Зависимость расхода от давления воздуха: Зависимость расхода воздуха от давления

Расход сжатого воздуха: особенности расчета — компрессорные, азотные, насосные станции

При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха, тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.

Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.

Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах. Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).

Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются

• давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст),
• температура 293 К (20 С),
• влажность 1,205 кг/м3.

При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).

Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.

Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров

Где:

• LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
• VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
• pmax — давление на время начала измерений [бар]
• pmin — давление на время окончания измерений [бар]
• t — продолжительность измерений [мин]

На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра). Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы. Отключаем оборудование, смотрим показания манометра резервуара. Подставляем данные в формулу.

Расчет расхода через время работы компрессора – метод для компрессоров с постоянной производительностью

• LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
• Q — производительность компрессора [м³/мин]
• ∑t — время работы компрессора под нагрузкой за период измерений [мин]
• T — период измерений = время работы под нагрузкой + на холостом ходу [мин]

На начало измерения нам необходимо знать производительность компрессора, снять показания счетчика общей наработки и счетчика работы под нагрузкой. Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы под нагрузкой при наборе давления до максимального значения, после которого компрессор работает на холостом ходу до начала следующего набора давления. Отключаем оборудование. Подставляем данные в формулу.

Определение расхода воздуха, проходящего через пневмораспределитель при определенных значениях давления на входе и выходе и их соотношении

Одним из способов задания расходной характеристики пневматического устройства является определение параметра, характеризующего его гидравлическое сопротивление. В настоящее время таким параметром является пропускная способность  устройства, определяемая по ГОСТ Р52720–2007 как объемный расход воды (м3/час) плотностью r=1000 кг/м3, пропускаемый устройством при перепаде давления на нем 1 кгс/см2.

Заметим, что параметры потока в местных сопротивлениях обычно и определяются с помощью формул, полученных для несжимаемой жидкости. Поэтому воспользуемся формулой Вейсбаха и, преобразуя ее, получим выражение для определения объемного расхода  жидкости при ее движении через пневмоустройство:

,                                                                                                           (1)

где и r — соответственно перепад давления в устройстве и плотность жидкости, протекающей через него;  — площадь поперечного сечения прохода устройства; — коэффициент местного сопротивления.

Если теперь принять, что через местное сопротивление проходит вода плотностью r=1000 кг/м3 с перепадом давления 1 кгс/см2, то зависимость (1) преобразуется к виду (,см2):

.                                                                                                                 (2)

В соответствии с ГОСТ Р52720–2007 правая часть формулы (2) представляет не что иное, как пропускную способность  (м3/час) устройства. Таким образом, в общем случае объемный расход (м3/час) рабочей жидкости при ее движении через распределитель следует определять по формуле:

=,                                                                                                                (3)

а массовый расход =(кг/час) — по формуле

.                                                                                                              (4)

Отметим, что выражения (3) и (4) полностью согласуются с формулами для определения величины  и , приведенными в Интернет(е) Научно-Производственным Предприятием «Волга» [2].

Как известно, в процессе работы пневматических приводов возможны различные условия теплообмена между потоком газа, движущимся в трубопроводах, и окружающей средой.

Если скорость течения газа мала и между стенками трубопровода и окружающей средой происходит хороший теплообмен, то процессы, протекающие в пневмоприводах, близки к изотермическим; при больших скоростях течения газа, плохом теплообмене и малых силах трения процессы, протекающие в пневмоприводах, близки к адиабатным.

Таким образом, если предположить, что перед и за пневматическим устройством температура воздуха одинакова (участки трубопровода перед и за местным сопротивлением достаточно велики, вследствие чего происходит полное выравнивание температуры потока и окружающей среды), то в этом случае для определения расхода воздуха в местном сопротивлении удобно воспользоваться расчетной зависимостью, полученной в [1,с.101] для подкритической области изотермического течения газа:

                                                                                         (5)

или

,                                                                                           (6)

или с учетом того, что в соответствии с уравнением Клапейрона-Менделеева ,

,                                                                                          (7)

где и — давление и плотность газа перед местным сопротивлением; — давление за местным сопротивлением; — относительное давление; — параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление пневмоустройства условного прохода , определенный через эквивалентную длину  трубопровода, т. е. такую длину трубы, разность давлений в начальном и конечном сечениях которой при данном расходе равна разности давлений в местном сопротивлении; — объемный расход газа; R — газовая постоянная, равная , T — температура газа при нормальных условиях, равная .

Из (7) следует, что для построения расходной характеристики пневмораспределителя необходимо располагать значением параметра . Затем, задаваясь значениями давления воздуха на входе и перепадом давления в пневмоустройстве, легко устанавливается искомая характеристика.

Будем рассматривать параметр  как коэффициент сопротивления  устройства данного проходного сечения, установленный при турбулентном режиме течения рабочей жидкости, соответствующем области квадратичных сопротивлений, когда коэффициент местного сопротивления определяется лишь формой местного сопротивления. Но при таких режимах течения жидкости определяется пропускная способность устройства, в расчетную формулу которой входит коэффициент сопротивления . Тогда

= z = ,                                                                                                  (8)

а формула (7) приводится к виду

.                                                                                    (9)

Такова расходная характеристика пневмоустройства.

 В заключение отметим, что формулы (5) — (7), (9) справедливы в области изменения относительного давления «» в пределах от  до  Параметр называют критическим отношением давлений, при достижении которого расход газа приобретает максимальное значение и остается неизменным вплоть до значения  В газодинамических расчетах область течения газа при  называют подкритической, а область течения при  надкритической. Следовательно, для подкритической области течения весовой (объемный) расход газа есть функция «»; для надкритической области течения расход имеет максимальное значение и для его определения в зависимости (5) — (7) и (9) вместо «» необходимо подставить .

Рассмотрим числовой пример. Определим расходную характеристику пневмораспределителя с условным проходом  , паспортной величиной . Температура воздуха в распределителе ; газовая постоянная . Требуется найти расход воздуха, проходящего через распределитель, при перепаде давления  с давлением на входе в распределитель    

При заданных значениях давления  воздуха на входе в распределитель давление на выходе устройства соответственно составит  =0,56МПа;=0,76МПа, а относительное давление соответственно принимает значения Это означает, что во всем диапазоне изменения относительного давления «», имеет место подкритическая область течения газа, расход которого можно определять по формуле (9).

Подставляя в формулу (8) значения и , находим, что =2,39, а значения объемного расхода , вычисленные по формуле (9) по данной величине  для принятых значений относительного давления «», составляют: , ,.

Полученная расходная характеристика пневмораспределителя представлена ниже графически в виде зависимости объемного расхода газа  от «».

Рис.1. Расходная характеристика пневмораспределителя

Расчеты автора: + 1. y = 0,8; 2.y =0,9; 3.y = 0,93; 4. y = 0,95

Х — произвольные значения “y”

Выводы

В системах пневматических приводов, как и гидроприводов, местные сопротивления играют исключительно большую роль. От умения правильно оценить параметры потока, протекающего через местные сопротивления, зависит точность и надежность произведенных расчетов.

Местные сопротивления, как правило, способствуют турбулизации потока, вследствие чего коэффициент местного сопротивления уже при сравнительно малых числах Рейнольдса определяется лишь формой местного сопротивления, что позволяет выразить коэффициент местного сопротивления через пропускную способность устройства и тем самым построить его расходную характеристику.

Литература:

1.      Погорелов В. И. Газодинамические расчеты пневматических приводов. — Л: «Машиностроение», 1971. — 184с.

