Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

"Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления"

Кафедра "Автомобили"

Реферат

на тему: "Пропорциональное регулирование нагрузкой компрессора. Расчет потребности в сжатом воздухе СТО. Методика выбора поршневого компрессора"

Выполнил: Авдеев Д.А.

Проверил: Раднатаров В.Ц.

Улан-Удэ 2016 г

Содержание

• Введение
• 1. Пропорциональное регулирование нагрузкой компрессора
• 2. Расчет потребности в сжатом воздухе СТО
• 3. Методика выбора компрессора
• Список литературы
• Введение
• Пневматические компрессоры являются важным инструментом для станций технического обслуживания. Поэтому необходимо его рациональное использование, для чего важно правильно выбрать и отрегулировать компрессор. Потребность в сжатом воздухе различна для разнопрофильных станций технического обслуживания, так для шиномонтажа, где большая часть инструмента работает от сжатого воздуха, нужен компрессор с большой производительностью и объемным ресивером, для станций кузовного авторемонта важна стабильная подача сжатого воздуха без перебоев и скачков давления, а также отсутствие в нем механических примесей, влаги и масла. Для всего этого необходим грамотный расчет потребляемого сжатого воздуха еще на стадии планирования профиля станции.

Потребление сжатых газов иногда бывает меньше производительности поршневого компрессора. В этих случаях прибегают к регулированию производительности компрессора, цель. которого состоит в том, чтобы привести подачу газа компрессором в соответ­ствии с потреблением сжатого газа, не изменяя при этом конечного давления.

По характеру изменения производительности регулирование может быть:

прерывистое, осуществляемое периодическим прекращением подачи компрессора;

ступенчатое, когда подача сразу уменьшается на определенную величину, например на 10, 20, 50 или 75%;

плавное, осуществляемое постепенным уменьшением подачи.

Регулирование производительности поршневых компрессоров осуществляют следующими способами:

воздействием на привод;

воздействием на коммуникацию (т.е. на газопровод);

отжимом всасывающих клапанов;

присоединением к цилиндру дополнительных объемов (вредного пространства).

Регулирование производительности компрессора каждым из этих способов может выполняться вручную и автоматически.

Регулирование воздействием на привод осуществляется повторными остановками компрессора или изменением числа оборотов двигателя. Повторная остановка компрессора производится остановкой двигателя либо отсоединением его от компрессора. В этом случае изменение производительности компрессора прерывистое. Регулирование остановкой двигателя применяют в компрессорных установках с асинхронными электродвигателями мощностью до 200 кВт. Запуск и остановку двигателя осуществляют автоматические пусковые устройства, управляемые регулятором производительности. При регулировании отсоединением двигателей от компрессора пуск и остановка компрессора производятся посредством электромагнитных муфт, управляемых автоматически.

Регулирование изменением числа оборотов двигателя бывает ступенчатым или плавным. Этот способ регулирования производительности является наиболее простым и экономичным в случаях, когда компрессор приводится в действие от паровой машины или газового двигателя. Регулирование осуществляют изменением подачи пара в паровую машину или топлива в газовый двигатель.

Электрические двигатели с плавным или ступенчатым регулированием числа оборотов сложны, дороги и неэкономичны, поэтому не получили- распространения в качестве приводов для компрессоров.

Регулирование воздействием на коммуникацию производят путем перекрытия всасывающего трубопровода или выпуска сжатого газа из полости нагнетания во всасывающий; трубопровод и в атмосферу. При этом способе достигается плавное регулирование производительности.

Регулирование осуществляют перекрытием вручную либо автоматически задвижки, вентиля или дроссельной заслонки. При этом уменьшается проходное сечение во всасывающем трубопроводе, увеличивается сопротивление, а следовательно, уменьшается давление и количество газа, всасываемого в цилиндр компрессора.

