криволинейными канавками, круговой канавкой и устройством удаления загрязнений; на фиг.4 – криволинейная канавка, кривизна которой выполнена по линии циклоида как брахистохрона; на фиг.5 – профиль криволинейной канавки в виде «ласточкина хвоста».Figure 1 presents a schematic diagram of a compressor installation, figure 2 is a General view of the air filter, figure 3 is the inner surface of the tapering nozzle with curved grooves, a circular groove and a device for removing dirt; figure 4 - curved groove, the curvature of which is made along the line of the cycloid as a brachistochron; figure 5 is a profile of a curved groove in the form of a "dovetail".

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 сдатчиком 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 a temperature transmitter 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.

На внутренней поверхности 49 суживающегося сопла 26 выполнены криволинейные канавки 50, кривизна которых соответствует кривой циклоида как брахистохрона 51, а профиль 52 криволинейной канавки 50 имеет вид «ласточкина хвоста». При этом криволинейные канавки 50 продольно вытянуты от входного отверстия 27 суживающегося сопла 26 к его выходному отверстию 53. У входного отверстия 27 после сетки 28 расположена круговая канавка 54, которая соединена, как с устройством удаления загрязнений 55, так и с криволинейными канавками 50.On the inner surface 49 of the tapering nozzle 26, curved grooves 50 are made, the curvature of which corresponds to the curve of the cycloid as a brachistochron 51, and the profile 52 of the curved groove 50 has the form of a dovetail. In this case, the curved grooves 50 are longitudinally elongated from the inlet 27 of the tapering nozzle 26 to its outlet 53. At the inlet 27, after the grid 28, there is a circular groove 54, which is connected to both the contaminant removal device 55 and the curved grooves 50.

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

Наличие повышенного количества твердых, особенно мелкодисперсных частиц технологической пыли, обусловленной спецификой работы шахтных предприятий горной промышленности и дополнительной атмосферной пыли, которые постоянно находятся во всасываемом компрессорной установкой атмосферном воздухе, приводит к поступлению данной смеси после прохождения сетки 28 в суживающееся сопло 26 воздушного фильтра 22. В процессе воронкообразного перемещения твердые мелкодисперсные частицы «витают» во внутреннем объеме суживающегося сопла 26 увеличивается тем самым его аэродинамическое сопротивление.The presence of an increased amount of solid, especially finely dispersed particles of technological dust, due to the specifics of the mining enterprises of the mining industry and additional atmospheric dust, which are constantly in the atmospheric air drawn in by the compressor unit, leads to the flow of this mixture after passing the mesh 28 into the narrowing nozzle 26 of the air filter 22. During the funnel-shaped movement, solid fine particles “float” in the internal volume of the tapering nozzle 26 increasing Thus, its aerodynamic drag.

Возрастание аэродинамического сопротивления во всасывающем тракте компрессорной установки при перемещении потока атмосферного воздуха приводит, для обеспечения поддержания нормированного количества сжатого воздуха, к необходимости увеличения мощности на приводе 47 компрессора 1 на 20-25% (см., например. Курчавин В.М., Мезенцев А.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах – Л.: 1985-80 с), следовательно возрастает энергозатраты, особенно при длительной эксплуатации компрессорной установки по мере накопления мелкодисперсных частиц загрязнений во внутреннем объеме суживающегося сопла 26 воздушного фильтра 22.The increase in aerodynamic resistance in the suction tract of the compressor unit when moving the flow of atmospheric air leads, in order to maintain a normalized amount of compressed air, to the need to increase the power on the drive 47 of compressor 1 by 20-25% (see, for example, Kurchavin V.M., Mezentsev A.P. Saving thermal and electric energy in reciprocating compressors - L .: 1985-80 s), therefore, energy consumption increases, especially during long-term operation of a compressor unit as small-scale accumulation -dispersed particles of dirt into the inner tapered nozzle 26 of the air filter 22.

При выполнении на внутренней поверхности 19 суживающегося сопла 26 криволинейных канавок 50 твердых частиц загрязнений под действием воронкообразного поступления центробежными силами отбрасываются к внутренней поверхности 19 и заполняя полость 52 перемещаются по мере накопления от выходного отверстия 50 к входному отверстию 27. Выполнение полости 52 в виде «ласточкина хвоста» с расширенной нижней частью и щелеобразной верхней частью, предотвращает выпадение твердых частиц загрязнений во внутренней объем суживающегося сопла 26, т.е. устраняется «витание» загрязнений и, как следствие поддерживается заданное аэродинамическое сопротивление воздушного фильтра 22. При этом частица загрязнений под воздействием центробежных сил по мере накопления перемещается в криволинейных канавках 50. В связи с тем, что кривизна криволинейных канавок 50 выполнили по линии циклоида как брахистохрона, скоагулированная и укрупненная частица загрязнений перемещается в полостях 52 с продолжительностью ближайшего сгустка из точки А (выходное отверстие 53) в точку В (круговая канавка 54) с центром кривизны в точке К (см., например, стр.802 Некоторые замечательные кривые. М.Я. Выгодский. Справочник по высшей математике. М.: «Наука», 1966 – 872 с.: ил.). В результате, твердые частицы загрязнений без закупоривания полостей 52 из криволинейных канавок 50 от выходного отверстия 53 ускоренно перемещаются к круговой канавки 54 и далее поступают в устройство удаления загрязнений 55, откуда удаляются в ручную или автоматически (на фиг. не показано), а очищенный от «витающих» частиц атмосферный всасываемый воздух через выходное отверстие 53 направляется к отражательной перегородке 30.When performing on the inner surface 19 of the tapering nozzle 26 of the curved grooves 50, the solid particles of contaminants are discarded by centrifugal forces by the funnel-like influx to the inner surface 19 and fill the cavity 52 as they accumulate from the outlet 50 to the inlet 27. The cavity 52 is made in the form of “dovetin” tail "with an expanded lower part and a slit-like upper part, prevents the formation of solid particles of contaminants in the internal volume of the narrowing nozzle 26, i.e. eliminates the "soaring" of contaminants and, as a result, the specified aerodynamic drag of the air filter 22 is maintained. In this case, a particle of contaminants under the influence of centrifugal forces moves in the curved grooves 50 as they accumulate. Due to the fact that the curvature of the curved grooves 50 was performed along the line of the cycloid as a brachistochron , a coagulated and enlarged particle of contaminants moves in cavities 52 with the duration of the closest clot from point A (outlet 53) to point B (circular groove 54) with center m curvature at point K (. See, e.g., str.802 Some remarkable curves MJ Vygodskiy Reference higher mathematics M .: "Science", 1966 -... 872 .: Ill.). As a result, solid particles of contaminants without clogging the cavities 52 from the curved grooves 50 from the outlet 53 are accelerated to the circular groove 54 and then enter the contaminant removal device 55, from where they are removed manually or automatically (not shown in Fig.), And "Soaring" particles atmospheric intake air through the outlet 53 is directed to the reflective wall 30.