2.      http://www.nppvolga.ru/articles/1/63/    

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде

Для расчета скорости воздуха в воздуховоде онлайн рекомендуем воспользоваться представленным выше калькулятором. Исходными данными для расчета являются:

• 
  Расход воздуха
• 
  Сечение воздуховода (диаметр для круглых воздуховодов, ширина и высота для прямоугольных).

Важным отличием нашего калькулятора является тот факт, что в результате расчета вы узнаете не только фактическую скорость воздуха, но и падение давления на 1 метр длины — эта величина поможет вам определить аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети.

Зачем выполнять расчёт скорости воздуха в воздуховоде

Задача расчёта скорости воздуха в воздуховоде обычно возникает при проверке проекта вентиляции, в котором указан расход и выбрано сечение воздуховода.

Цель расчёта — понять, правильно ли выбрано сечение воздуховода для данного расхода воздуха. Кроме того, скорость воздуха в воздуховоде должна быть указана на аксонометрической схеме системы вентиляции.

Формула расчёта скорости воздуха в воздуховоде

В общем случае скорость воздуха в воздуховоде определяется по формуле:

• 
  v = G/S, где G и S — соответственно, расход воздуха в воздуховоде и площадь его сечения.

При использовании этой формулы следует учитывать размерности расхода и площади. Чаще всего расход выражен в м³/час, а размеры воздуховода — в миллиметрах, то есть площадь сечения будет в мм². Подстановка чисел в м³/час и мм² недопустима. Для получения скорости воздуха в м/с следует пересчитать расход воздуха в кубических метрах в секунду (м³/с), а площадь сечения в квадратных метрах (м²).

Пример расчёта скорости воздуха в воздуховоде

Например, для воздуховода 600×300 с расходом воздуха 2000 м³/час получим:

1. 
   Размеры воздуховода переводим в метры, имеем 0,6 и 0,3 м.
2. 
   Площадь сечения S = 0,6·0,3 = 0,18 м²
3. 
   Расход воздуха G = 2000 м³/час = 2000/3600 м³/с = 0,56 м³/с
4. 
   Скорость воздуха v = G/S = 0,56/0,18 = 3,1 м/с.

Рекомендуемая скорость воздуха в воздуховодах

Рекомендуемая скорость воздуха в воздуховодах составляет:

• 
  До 4 м/с — для общеобменных систем вентиляции с сечением воздуховодов до 600×600
• 
  До 6 м/с — для систем вентиляции с сечением воздуховодов более 600×600
• 
  До 10 м/с — для систем дымоудаления и специфических систем вентиляции.

Расчёт скорости воздуха в круглом воздуховоде

Формула расчёта скорости воздуха в воздуховоде может быть адаптирована для круглых воздуховодов с учётом привычных размерностей входящих в неё величин:

• 
  v = 354·G/D², где G — расход воздуха в м³/час, D — диаметр воздуховода в миллиметрах.

Например, для расхода воздуха 550 м³/час в воздуховоде диаметром 200 мм получим:

• 
  v = 354·550/200² = 4,9 м/с

В общеобменных системах вентиляции не рекомендуется превышать скорость 4 м/с во избежание шума в воздуховодах и повышенного аэродинамического сопротивления. Поэтому в данном примере рекомендуется применить воздуховод диаметром 250 мм (v = 354·550/250² = 3,1 м/с)

Расчёт скорости воздуха в прямоугольном воздуховоде

Для прямоугольного воздуховода формула расчёта скорости воздуха преображается следующим образом:

• 
  v = 278·G/(A·B), где G — расход воздуха в м³/час, A и B — стороны сечения воздуховода в миллиметрах.

Для вышеприведённого примера (2000 м³/час в воздуховоде 600×300) получим:

• 
  v = 278·2000/(600·300) = 3,1 м/с, как и было найдено выше.

Таблицы скорости воздуха

Для определения скорости воздуха в воздуховоде в ходе проверки проекта удобно пользоваться готовыми таблицами. Они составляются отдельно для круглых и прямоугольных воздуховодов. В них по вертикали указаны сечения воздуховодов, а в ячейках — расход воздуха. Искомая скорость указана в столбцах.

Ниже представлены таблицы скоростей воздуха для круглых и прямоугольных воздуховодов.

В качестве примера примем, что по круглому воздуховоду диаметром 200 мм прокачивается 420 м³/ч воздуха. По первой таблицы в строке с диаметром «200» находим ближайшие к 420 м³/ч расходы воздуха, то есть между ячейками 339 м³/ч и 452 м³/ч, что соответствует скорости воздуха 3 и 4 м/с соответственно. Так как 420 гораздо ближе к 452, чем к 339, то можно сделать вывод, что скорость воздуха — «почти 4 м/с». Это допустимая скорость для общеобменных систем вентиляции, значит, сечение воздуховода в проекте подобрано верно.

Комментарии

Что такое потеря давления? — официальный сайт VENTS

Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый вентилятором. Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.

Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:

Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:

V= L / (3600*F) (м/сек)

где L – расход воздуха, м³/ч;
F – площадь сечения канала, м².

Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.

Рекомендация 2.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.

Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.

Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.

Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м³/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).

Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м³/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.

Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м³/ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.

Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м³/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.

Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м³/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.

Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м³/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.

Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).

Определение потерь давления на изгибах воздуховодов

График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.

Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м³/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2 Па.

Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.

Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.

Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м³/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па. Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.

Определение потерь давления в воздуховодах

Определение потерь давления в обратном клапане

Подбор необходимого вентилятора

Определение потерь давления в шумоглушителях

Определение потерь давления на изгибах воздухуводов

Определение потерь давления в диффузорах

Как выбрать размер трубопровода сжатого воздуха?

Итак, Вам нужно узнать, как подобрать правильный размер трубопроводов сжатого воздуха. Все еще встречаются места, где размер трубы в системе сжатого воздуха слишком мал. Это либо потому, что производство со временем расширилось, и старая система стала слишком маленькой, или просто изначально были установлены неподходящие трубопроводы. В чем проблема со слишком маленькой трубой для сжатого воздуха? Это падение давления. Нужное количество сжатого воздуха попросту не пройде через эту трубу. Результатом будет является перепад давления между началом и концом трубы. Чем плох перепад давления? Это лишние затраты. Если падение давления становится слишком высоким, Вам нужно будет установить компрессор на более высокое давление. Чем оно выше, тем больше электроэнергии (и денег) он будет требовать. Поэтому желательно, чтобы падение давления составляло максимум 0,1 бар.

Что влияет на падение давления?

Конечно, не только сами трубы, но также повороты трубопровода, муфты, гибкие шланги, — все они создают перепады давления. И чем длиннее трубопровод, тем больше будет падение давления. Количество воздуха, проходящего через трубу, также влияет на величину перепада давления. Чем больше воздуха должно проходить через трубу в момент времени, тем больше падение давления. Поэтому падение давления нужно всегда измерять при всех включенных потребителях воздуха.

Ниже приведены величины, необходимые для расчета падения давления:

• диаметр трубы;
• длина трубы;
• количество изгибов, муфт и т. д.;
• поток воздуха через трубу.

Воздушный поток

Чтобы начать расчет, вам нужно знать, сколько воздуха проходит через вашу систему. Самый простой способ узнать (максимальный) расход воздуха — это посмотреть на характеристики вашего компрессора. Там всегда будет указана максимальная мощность машины в литрах в секунду, м3 в минуту или час. Есть также важная вещь. Производительность компрессора указана для стандартных условий, которые составляют 1 бар, 20 градусов по Цельсию и 0% относительной влажности. Однако производительность компрессора при нормальных условиях и фактическая производительность отличается. Таким образом, на самом деле производительность компрессора при нормальных условиях представляет собой количество воздуха, всасываемого компрессором в единицу времени. Затем воздух сжимается и транспортируется через систему трубопроводов. Таким образом, фактическая производительность компрессора будет ниже, чем производительность при нормальных условиях. Эта разница часто упускается из виду; большинство людей не знают об этом и неправильно пользуются характеристиками компрессорного оборудования.