Перепуск сжатого газа с нагнетания на всасывание осуществляют по байпасной линии, представляющей собой трубопровод c запорным вентилем или краном. Если полностью открыть байпасный вентиль (кран), весь сжатый газ, снова возвращается во всасывающий трубопровод и циркулирует, проходя по цилиндрам и трубопроводам компрессора. При частично перекрытом байпасном вентиле (кране) на всасывание поступает только часть сжатого газа, а остальная его часть направляется в нагнетательный трубопровод. Максимальную производительность компрессор дает при полностью закрытом байпасном вентиле (кране). Таким образом, изменяя степень открытия байпасного вентиля (крана), можно плавно регулировать производительность компрессора в широких пределах. Открывание и закрывание байпасного вентиля осуществляется как автоматически, так и вручную.

У воздушных компрессоров перепуск на всасывание иногда заменяют выпуском сжатого воздуха в атмосферу. Регулирование перепуском сжатого газа с нагнетания на всасывание или выпуском в атмосферу связано со значительной поте­рей энергии и крайне неэкономично. Однако вследствие простоты конструкции регулирующего запорного органа этот способ широко применяется в промышленности.

Если воспрепятствовать закрытию самодействующего всасывающего клапана в период нагнетания, то газ, поступивший в цилиндр, будет вытеснен во всасывающий трубопровод. На этом принципе основано регулирование производительности компрессора отжимом всасывающих клапанов. Отжим клапанов осуществляют вилками специальной конструкции, которые приводятся в действие вручную или автоматически. Этот способ регулирования производительности имеет следующие разновидности: полный отжим клапанов, частичный отжим клапанов и отжим клапанов на части хода поршня.

При полном отжиме всасывающих клапанов сжатие газа в полости цилиндра не происходит, весь газ снова выталкивается во всасывающий трубопровод, производительность компрессора при этом равна нулю. Полный отжим клапанов вручную применяется преимущественно в крупных компрессорах. Конструкция отжима всасывающего клапана вручную очень проста. Снаружи на клапане находится маховик. При вращении маховика пальцы, укрепленные на вилке, упираются в пластину всасывающего клапана и отжимают ее от седла. При автоматическом регулировании отжим всасывающих клапанов производится сервомоторами, управляемыми гидравлическими или пневматическими системами. Этот способ регулирования применяют для разгрузки компрессоров при пуске.

Если отжать всасывающие клапаны частично, то через образовавшуюся щель уходит часть сжимаемого газа и производительность компрессора понижается. Несмотря на простоту, этот способ редко применяется. Существенные недостатки его состоят в росте температуры нагнетания и в том, что в процессе сжатия и нагнетания тонкие клапанные пластины изгибаются. Получив значительные остаточные деформации, пластины оказываются искривленными и при переводе компрессора на полную производительность не обеспечивают плотности клапана.

Регулирование отжимом клапанов на части хода поршня состоит в том, что в конце процесса всасывания всасывающие клапаны принудительно задерживаются в открытом состоянии и закрываются на известной части обратного хода поршня. Изменяя длительность задержки посадки клапанов, можно плавно регулировать производительность компрессора. В различных типах компрессоров применяют электромагнитные, гидравлические и пневматические регулирующие устройства для отжима клапанов на части хода поршня.

Периодическое воздействие на всасывающий клапан отрицательно сказывается на его плотности и долговечности пластин. Чтобы избежать этого, в некоторых компрессорах ставят перепускные клапаны, которые служат для сообщения цилиндра с всасывающим трубопроводом и выпуска части газа.

Регулирование присоединением к цилиндру дополнительных объемов (вредного пространства) является наиболее экономичным способом при постоянном числе оборотов. Обычно к цилиндру двойного действия присоединяют через дополнительные камеры, закрытые при полной производительности компрессора клапанами. Клапаны прижимаются к своим гнезде давлением сжатого газа, подводимого регулятором из нагнетательного трубопровода. Когда давление в нагнетательном трубопроводе поднимается выше допустимого, один из клапанов автоматически открывается, соединяя цилиндр компрессора с дополнительным вредным пространством. При этом производительность компрессора уменьшается на 25% по сравнению с нормальной. При присоединении следующей камеры производительность компрессора ставит 50%. Таким образом, регулирование производительно компрессора производится ступенчато.