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 усилители 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, the non-linearity is compensated in the electronic amplifiers 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 нормировано 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 is reduced 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 выбрасываются 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 - a capacitor 25 and are thrown out of the air filter 22.

Наличие отрицательной температуры всасываемого атмосферного воздуха приводит к образованию инея на внутренней поверхности суживающегося сопла 26 с последующим накоплением обледенений, уменьшающих в конечном итоге проходное сечение по всей длине суживающегося сопла 26. Кроме того, 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°С в концевой холодильник 5 для частичного охлаждения и далее в воздухосборник 6.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.

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°С 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.At the same time, the valve 33 partially opens (depending on the value of the negative temperature of the atmospheric air) on the additional pipeline 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 housing jacket 31 with the cover 23. Hot compressed flow air entering the cavity 32 and preventing both freezing of the inner surface of the tapering nozzle 26 and freezing of the condensate in the conical bottom 24 to ensure the removal of condensate through the condensate float torus 25, is regulated by the opening value of the valve 33, necessary to maintain the temperature regime inside the housing with the 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°С 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 передаются 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 with negative With temperatures, intense 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 a change in the temperature 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 осуществляется следующие операции: открываются клапаны 11, 13, 15 и 17, закрываются клапаны 4 и 7. Тогда сжатый воздух из компрессора 1 с температурой около 120°С через открытый клапан 11 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°С (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 performed: 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 is optional the pipeline 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 an additional reduction in the temperature of compressed air to values close to ambient temperature , Ie 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°С 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 below normalized temperature (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 каплеобразного 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 коническом днище 24, где накапливаются и, воздействуя на поплавок-конденсатор 25, выбрасывается из корпуса воздушного фильтра 22.Twisting in a tapering nozzle 26 of atmospheric air with a 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 in a conical bottom 24, where they accumulate and, acting on the float-condenser 25, is thrown out of the air filter housing 22.

Очищенный от каплеобразной влаги атмосферный воздух по всасывающему трубопровода 20 поступает в компрессор 1, где осуществляется его сжатие с меньшим энергозатратами, чем если бы наряду с воздухом в компрессор поступила бы каплеобразного 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°С направляется по нагнетательной линии 2, основному трубопроводу 3 и через клапан 4 в концевой холодильник 5, где охлаждается до температуры около 100°С. 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°С, поступает в пневмосеть 8. По длине пневмосети 8 не наступает теплового равновесия, т.е. равенства температур сжатого 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, which requires additional costs for compressing the vapor, enters the compressor along with the air (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 collector 6, through 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 temperatures of compressed 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 поддержанию нормированных энергозатрат при длительной эксплуатации в условиях наличия повышенного содержания твердых частиц загрязнений во всасываемом атмосферном воздухе, обусловленном спецификой работы шахтных предприятий горной промышленности, заключается в том, что устраняется возрастание аэродинамического сопротивления воздушного фильтра, путем выполнения на внутренней поверхности его суживающегося сопла криволинейных канавок, соединенных с круговой канавкой у входного отверстия, связанного с устройством удаления загрязнений, при этом кривизна криволинейных канавок соответствует линии циклоида как брахистохрона, а профиль имеет вид «ласточкина хвоста».The originality of the technical solution to maintain the normalized energy consumption during long-term operation in the presence of an increased content of particulate pollutants in the intake air, due to the specifics of the mining enterprises of the mining industry, consists in eliminating the increase in aerodynamic resistance of the air filter by performing tapering on the inner surface nozzles of curved grooves connected to a circular groove at the inlet associated with the device for removing contaminants, while the curvature of the curved grooves corresponds to the line of the cycloid as a brachistochron, and the profile has the form of a dovetail.

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. at the bottom of the conical bottom, the cavity is connected by means of a valve and, optionally, a pipeline to the discharge line, and in the upper part of the body, with a tapering nozzle, the control unit The air temperature controller includes a 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 installed on the pneumatic network, the temperature controller and pressure controller containing reference and comparison units, electronic and magnetic amplifiers, and also 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, characterized by m, that on the inner surface of the tapering nozzle, curved grooves are made, the curvature of which corresponds to the cycloid curve as a brachistochron, and the profile has the shape of a “dovetail”, and the curved grooves are elongated longitudinally from the inlet of the tapering nozzle to its outlet, and at the inlet of the tapering nozzle a circular groove is located, which is connected to the contaminant removal device and to curved grooves.