Таблица размеров труб для сжатого воздуха

Здесь представлена простая таблица, которая ответит на все вопросы по размерам трубопроводов. В левом столбце указана производительность компрессора. Теперь измерьте или рассчитайте общую длину Ваших трубопроводов сжатого воздуха и посмотрите на верхнюю строчку. Таким образом Вы можете узнать нужный диаметр трубы в мм. Эта таблица рассчитана на давление компрессора 7 бар и максимальный перепад давления 0,3 бар. Указанные значения относятся к прямой трубе без каких-либо поворотов, клапанов и т.д. Как рассчитать влияние этих факторов можно узнать из следующего абзаца.

Таблица 1: диаметры трубопроводов сжатого воздуха (в миллиметрах).

Влияние изгибов, муфт и других составляющих трубопровода на падение давления

Ниже приведена таблица для определения того, как различные составляющие трубопровода влияют на перепад давления. Значение зависит от диаметра трубы. Чтобы узнать эквивалентную длину трубы для клапана или изгиб в вашей системе, просто посмотрите на диаметр трубы Вашей системы сжатого воздуха, чтобы найти эквивалентную длину трубы клапана или изгиб. Например, колено в 25-миллиметровой трубе имеет эквивалентную длину трубы 1,5 метра. Это означает, что это колено создаст такое же падение давления, как и 1,5 метра прямой трубы.

Таблица 2. Эквивалентные длины труб (значения в метрах).

Пример расчета требуемого диаметра трубы

Предположим, у нас есть винтовой компрессор мощностью 30 кВт производительностью 250 Нм3/час (4200 Нл/мин. Есть также труба диаметром 40 мм и нам нужно проверить, правильно ли подобран ее диаметр.

Допустим, у нас есть 20 метров трубы с углом 90 градусов (R=2d означает, что радиус изгиба в 2 раза больше диаметра трубы) и обратный клапан, а затем снова 4 метра трубы.

Эквивалентная длина трубы для такого изгиба составляет 0,25 метра. Эквивалентная длина трубы для обратного клапана составляет 10 метров. Общая длина теперь составляет: 20 + 0,25 +10 + 4 = 34,25 метра.

Теперь мы можем найти требуемый диаметр трубы в таблице 1 для длины трубы 34,25 метра и производительности 250 Нм3/час. Получим диаметр трубы 40 мм.

Для новой системы, если Вы не уверены, сколько изгибов, клапанов и т.д будет в системе, умножьте длину трубопровода на 1.7.

Измерение давления и расхода сжатого воздуха

    Измерение давления и расхода сжатого воздуха [c.107]

    Расход природного газа определяется методом измерения переменного перепада давления, создаваемого путем установки в трубопроводе специального сужающего устройства — дроссельной шайбы (диафрагмы). В комплект приборов для измерения расхода этим методом (кроме диафрагмы) входят датчик, измеряющий перепад давления, соединительные (импульсные) линии и вторичный (регистрирующий и показывающий) прибор. Перепад давления газа на диафрагме, пропорциональный его расходу, преобразуется в пневматический импульс (давление сжатого воздуха), поступающий в измерительную камеру регулирующего блока, предназначенного для стабилизации расхода. Далее через вторичный прибор пневматический импульс поступает в исполнительный орган — регулирующий мембранный клапан, установленный на линии подачи природного газа в сатурационную башню. [c.40]

    Величину расхода сжатого воздуха при рабочем давлении более 0,1 МПа (1 кгс/см ) целесообразно определять двумя-тремя взаимно контролирующими приборами, что особенно важно выполнять в процессе исследования нового оборудования, параметры которого ранее не были изучены. Это объясняется тем, что для этих целей, как правило, применяют приборы, имеющие сужающее устройство (рис. 58), образующее местное уменьшение диаметра трубопровода. В результате увеличивается скорость воздуха в диафрагме, повышается динамическое и уменьшается статическое давление. По разности величины статического давления определяют расход сжатого воздуха в данном трубопроводе. Точность производимых при этом измерений величины расхода сжатого воздуха зависит от многих факторов качества обработки поверхности и соблюдения геометрии диафраг- [c.109]

    Непосредственное измерение давления воздуха в зависимости от отметки границы вода—воздух весьма затруднительно ввиду сложности фиксирования положения водогазовой пробки, границы которой увеличиваются по высоте и не выражены явно. Ввиду того, что нас вполне удовлетворят осредненные характеристики расширения по величине расхода сжатого воздуха, непосредственные замеры давления не имели практического смысла, так как вопрос определения показателя политропы расширения в конечном счете интересует нас в связи с энергетикой процесса. [c.192]

    В нашей промышленности наибольшее распространение получили приборы, в которых результаты измерения определяются в зависимости от колебаний давления или расхода сжатого воздуха при контроле геометрических параметров. В первом типе приборов колебание давления регистрируется жидкостными манометрами (большей частью водяными), а во втором — расход воздуха отмечается поплавковыми расходомерами (ротаметрами). [c.146]

    В индикаторе влажности ДДН-1 зеркальце с термометром сопротивления для измерения его температуры впаяно в корпус охладителя. Температура зеркальца понижается вследствие дросселирования сжатого воздуха. Момент запотевания регистрируется с помощью фотооптического устройства. Изменение фототока в фотоэлементе вызывает разбаланс измерительной мостовой схемы. Температура начала запотевания зеркальца указывается на шкале прибора. Индикатор ДДН-1 может использоваться для определения влагосодержаний до = —80° С и при давлении анализируемого газа до 165 ат. Расход анализируемого газа через прибор составляет 1—3 л мин, расход сжатого воздуха для охлаждения зеркала — до 1,5 м , время охлаждения зеркала 7—12 мин. Прибор ДДН-1 снабжен зеленой и красной сигнальными лампочками он может использоваться как индикатор сохранения заданного уровня влажности. Когда влажность газа ниже установлен- [c.297]

    В напорных трубопроводах на канализационных очистных сооружениях применяются расходомеры переменного перепада давления. Они состоят из двух основных частей сужающего устройства, образующего перепад давления путем местного сужения напорного потока, и дифференциального манометра, измеряющего этот перепад. Эти элементы связаны соединительными линиями. В качестве сужающих устройств применяются диафрагмы с концентрическим отверстием, а также сегментные диафрагмы, сопла и трубы Вентури [6]. При измерении расходов загрязненных сточных вод лучшим способом защиты соединительных линий и дифманометра является постоянная продувка линий сжатым воздухом либо промывание чистой водой. Способ продувки воздухом рекомендован Международной организацией по стандартизации (150). [c.10]

    На рис. 84 показана пьезометрическая схема дистанционного измерения расхода жидкости с помощью щелевого расходомера. В резервуар щелевого расходомера вместо поплавка погружают до уровня нижнего края щели открытую снизу трубку, сообщающуюся с источником сжатого воздуха. Сжатый воздух подают с определенной скоростью (скорость устанавливают подсчетом числа пузырьков в минуту) через водоотделитель 4, фильтр 5, игольчатый клапан 6 (с помощью которого регулируют скорость подачи) и стеклянные баллоны 7 с окрашенной водой (для визуального наблюдения за потоком). При постоянной скорости подачи воздуха давление его устанавливается в соответствии с высотой столба жидкости в расходомере. Это давление, точно фиксируемое манометром 8, соответствует расходу жидкости и может быть пересчитано в м час. [c.266]