2. Расчет потребности в сжатом воздухе СТО

Удельный расход сжатого воздуха, мі/ мин.:

Гайковерт пневматический - 0,13

Краскопульт - 0,2

Необходимый расход сжатого воздуха, мі/мин.:

,

где - удельный расход сжатого воздуха одним потребителем, мі/мин; - коэффициент утечек, =1,2; - коэффициент одновременной работы потребителей, =0,6;

мі/мин

Необходимая производительность компрессора , мі/мин.:

,

где 1,4 - коэффициент, учитывающий кратковременное повышение расхода;

мі/мин.

Подбираем компрессор фирмы Metabo CLASSIC 250 0230025061

Характеристики:

Объем ресивера 24л;

Производительность 2,2 мі/мин.;

Давление 8 атм;

Мощность 1.5кВт.

3. Методика выбора компрессора

Общее описание по расчету и подбору компрессорных устройств.

Несмотря на тот факт, что компрессорному оборудованию поршневого типа уже более 200 лет, компрессорные устройства широко применяются лишь последние сто лет. Области их использования распространяются на бытовые сферы деятельности людей, такие как снабжение сжатым воздухом пневматических инструментов, а также и на профессиональную область: снабжение сжатым газом промышленных отделений, выпуск высокомощных холодильных установок и т.д. Показатели технических характеристик позволяют сделать необходимые предварительные выводы о компрессорном устройстве, которое планируется для применения на практике. Данные характеристики очень важны для проектирования и расчета компрессора, полезны при подборке инструментов, пневматического оборудования и связанного с ними источника энергии.

Компрессоры широко используются в промышленности для транспортировки различных сред и представляют собой механическое устройство, которое сжимает рабочую среду в газообразной форме. Существует много типов компрессоров, поэтому надлежащий подбор и расчет компрессоров необходимы, чтобы удовлетворить требования, предъявляемые промышленной областью применения к данному виду оборудования.

Обычно процесс сжатия рабочей среды происходит в компрессоре либо при помощи вращающихся лопастей, либо в цилиндрах при помощи поршней. Компрессоры с вращательными узлами используются для потока с большим объемным расходом и невысоким давлением нагнетания, в то время как поршневые компрессоры требуются для случаев создания высокого давления. Существует еще много рабочих параметров, которые нужно учитывать, включая действующие нормы и стандарты. Таким образом, подбор компрессора - это важная процедура, требующая учета многих факторов.

Для правильного подбора компрессора, необходимо понимать, для каких целей он будет применяться, а также необходимо получить расчетные параметры, такие как давление, температура, производительность и пр., определить тип компрессора.

Данные о газе, требуемой производительности, давлении на всосе и температуре на всосе, а также давлении на нагнетании являются одними из основных параметров для подбора компрессора.

Подбор компрессоров опирается на термодинамику как базовую теорию сжатия газа, сравнение нескольких типов компрессоров, теорию расчета и подбора, а также формулы для расчета компрессора. Имеется несколько уравнений для расчета компрессора.

Базовые стадии подбора компрессора могут включать

1. расчет степени сжатия.

2. выбор между одноступенчатым компрессором и многоступенчатым.

3. расчет температуры на нагнетании.

4. определение объемной производительности.

5. определение требуемого рабочего объема.

6. выбор модели компрессора.

7. определение минимального крутящего момента выбранного компрессора.

8. выбор фактического крутящего момента.

9. расчет фактического рабочего объема.

10. расчет требуемой мощности.

11. подбор подходящих опций.

12.подбор надлежащего компрессора.

Технические характеристики компрессорного оборудования

Среди наиболее важных технических характеристик компрессорного оборудования следует выделить следующие: давление воздуха при выпуске в атмосферах или барах. Более популярные в быту модели компрессорного оборудования производят давление лишь от 6 до 8 бар, промышленные же компрессорные устройства способны создать давление воздуха в 25 бар. Давление означает то, что та или иная модель компрессора способна создавать определенное внутреннее давление и нагнетать в герметичную полость воздушную массу. Показатель создаваемого давления определяется классом и мощностью компрессорного агрегата. В быту нет необходимости использовать компрессор, который может создать сверхвысокое давление, достаточно будет небольшой машины с рабочим давлением до 10 бар. Крупное же предприятие не всегда может работать на таких значениях, здесь нужны более мощные компрессорные машины или установки. Рабочее давление компрессора является средней величиной между максимальным давлением, при котором останавливается процесс нагнетания, и минимальным давлением в системе, вновь запускающим компрессор. Как правило, между остановкой и включением компрессора в работу разница давлений составляет в 2 бара. Исходя из данного показателя, все компрессоры подразделяются на компрессорные машины низкого, среднего и высокого давления. Не каждый компрессор имеет достаточную мощность для сжатия воздуха при создании высокого давления, ведь только мощные поршневые устройства способны достигать показателей давления в 30 атмосфер. Их винтовые аналоги до столь высоких планок не дотягиваются;

Давление на входе / на выходе. В спецификации компрессора необходимо указывать наименьшее значение давления газового потока на входе. Это необходимо для того, чтобы гарантировать производительность компрессора.

Давление может быть абсолютным или избыточным, при указании данных необходимо делать соответствующую пометку в спецификации. Необходимо также указывать единицы измерения для указываемого давления. компрессор пневматический шиномонтаж авторемонт

Температура на входе. На температуру на входе влияют объемный расход, требования по напору и потребляемая мощность. Поэтому необходимо указывать также максимальную температуру на входе.

Температура на нагнетании. Температура на нагнетании (Td) зависит от температуры на входе, коэффициента сжатия, значения удельной теплоемкости газа и кпд сжатия. Эта температура важна для механического проектирования компрессора, выбора ступени сжатия, а также расчета охладителя и трубопроводов.

Производительность всасывания или нагнетания воздуха (количество всасываемого или нагнетаемого на выходе воздуха). Как правило, производители компрессорного оборудования указывают в технических паспортах первое значение, так как вследствие потерь воздуха работающий компрессор всегда теряет производительность при нагнетании, а производительность при всасывании всегда немного выше. Производительность показывает объем воздуха, который компрессор, независимо от создаваемого им давления, способен выдать за определенное количество времени и измеряется в мі/час или в л/мин. Различные типы компрессорного оборудования имеют различные показатели производительности, определяющей конкретные цели применения компрессорного оборудования. Количество воздуха на входе перед началом процесса сжатия, потребляемое компрессором за определённый промежуток времени, также считается характеристикой производительности устройства. По-другому этот параметр называется расходом воздуха. Практика показывает на существующую между этими двумя показателями разницу, и полагаться следует все же на производительность на выходе из компрессора. При учёте необходимой потребности приобретать компрессорное устройство необходимо с запасом по производительности около 30%;

Мощность двигателя, которым оснащен компрессор, измеряемая в кВт. Это могут быть и дизели, и турбины, и электрические двигатели. Мощность двигателя имеет одно из определяющих значений, помогающих справиться компрессору с нагнетанием воздуха. Чем выше мощность, тем больше расход энергии. При неверном расчете мощности двигателя энергетические затраты компрессора будут просто напрасными. Как правило, мощные двигатели устанавливаются и в мощные агрегаты, испытывающие необходимость именно в этом типе приводного устройства;

Вес и габаритные размеры компрессора. Эти значения могут быть разными. Они варьируют от довольно малых размеров, типичных для компактных гаражных устройств, которые легко транспортируются к месту выполнения работ, до довольно габаритных, для размещения которых может потребоваться целое помещение. Крупные предприятия, использующие мощные, производительные, крупногабаритные установки, не обращают особого внимания на их вес и размер, так как это оборудование стационарное и размещается, как уже было замечено выше, в отдельном машинном отделении. Габаритные размеры и вес компрессорной установки всегда напрямую связаны с её возможностями.