    Питание распылителя и горелки производится с помощью специального газораспределительного блока, снабженного приборами для измерения давления и расхода газа и автоматической системой регулировки режима горения, а также устройствами, автоматически отключающими питание при возникновении аварийных ситуаций. В систему питания входит также компрессор для подачи воздуха и баллоны со сжатыми газами. Горелка и распылитель вместе со всеми перечисленными вспомогательными устройствами составляют, таким образом, особую автономную систему. То же можно сказать об ЭТА и его блоке питания и управления. [c.108]

    Схема поплавкового уровнемера показана на рис. 8.13, о. Это простейшие уровнемеры, как правило, не имеющие средств записи и сигнализации уровня. Более совершенными являются уровнемеры с дифманометром (см. рис. 8.13,6). Такие уровнемеры удобно применять для измерения уровня жидкости в насосных станциях с насосами, работающими под заливом. Пневмометрические уровнемеры (см. рис. 8.13, в) состоят из трубки, опущенной в жидкость до уровня плоскости отсчета плоскости О—О, дифманометра и источника сжатого воздуха. Воздух в трубку подают с минимальным расходом так, чтобы давление в трубке было эквивалентно высоте столба жидкости над концом трубки. [c.119]

    Все параметры работы камерного насоса (расход и давление сжатого воздуха потребляемая мощность электродвигателя секторного и колокольного затвора массовые характеристики) фиксировались непрерывно путем записи показателей на ленту осциллографа. Для контроля замера количества воздуха на стенде был установлен расходомер ЭПИД-0,4. Чтобы уменьшить погрешности тензометрических измерений, все замеры производили при одинаковой температуре окружающего воздуха. [c.111]

    Давление на входе в трубку было близко к атмосферному, а на выходе ниже атмосферного на величину, соответствующую гидравлическому сопротивлению трубки. Для протягивания воздуха через трубку использовали инжектор, работавший от сжатого воздуха. Перед каждым опытом отбирали пробы кислоты на входе в трубку для определения концентрации. Влажность воздуха не измеряли, а приблизительную величину ее принимали по данным метеостанции. Каждый опыт состоял в измерении гидравлического сопротивления при различных расходах воздуха и постоянном орошении. Опыты охватывают диапазон орошений 2—1бл/ч, а скорость воздуха изменялась в интервале 13—26 м/сек. [c.106]

    Измерителем уровня является пьезометрическая трубка, в которую подают сжатый воздух. Измерение уровня сводится к измерению давления, создаваемого столбом жидкости, величина которого зависит от количества жидкости, протекающей через приемный сосуд. Каждому определенному уровню жидкости соответствует определенный расход жидкости. Отсюда происходит название этого типа измерителей расхода — расходомеры переменного уровня. Трубка питается сжатым воздухом таким образом, что воздух выходит из нижнего конца трубки отдельными пузырьками, преодолевая при этом давление, создаваемое столбом жидкости в данный момент при каком-то ее определенном расходе. [c.116]

    Пределы измерения приборов для обессоленной нефти 10—250, 10—500, 500—1000 мг/л, для сырой нефти 1000—2000, 2000—5000, 4000—8000 мг/л. Погрешность измерения 5%. Расход нефти 100—150 мл/ч, расход поверхностно активного неионогенного деэмульгатора для анализа сырой нефти 0,2 г сутки. Рабочее давление в линии сжатого воздуха 2 кгс см (19,6-10 н1м ). Расход острого водяного пара 15 кг/ч, расход воды для получения конденсата 10 л1ч. [c.199]

    Они являются вспомогательным устройством в схемах производственной сигнализации и защиты и применяются, когда для измерения и регулирования различных технологических параметров используют приборы агрегатно-унифицированной системы (АУС). При помощи реле осуществляется подача электрического сигнала нри отклонении измеряемого или регулируемого параметра (давления, уровня, расхода и др.) от заданного значения. Реле работает в комплекте с пневматическим задатчиком регулятора и датчиком параметра, в которых имеется пневматический выход. При повышении давления сжатого воздуха в линии от задатчика или от датчика прогибаются чувствительные элементы реле (мембраны) и срабатывают микропереключатели, включающие или выключающие сигнал, световой или звуковой. [c.260]

    На рис. 110 показаны зависимость относительного изменения температуры воздуха в начальный момент сжатия и в конце сжатия, а также зависимость изменения граничных давлений компрессора и частоты вращения ротора от относительного расхода охлаждающих жидкостей, подаваемых в поток воздуха во входное устройство компрессора. Эти данные получены прямыми измерениями. [c.263]

    На фиг. 63 показана гидравлическая схема стенда, использованного автором в ЦНИЛВе. Этот стенд предназначался для испытаний пневматических насосов камерного типа в любом диапазоне рабочих давлений и насосов камерного типа с пульсирующей подачей для воды на высоту до 5 м, а также для испытаний и построения рабочих характеристик компрессоров. Гидравлическая часть стенда была размещена в подвальном помещенип бывшей котельной, переоборудованной для испытаний насосов, при этом канал дымовой трубы был использован для установки двух напорных трубопроводов диаметром 1 Л» и предназначенных для испытаний лабораторного насоса, сливного трубопровода диаметром 2″, обеспечивающего возврат поднятой порции воды через измерительный бачок в бак с водой. В верхней части дымовой трубы установлен сливной бачок, направляющий воду в сливной трубопровод и закрываемый сверху крышкой, обеспечивающей тепловую изоляцию зимой, а также изоляциях гидравлической части от атмосферных осадков. Ресивер использовали для обеспечения необходимого объема пневматической системы при испытаниях лабораторного насоса и для измерения расхода сжатого воздуха при рабочем давлении во время испытаний компрессора. [c.171]

    ДаБлсние на шестерню верхнего штампа регулируется специальным редукционным клапаном вторым таким же клапаном регулируется давление разрезной втулки 7 на внутреннее отверстие закаливаемой шестерни. Пресс снабжен масляными фильтрами, манометрами для измерения давления и предохранительным клапаном, который открывается при повышении давления свыше допустимого. Для работы пресса требуетсу. давление воздуха в сети 5—6 ат. Прессы изготовляются двух типов для шестерен с наибольшим наружным диаметром 380 и 630 мм. Прессы характеризуются следующими цифрами (первая цифра относится к прессу >80 мм, вторая — 630 мм). Занимаемая площадь 0,9 Х 0,9 м- и 1,3>количество масла, заполняюще-10 пресс, 320 и 570 л, расход сжатого воздуха (считая на атмосферное давление) 0,40—0,55 и 0,60— [c.295]

    Кроме того, пульт управления снабжен следующими контрольно-измерительными приборами манометром для измерения давления сжатого воздуха манометрами для измерения давления охлаждающей воды и масла регистрирующим потенциометром для измерения и записи температуры в смесительной камере прибором, регистирующим температуру охлаждающей воды режимными часами с сигнальными лампами прибором, записывающим расход электроэнергии главным приводом. [c.72]

    Таким образом, единая блок-схема атомно-абсорбционного спектрометра состоит из двух основных частей. Первая служит для превращения анализируемого образца в атомный пар и включает в себя горелку и распылитель со всеми вспомогательными устройствами газораспределительный блок с приборами для измерения давления и расхода газа, автоматической системой регулирования режима горения и устройствами с автоматическим отключением питания в случае аварийных ситуаций, сюда входит также система газовых коммуникаций блока питания— компрессор для подачи воздуха и баллоны со сжатыми газами. Вторая часть спектрометра служит для выделения и измерения аналитической линии определяемого элемента и включает монохроматор, конденсорные (осветительные) оптические системы и приспособления для модуляции света, источник света, выпрямители-стабилизаторы и СВЧ-генераторы для питания источников света, приемник излучения (ФЭУ), усилительно-ре-гистрирующую систему для усиления и измерения аналитического сигнала, системы управления прибора. [c.104]