Бытовой компрессор, наоборот, весьма компактен, и основная часть габаритов приходится на ресиверы с вместительностью 50, 100, 200 литров и выше. Альтернативным вариантом является компрессор винтового типа, которому для равномерной подачи воздуха не нужен ресивер. Конечно, без ресивера габариты и вес компрессорной установки становятся значительно меньше, что делает его значительно мобильнее;

Объем ресивера также относится к не менее важным характеристикам, позволяющим воздушному компрессору работать на холостом ходу. Это специальные резервуары, которые предназначены для сбора сжатого воздуха. Объем ресивера позволяет дольше работать пневматическому оборудованию в автономном режиме, когда компрессорная установка выключена. Это позволяет экономить энергию. Ещё одно преимущество ресивера состоит в том, что компрессорная установка может нагнетать воздух с заданными параметрами по давлению.

Коррозионная активность перекачиваемого газа. Состав коррозионного газа необходимо определять для всех рабочих условий. Это важно, так как коррозионный газ во время сжатия может создать трещины, образовывающиеся в результате коррозии под напряжением в высокопрочном материале.

Жидкость в потоке газа. Жидкости в газе необходимо избегать, так как это может послужить причиной повреждения компрессора. В случае содержания жидкости в рабочей среде необходимо оборудовать компрессор сепаратором для ее отделения, а также электрообогревом и изоляцией входного отверстия компрессора в случае, когда температура окружающей среды ниже точки росы газа на входе компрессора или когда происходит сжатие компонентов углеводорода тяжелее, чем этан.

Есть отрасли промышленности, например, пищевая отрасль, которые не могут допустить в сжатом воздухе наличие посторонних примесей. Поэтому в этих случаях при подборе компрессорной установки предпочтение отдаётся не мощностным характеристикам, а конструктивным особенностям в исполнении компрессора. Технические параметры компрессоров в подобных случаях должны соответствовать требованиям, предъявляемым к чистоте сжатого воздуха, сжатие которого должно протекать в устройстве, исключающем использование масла для смазки его рабочих поверхностей.

Конструктивные особенности компрессорного оборудования

К конструктивным особенностям компрессора можно отнести:

вид приводного устройства. Им может быть как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель;

количество ступеней, используемых для процесса сжатия воздуха. Эта характеристика имеет смысл и важность при выборе поршневых компрессоров, так как позволяет проводить сжатие газа не в одном, а в нескольких цилиндрах последовательно;

система охлаждения (маслом, воздухом, водой).

мобильность. Компрессоры могут быть установлены как стационарно, на специальном фундаменте, так и располагаться на прицепе для их упрощённой транспортировки;

компоновка узлов. Все составные комплектующие элементы компрессорного устройства могут монтироваться как на раме, так и на ресивере;

размещение ресивера: вертикальное и горизонтальное.

Питание от сети также не следует упускать из расчета при выборе компрессора, поскольку не все предприятия автосервисов, где делают монтаж шин, располагают источником тока с напряжением 380 вольт. В отдельных случаях даже подача напряжения в 220 вольт может идти нестабильно.

Выбор компрессора связан непосредственно с предварительным расчетом выше названных технических характеристик. Прежде, чем приступить к расчету характеристик компрессора, следует осветить некоторые тонкости. Перекачиваемая компрессорным устройством за единицу времени масса воздуха является величиной постоянной, зависящей напрямую от особенностей конструктивного исполнения компрессора. Но принято, что производительность определяют объемные величины, а не массовые. Этот факт часто ведёт к путанице в расчетах и, соответственно, к ошибкам в уже произведенных расчетах.

Это обусловлено тем, что воздух подвергается сжатию, как и все газы. Из-за этого одна и та же масса воздуха способна занять разный объем, что зависит от значений давления и температуры. Точную взаимосвязь между этими величинами объясняет сложная степенная зависимость или уравнение политропы. Компрессорное устройство наполняет ресивер, давление в котором растёт, а его объемная производительность падает. Получается, что объемная подача компрессора является переменной величиной. Какая же величина указывается тогда в технических характеристиках на компрессорное устройство?

По ГОСТу производительность компрессора исчисляется объемом воздуха на выходе из него, в пересчете на физические условия в процессе всасывания. Как правило, физические условия на входе в компрессор типичны для нормальных условий работы: температура составляет 20 °С, давление - 1 бар. По ГОСТу также допускается отклонение фактических показателей компрессорного устройства на ±5% от тех показателей, которые указаны в паспортных данных на этот компрессор.

При этом производят также перерасчет параметров потребителей сжатого воздуха, чтобы они были согласованы с характеристиками компрессорного устройства. Если, например, номинальный расход данного устройства составляет 100 литров/минуту, то это означает, что при рабочем давлении пневматический инструмент за одну минуту потребляет то количество воздуха, которое при нормальных условиях заняло бы объем в 100 литров.

Производители компрессорного оборудования за границей не ознакомлены с предписаниями российских ГОСТов и рассчитывают производительность своей продукции иным способом, что обычно приводит к ошибкам. Данные из технических паспортов на их компрессорную технику содержат параметры теоретической производительности устройства (производительности по всасыванию).

Теоретическая производительность компрессорного устройства определяется геометрическим объемом поместившегося в его рабочую полость воздуха за один период всасывания. Затем этот объём умножается на количество периодов (циклов) за единицу времени. Эта теоретическая производительность выше, чем фактическая производительность компрессорного устройства. Разница между теоретической и фактической производительностью компенсируется за счет коэффициента производительности (Кпр), который зависит от условий всасывания и от особенностей конструктивного исполнения компрессорного устройства (потерь на клапанах: всасывающих и нагнетательных, наличия не до конца вытесненного объёма), которые способствуют уменьшению наполнения цилиндра (в случае с поршневым компрессором). Коэффициент производительности у компрессоров промышленного исполнения составляет от 0,6 до 0,8.

Разница в расчетах теоретической и фактической производительности, произведенных на входе и на выходе, может достигать существенной величины. При указании в технической характеристике теоретической производительности на компрессорное устройство следует пересчитать эти данные на производительность на выходе устройства, а значит, уменьшить её показатель на 30-40%.

Обобщив все данные можно вывести несколько параметров для выбора компрессора под определенные нужды:

1. Для начала необходимо произвести расчет всех потребителей воздуха Q, л/минуту.

2. Следующий параметр для расчета - производительность компрессора A (л/мин)

3. Не менее важным параметром при выборе компрессорного устройства является выбор объема ресивера V (л).

4. При подборе компрессора по давлению придерживаются правила, что создаваемое компрессорным устройством давление должно быть выше давления, на котором работают потребители сжатого воздуха.

5. Продолжая тему подбора компрессорного устройства, важно определиться с его назначением: решить, как и для каких целей будет использоваться данное устройство.

6. На компрессорные характеристики, особенно на показатели мощности, также влияют такие факторы, как местоположение над уровнем моря, температура окружающей среды и атмосферное давление.

Список литературы

1. Лекционный материал

2. Пугин Б.И. Технологический расчет и планировка станций ТО автомобилей: методические указания к выполнению контрольной работы и дипломному проектированию. - Архангельск: АГТУ, 2006. - 32с.

3. Расчёт очистных сооружений: методические указания к выполнению расчётно-графической работы и дипломных проектов [текст] / Б.И. Пугин, Р.И. Макарьин. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005, - 22 с.

4. Технологический расчет и планировка станций технического обслуживания автомобилей [Текст]: методические указания к выполнению контрольной работы и дипломному проектированию по дисциплине "Автосервис и фирменное обслуживание" / сост. Б.И. Пугин. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006.-32с.

Размещено на Allbest.ru