    Для повышения надежности работы и облегчения эксплуатации оборудования воздухоразделительных цехов кроме описанных выше применяются также следующие защитные и автоматические устройства переключения шиберов на воздухозаборном трубопроводе в зависимости от направления ветра дистанционного контроля работы воздухоочищающих масляных фильтров защиты металлических газгольдеров от образования разрежения под колоколом и выключения при этом кислородных компрессоров дистанционного измерения степени заполнения мягких газгольдеров регулирования работы кислородных и азотных компрессоров в зависимости от графика потребления сжатого кислорода и азота поддержания заданного давления, расхода и дозировки газов в коллекторах обеспечения постоянства заданного температурного режима регенерации адсорбентов и переключения адсорберов при регенерации автоматизации работы насосов системы водоснабжения продувки масло-, влаго- и щелочеотделителей контроля работы щелочных скрубберов, регулирования процесса азото-водяных холодильников установок предварительного охлаждения воздуха с фреоновым компрессором наполнительных рамп, реципиентов и др. [c.690]

    Для определения содержания твердых частиц, паров влаги и масла в сжатом воздухе, а также для измерения температуры и давления, допускается применять другие методы и приборы в соответствии с нормативно-технической документацией, утвержденной в установленном порядке. При этом погрешность измерения не должна превышать следующих величин 2,5% — для расхода 1 % — для температуры 1,6% — Для давления 2% — при взвещивании 10% — при определении влагосо-держания. [c.135]

    Дифманометр типа ДМПК применяют также с сужающим устройством для измерения расхода. Принцип действия этого прибора основан на силовой компенсации (уравновешивании) измеряемого параметра пропорциональной величиной давления сжатого воздуха. Измерение этого давления вторичным прибором дает возможность косвенно определить величину параметра. Измеряемая разность давлений поступает в полости А Б (рис. 35), воспринимается чувствительным элементом 6 и пластинчатой пружиной 7 и передается коромыслу 9. Точкой качания коромысла служит ось 8 перекрещивающихся пластинчатых пружин. На другом его конце укреплена заслонка 1, перекрывающая сопло 2. Заслонка перемещается на 0,02—0,05 мм. В сопло через усилительное реле 5 подается сжатый воздух. Сжатый воздух на линии сопла через усилительное реле 5 направляется в сильфон обратной связи 4, развивающий компенсационное усилие, уравновешивающее силу, которая возникла от разности давлений в камерах А я Б. Мембранные коробки, которые представляют собой чувствительный элемент, заполнены смесью из 40% глицерина и 60% воды. Прибор настраивают на заданный предел измерения, перемещая сильфон 4 винтом 11. [c.63]

    Другой метод основан па измерении расхода воздуха, иосле чего, зная степень сжатия, вычисляют максимальную плотность рабочего заряда. Эту величину можно использовать вместо среднего индикаторного давления, так как она является фундаментальной. Возможно также оценить эффективность использования октановых чисел, применяя одпо эталонное топливо, по необходимому уменьшению оисре5кеиия зажигания для бездето-национной работы двигателя. [c.421]

СО 34.35.672 Рекомендации по выполнению автоматической системы регулирования процесса горения газомазутных котлов, работающих с переменным составом горелочных устройств / 34 35 672

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ФИРМА ПО НАЛАДКЕ,
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ ОРГРЭС»

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ГАЗОМАЗУТНЫХ КОТЛОВ, РАБОТАЮЩИХ С ПЕРЕМЕННЫМ СОСТАВОМ
ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

СО 34.35.672

Разработано
Открытым акционерным обществом «Фирма по наладке, совершенствованию
технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС»

Исполнитель Ю.Г.
МЕТЕЛЬНИКОВ

Утверждено ОАО
«Фирма ОРГРЭС»

Главный инженер В.А. КУПЧЕНКО

Системы управления процессом горения газомазутных
котлов освоены достаточно хорошо. Однако обилие схемных решений в этой области
не дает однозначных выводов о преимуществах того или иного варианта с позиций
регулирования нагрузки котла. По этой причине обобщенную структуру системы
регулирования горения можно принципиально представить в виде трёх регуляторов:
топлива (РТ), воздуха (РВ) и разрежения (РР). При изменении задания от
регулятора нагрузки автоматически изменяется расход топлива в котел. Регулятор
воздуха, воздействуя на направляющий аппарат дутьевого вентилятора,
соответствующим образом изменит подачу воздуха, поддерживая соотношение
«топливо-воздух». Возникшее несоответствие между образовавшимися в
результате горения дымовыми газами в котле и их удалением будет устранено
регулятором разрежения.

При регулировании подачи топлива и воздуха в котел
можно поддерживать как расход этих параметров, так и их давление. Так как
расход топлива прямо пропорционален нагрузке котла, то регулятор топлива чаще
всего выполняют как регулятор расхода.

В практике автоматизации процесса горения котлов для
измерения расхода воздуха применяются как прямые способы измерения с помощью
установки в воздушном коробе прямоугольных диафрагм, расходомерных труб Вентури
и мультипликаторов, так и косвенные. Наиболее простым по конструкции из прямых
способов измерения является применение прямоугольных диафрагм. Однако установка
диафрагм приводит к большой потере давления воздуха. В связи с этим чаще
применяются расходомерные трубы Вентури, которые имеют небольшую потерю
давления. Это обстоятельство весьма важно при измерении больших расходов,
каковыми являются расходы воздуха, подаваемые к горелкам котла. Использовании
мультипликаторов, представляющих собой небольшую трубу Вентури, не нашло
широкого применения на электростанциях из-за низкой надежности (забивание
импульсных линий) и невысокой точности измерений (отсутствие усреднения по
сечению потока).

Несмотря на то, что применение труб Вентури дает
реальное представление о расходе воздуха, их использование сопряжено с большими
трудностями. Для установки расходомерных труб необходимо иметь прямые участки
воздухопроводов значительной длины, как до расходомерного устройства, так и после
него (примерно 6-8 диаметров воздуховодов). Это условие часто бывает
невыполнимо. Более того, на некоторых котлах (например, БКЗ-420-140) в
компоновке воздуховодов вообще практически отсутствуют прямолинейные участки, а
при установке измерительных устройств в воздушном коробе, имеющим недостаточный
прямой участок, не только резко ухудшается точность измерения, но и возможно
появление неоднозначности в зависимости «расход воздуха — перепад
давлений».

На многих котлах, оборудованных регенеративными
воздухоподогревателями, наблюдаются существенные пульсации в воздушном тракте.
Значение этих пульсаций сопоставимо с полезным сигналом от расходомерного
устройства. После подавления пульсаций на входе регулятора точность поддержания
параметра становится недопустимо низкой. На таких котлах, особенно если они
работают с малыми избытками воздуха, использование труб Вентури для
регулирования подачи воздуха становится невозможным, поэтому в большинстве
случаев для определения расхода воздуха в топку котла используются косвенные
показатели: перепад давлений на участке воздушного тракта или давление в
какой-либо точке воздушного тракта.

Для котлов малой производительности наиболее
распространено измерение перепада давлений на участке воздушного тракта. Для
котлов с трубчатым воздухонагревателем таким участком воздушного тракта обычно
является воздухоподогреватель, сопротивление которого однозначно определяет
расход воздуха. В то же время использование сопротивления регенеративного
воздухоподогревателя, применяемого на современных мощных котлах, не дает
хорошего результата, так как в этом случае не существует однозначной
зависимости между расходом  воздуха и сопротивлением воздухоподогревателя. При
сжигании твердого и жидкого топлива происходит занос теплообменных поверхностей
нагрева регенеративного воздухоподогревателя, поэтому его сопротивление
изменяется в процессе эксплуатации. Кроме того, при нарушении уплотнений
возникают значительные перетоки воздуха в газоход. Недостатком метода измерения
расхода воздуха по сопротивлению воздухоподогревателя является также малое
значение перепадов давлений на нем. При этом значение перепада давлений при
низких нагрузках опять становится соизмеримым со значением пульсаций.

Другим косвенным показателем расхода воздуха, как уже
указывалось, может служить давление воздуха. На сегодняшний день использование
именно этого параметра во многом определяет работоспособность регуляторов
воздушного режима котлов. На рис. 1 показан пример типовой схемы регулирования
нагрузки барабанного котла, работающего на общую паровую магистраль на ТЭС с
поперечными связями. Здесь регулятор общего воздуха поддерживает давление
воздуха в перемычке за регенеративным воздухоподогревателем (в общем коробе),
получая задание по расходу топлива (нагрузке). Статическая характеристика
давления воздуха от нагрузки, строго говоря, не является линейной. Однако ее
кривизна существенна лишь при малых нагрузках, где режимная автоматика, как
правило, не работает, а в регулируемом диапазоне изменения расходов воздуха
(например, 50-100% номинального) может считаться линейной (рис. 2).

Рис. 1. Типовая схема регулирования нагрузки
барабанного котла:

ГР
— главный регулятор; S — разрежение в топке; G_м
— расход мазута; О₂ — содержание кислорода

Корректирующий регулятор по кислороду (Корр.) на схеме
рис. 1 показан пунктиром. Эти регуляторы из-за отсутствия в настоящее
время надежного, малоинерционного, а главное, пригородного в эксплуатации
способа измерения содержания кислорода не отличаются высокой работоспособностью
и не нашли пока широкого применения на отечественных электростанциях. В
большинстве случаев регулирование воздушного режима ведется по схеме
«топливо — воздух».

Наладка и испытания системы регулирования процесса
горения (см. рис.1), в частности на котле БКЗ — 420 и на
котле ТГМП — 344А при сжигании мазута, показали высокую работоспособность схемы
с обеспечением необходимого качества регулирования.  Указанные типы котлов
являются наиболее распространенными на действующих ТЭЦ. Прямоточный котел
ТГМП-344А работает в блоке с турбиной Т-250 в режиме поддержания малых избытков
воздуха. При этом обеспечение данного режима успешно выполняется автоматикой. В
диапазоне нагрузок 50-100 % номинальной на котле не изменяется состав
горелочных устройств. Иначе обстоит дело при работе котла БКЗ-420. При сжигании
мазута в процессе разгружения сначала отключаются две форсунки (из восьми
работающих), а при дальнейшем более глубоком снижении нагрузки еще одна.
Следует отметить, что отключение горелок (в меньшем количестве) происходит и
при разгружении на газе.

Рис. 2. Статические характеристики давления мазута (р_м),
перепада давлений «воздух-топка» (Δр_вт) и
расхода мазута (G_м) котла БКЗ-420-140 при работе на шести и
восьми форсунках (ф)

Статическая характеристика датчика перепада давлений
«воздух-топка» (при постоянном разрежении в топке это есть по сути
давление воздуха за регенеративным воздухоподогревателем) показана на рис. 2 и состоит из двух примерно эквидистантных, но смещенных
отрезков. Как отмечалось ранее, эти отрезки с достаточной степенью точности
могут быть аппроксимированы прямыми линиями. Испытания системы регулирования
процесса горения на котле БКЗ-420 (без корректора по кислороду) позволяют сделать
вывод о том, что как на шести, так и на восьми работающих форсунках автоматика
уверенно обеспечивает такие обобщенные показатели качества регулирования, как
содержащие кислорода в уходящих газах и температура пара на выходе из котла на
уровне, определенной режимной картой котла для данной нагрузки [3].

При постоянной величине разрежения в топке давление
воздуха после регулирующего органа (направляющего аппарата дутьевого
вентилятора) однозначно связано с расходом. Однако это условие соблюдается при
отсутствии переменных сопротивлений в воздушном тракте и постоянном числе
работающих горелок. Изменение числа работающих горелок или изменение положения
шиберов на горелках вызывает перераспределение характеристики сети после
регулирующего органа, в результате чего импульс по давлению воздуха оказывается
непредставительным. Кроме того, на некоторых котлах конструкцией воздуховодов
предусматривается врезка напорных линий дымососов рециркуляции газов не в топку
котла, а в подводящие короба к горелкам. Если в первом случае изменение
давления в топке, связанное с изменением степени рециркуляции дымовых газов, быстро
устраняется регулятором разрежения и не приводит к изменению характеристик
сети, то во втором случае новое установившиеся давление в общем коробе
заставляет регулятор общего воздуха изменять расход, нарушая правильность
соотношения «топливо — воздух».

Однако факт влияния перемещения воздушных шиберов и
рециркуляции газов на работу регулятора общего воздуха может быть устранен в
процессе наладки основного оборудования и собственного регулятора. Так,
положение шиберов на горелках устанавливается, как правило, один раз при первых
пусках котла после завершения монтажных работ. Дальнейшие попытки
технологической регулировки режима горения посредством перераспределения
воздушного потока между горелками в процессе эксплуатации, как показывает опыт
наладки котельного оборудования, не дает положительных результатов.

Отстройка регулятора общего воздуха от возмущений
наносимых изменением загрузки дымососов рециркуляции, может быть достигнута
посредством введения в схему регулятора импульса по положению направляющих
аппаратов дымососов [2].

Что же касается режима изменения количества включенных
горелок, то работа схемы рис.
1 в этом режиме происходит следующим
образом. При переходе от 6 горелок к 8 (котел БКЗ-420) после открытия воздушных
шиберов давление воздуха резко понижается, однако быстро восстанавливается
регулятором общего воздуха. После розжига 2 мазутных форсунок расход мазута
увеличится из-за снижения сопротивления линии, но будет быстро восстановлен за
счет работы регулятора топлива. В результате прежнему значению расхода мазута
будет соответствовать новое давление топлива перед горелками (см. рис. 2). Процесс сопровождается значительными колебаниями
давления в воздушном тракте благодаря отработке регулятором воздуха возмущений
по каналу задания. По завершении процесса давление воздуха остается на прежнем
уровне (согласно неизменной нагрузке котла), но при 8 работающих горелках. Это
свидетельствует о том, что расход воздуха вырос примерно на 30 %. При
разгружении котла и переходе с 8 горелок на 6 давление топлива устанавливается
на повышенном значении при прежнем расходе, который поддерживается регулятором
топлива. Соответственно прежним остается и давление воздуха, но при 6
включенных горелках. Таким образом расход воздуха на данной нагрузке котла
снизился на 25 % по отношению к оптимальному.

При неработающем корректоре по кислороду восстановить
режим может лишь оператор путем изменения задания регулятору общего воздуха.
Следует отметить, что существующие способы формирования импульса по содержанию
кислорода в уходящих газах обладают большой инерционностью, а некоторые
малоинерционные не всегда пригодны к использованию в схемах авторегулирования.
По этой причине даже работающий корректирующий регулятор по кислороду будет
восстанавливать соотношение «топливо-воздух» после процедуры
переключения горелок довольно продолжительное время, что в условиях работы
котла с неполным сгоранием топлива (переход с 8 горелок на 6) неприемлемо.

Кроме того, процесс нагрузки на котлах, работающих на
общую паровую магистраль, достаточно динамичный. Например, котел БКЗ-420 в
плановом режиме может изменить паропроизводительность на 100 т/ч за 10-12 мин.
При этом оператор дистанционно без дополнительных временных затрат производит
изменение состава горелочных устройств с последующим восстановлением
соотношений параметров согласно режимным указаниям. Понятно, что восстановление
этих соотношений посредством корректирующего регулятора по кислороду
продолжительностью 5-6 мин плохо вписывается в эту картину. Ручная
корректировка задания регулятору общего воздуха после переключения горелок, как
об этом упоминалось выше, тоже требует от оператора времени и внимания.

В итоге оперативный персонал котлотурбинного цеха
предпочитает порой отключать регуляторы горения в переменных режимах работы
котла, если есть заданный диспетчером диапазон снижения или увеличения паровой
нагрузки сопровождается изменением состава горелочных устройств. Наблюдается
парадокс: оператор стремится избавится от автоматики в переменных режимах
работы оборудования, т.е. именно тогда эта автоматика призвана облегчить
производственный процесс.

Чтобы это назначение авторегулятора в свете
рассматриваемой проблеме действительно выполнялось, необходимо, чтобы работа
автоматики в период переключения горелок не только отвечала требованиям
соблюдения режимных соотношений, но и протекала в темпе работы оператора котла.
Очевидно, что для этого, в первую очередь, необходимо, чтобы регуляторы
процесса горения не содержали инерционных параметров, каковым является, в
частности, импульс по кислороду. Здесь, естественно, имеется в виду только
режим изменения состава горелочных устройств. Во всех остальных режимах
полезность использования корректирующего регулятора по кислороду как
координатора соотношения «топливо-воздух» не вызывает сомнений.

В практике наладки и эксплуатации систем
автоматического регулирования процесса горения, а также в специальной
литературе утвердилось мнение, что для котлов, сжигающих жидкое топливо и
работающих в широком диапазоне изменения нагрузок, когда возникает
необходимость отключения части горелок, метод измерения расхода воздуха по
давлению является неприемлемым [1]. Однако, как было показано в предыдущих разделах
настоящей работы, измерение давления воздуха во многих случаях оказывается
единственной возможностью для организации автоматического управления подачей
воздуха в котел.

В этой связи на рис. 3
показана схема регулирования процесса горения котла, работающего с переменным
составом горелочных устройств при отсутствии измерения расхода воздуха.
Необходимо еще раз подчеркнуть, что схема ориентирована не только на котлы,
сжигающие мазут в форсунках без парового распыла, где отключение отдельных
форсунок при снижении нагрузки является необходимым условием работоспособности
оборудования. Довольно часто такой режим наблюдается и на котлах, оборудованных
паромеханическими форсунками, а также при сжигании газа. В этом случае подобный
режим нельзя признать нормальным, и проистекает он из причин несовершенства,
регулировки или старения основного оборудования, а порой в силу определенного
консерватизма оперативного персонала и стремления сохранить повышенный запас
устойчивости по горению на низкой нагрузке. Эти обстоятельства, однако,  весьма
серьезны, и с ними приходится считаться.

В схеме рис. 3 регулятор общего
воздуха поддерживает давление в перемычке за регенеративным
воздухоподогревателем в соответствии с заданием по давлению сжигаемого топлива.
Соотношение этих давлений выбирается из режимной карты (см. рис. 2) и
является величиной постоянной для данного типа котла, зависящей только от вида
топлива и количества работающих горелок. Из рис. 2
видно, что крутизна статических характеристик давления мазута и воздуха при
переходе от 6 горелок к 8 несколько меняется, однако степень этого изменения
одинакова. Это означает, что зависимость давления воздуха от давления топлива
носит одинаковый характер при любом составе горелочных устройств.

Таким образом при включении или отключении горелок
регулятор общего воздуха без дополнительной перенастройки установит давление
перед горелками в соответствии с требованиями режима для данной нагрузки.

Регулятор топлива выполнен по каскадной схеме.
Стабилизирующий контур поддерживает давление топлива за регулирующим клапаном
согласно заданию, которое поступает от корректирующего регулятора. Корректор
поддерживает расход топлива пропорционально заданной нагрузке.

Таким образом в схеме формируется автоматическое задание
регулятору давления топлива, которое определяется нагрузкой котла. При
изменении количества работающих горелок для сохранения прежнего расхода топлива
(нагрузки) регулятор перемещает клапан в новое положение. При этом перед
горелками устанавливается такое давление, которое при новом составе горелочных
устройств способно обеспечить расход топлива в котел.

В свою очередь регулятор общего воздуха приводит в
соответствие давление воздуха с новым установившимся давлением топлива. Этим
будет восстановлен существующий до переключения горелок расход воздуха, а
следовательно, и соотношение «топливо — воздух».

В схеме рис. 3 отсутствуют элементы,
способные вызвать запаздывание в работе регуляторов. Такие сигналы, как расход
и давление, в динамическом отношении являются практически безинерционными.
Корректор по кислороду в схеме не задействован. Отдельного разговора
заслуживает импульс по положению направляющих аппаратов дымососов рециркуляции
(указатель положения направляющих аппаратов дымососов рециркуляции — УП_рец).
Как отмечалось ранее, если врезка напорных линий дымососов выполнена в
подводящие воздуховоды, то изменение степени рециркуляции дымовых газов при
неработающем корректоре по кислороду может привести к нарушению соотношения
«топливо — воздух». Например, при увеличении загрузки дымососов
воздуха перед горелками, что заставит регулятор общего воздуха уменьшить
загрузку дутьевого вентилятора. В результате при неизменном расходе топлива
подача воздуха в котел снизится.

Рис. 3. Схема регулирования процесса горения котла,
работающего с переменным составом горелочных устройств

Введение в схему регулятора общего воздуха сигнала,
характеризующего подачу дымососов рециркуляции (в данном случае используется
наиболее простой импульс по положению направляющих аппаратов), преследует цель
сделать регулятор индифферентным к возмущению изменением загрузки дымососов.
Статическая настройка в первом приближении выбирается из соображений
уравновешивания на входе регулятора величины возмущения (УП_рец)
сигналом изменения воздуха, соответствующим этому возмущению. Реально эта
процедура носит более сложный характер и подробно описана в [2].

Структура системы регулирования процесса горения,
представленная на рис. 3, удовлетворяет всем требованиям, изложенным в разделах
1 и 2 на котлах, где по различным причинам невозможна или
нецелесообразно прямое измерение расхода воздуха и где существует необходимость
в изменении состава горелочных устройств, схема обеспечивает поддержание основных
параметров и их соотношений, характеризующих топочный процесс как в
стационарных, так и в нестационарных, динамических режимах. В последнем случае
имеется в виду не только режим переключения горелок, где, как указывалось
ранее, схема оперативно отрабатывает нанесенные возмущения и обеспечивает
экономичность горения. Важно то, что эта процедура может выполняться
одновременно с плановым изменением нагрузки, которое осуществляется от
автоматического задатчика главного регулятора или регулятора мощности (если
котел работает в блоке с турбиной). В этом случае при переключении горелок
давления топлива и воздуха будут устанавливаться не на фиксированном значении,
а в соответствии с планомерно изменяющимся заданием от корректирующего
регулятора расхода топлива.

Это обстоятельство особенно существенно, так как
алгоритмически совпадает с действиями оператора при дистанционном переключении
горелок и неработающей автоматике горения. Дело в том, и мы уже говорили об
этом, что оператор котла всегда стремится уйти (если это возможно по условиям
поддержания заданной нагрузки) от режима работы с низким давлением топлива
перед горелками. Так, при расходе пара 320 т/ч (см. рис. 2) и
давлении мазута 34 кгс/см² обеспечивается хороший распыл на 6
форсунках. Включение 2 дополнительных форсунок при стабилизированном расходе
топлива вызывает резкое и глубокое понижение давления. Из-за опасения погасания
факела в таком динамическом режиме оператор одновременно с включением
дополнительных форсунок увеличивает расход топлива, а следовательно, и нагрузку
котла.

Работа схемы рис. 3 в
ситуации, описанной выше, происходит следующим образом.

После розжига двух дополнительных форсунок
стабилизирующий контур регулятора топлива, стремясь удержать первоначальное
давление, откроет топливный клапан, чем будет исключен динамический провал
давления. По факту возросшего расхода топлива корректирующий регулятор уменьшит
уставку подчиненному регулятору, что вызовет перемещение мазутного клапана в
сторону прикрытия. Прикрытие клапана будет продолжаться до тех пор, пока расход
топлива не установится на уровне, соответствующем заданию от главного
регулятора. Если это задание в процессе подключения форсунок плавно
увеличивалось, то установившийся расход будет превышать исходный. Если же
процесс изменения состава горелок происходил при фиксированной нагрузке, то
новы расход будет равен первоначальному при новом, однако, положении мазутного
клапана (это положение изменилось как реакция на изменение характеристики сети
после включения двух форсунок). В любом случае давление топлива как функция
заданного расхода при 8 работающих форсунках установится на уровне,
соответствующем режимной карте котла.

В свою очередь, регулятор общего воздуха на протяжении
всех операций с топливом, которые были описаны выше, будет поддерживать
соотношение «топливо — воздух». При этом избыточность в подаче
воздуха будет наблюдаться только в первый момент перед розжигом мазутных
форсунок, когда открываются воздушные шибера на горелках. По завершении
переходных процессов давление воздуха будет установлено регулятором согласно
статической настройке, т.е. также в соответствии с режимной картой.

При снижении нагрузки котла после отключения двух
мазутных форсунок соотношение «топливо — воздух» будет также
кратковременно нарушено, но оно быстро восстановится благодаря работе
регулятора воздуха после закрытия воздушных шиберов на отключаемых горелках.
Регулятор топлива сначала начнет прикрывать клапан, но потом под воздействием
корректора расхода переведет его в новое положение. Это положение может
несколько превышать первоначальное, если в период изменения количества
работающих форсунок разгрузка котла была приостановлена, а также может быть
равно или меньше первоначального, если разгружение котла продолжалось.

1. Используемый в существующих схемах регулирования
процесса горения сигнал по давлению воздуха делает неработоспособной автоматику
в технологических режимах, связанных с изменением количества работающих горелок
котла.

2. Применение
корректора по кислороду не может радикально решить проблему, так как
значительная инерционность данного параметра входит в противоречие с динамизмом
процесса изменения нагрузки котла, когда и осуществляется включение или
отключение горелок.

3. Приводимая
в работе схема регулирования процесса горения позволяет обеспечить
работоспособность системы в режимах изменения состава горелочных устройств с
сохранением высокого качества регулирования и необходимой точности поддержания
режимных соотношений.

1. Клюев А.С.,
Товарнов А.Г. Наладка систем автоматического регулирования коттлоагрегатов. -
М.: энергия, 1970.

2. Подготовка технических предложений по системе
регулирования подачи воздуха на котлах, оборудованных РВП, при работе с малыми
избытками воздуха при наличии пульсаций в воздушном тракте: Технический отчет.
— М.: ОРГРЭС, 1995.

3. Наладка и испытания
системы автоматического регулирования процесса горения котла БКЗ-420 (ст. № 2)
Петрозаводской ТЭЦ: Технический отчет. — М.: ОРГРЭС, 1993.

4. Методические указания по наладке АСР, реализованных
на базе аппаратуры ГСП «Каскад» и АКЭСР: МУ 34-70-087-83. — М.: СПО
Союзтехэнерго, 1986.

5. Временные методические указания по наладке
автоматических регуляторов на тепловых электростанциях. — М.: СПО
Союзтехэнерго, 1978.

СОДЕРЖАНИЕ

Понимание взаимосвязи между давлением воздуха и расходом

«Давление» и «поток» — общие термины при обсуждении воздушных компрессоров, но взаимосвязь между ними часто понимается неправильно.

Давление, обычно измеряемое в фунтах на квадратный дюйм, определяет способность воздушного компрессора выполнять определенный объем работы в любой момент времени. Представьте себе такое простое приложение, как скольжение деревянного бруска по столу со сжатым воздухом. В этом случае давление воздуха 75 фунтов на квадратный дюйм (5,2 бар) может не обеспечить достаточной силы для перемещения блока, но 100 фунтов на квадратный дюйм (6.9 бар) было бы.

Рисунок 1 (слева). Давление обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм и определяет способность воздушного компрессора выполнять определенный объем работы в данный момент времени. Рисунок 2 (справа). Расход обычно измеряется в кубических футах в минуту при определенном давлении и указывает на способность воздушного компрессора непрерывно выполнять задачу. Изображение любезно предоставлено Atlas Copco.

Как минимум, компрессор должен обеспечивать давление (силу), необходимое для выполнения работы.Если минимальное необходимое давление составляет 100 фунтов на квадратный дюйм, но компрессор не может его обеспечить, работа не будет выполнена. Однако слишком высокое давление может повредить оборудование для сжатого воздуха или вызвать его неустойчивую работу. Каждое устройство с пневматическим приводом имеет указанный диапазон давления, в котором оно работает надежно, и эти пределы нельзя превышать.

Flow — это способность воздушного компрессора непрерывно выполнять задачу. В США расход обычно измеряется в кубических футах в минуту (cfm) при определенном давлении.Объем потока зависит от времени, необходимого для выполнения задачи.

Например, если вам нужно было каждый час перемещать ранее упомянутый блок на небольшое расстояние, подойдет небольшой компрессор с резервуаром для хранения сжатого воздуха. Компрессор наполнял резервуар, сохраняя воздух до следующего раза, когда потребуется переместить блок. Однако, если процесс требует, чтобы блок непрерывно перемещался в течение 24-часового периода, потребуется более мощный компрессор с непрерывным потоком.

Недостаточный поток потребует перерывов во время процесса, пока компрессор создает давление в резервном воздушном резервуаре. Частые перерывы в работе для повышения давления или медленное нарастание давления указывают на то, что воздух может вытекать из системы сжатого воздуха.

Давление определяется выполняемой работой. Например, распыление краски требует значительно меньшего давления, чем выдувание бутылки. Поток определяется тем, сколько из этих заданий должно выполняться одновременно или как часто они должны выполняться.

Для данного компрессора, например, мощностью 50 л.с. (37,3 кВт), расход будет уменьшаться с увеличением давления, и наоборот. Поэтому важно приобрести компрессор, который оптимизирует расход и давление.

И имейте в виду, что каждые 2 фунта на кв. Дюйм (0,14 бара) повышение давления приводит к увеличению на 1% энергии, необходимой для поддержания того же воздушного потока (куб. Футов в минуту).

Взаимосвязь между давлением и расходом в системе сжатого воздуха

Крис Даунс, региональный менеджер, Kaishan Compressor USA

После более чем 25 лет работы в индустрии сжатого воздуха меня до сих пор удивляет, что многие сотрудники предприятий и даже те, кто продает продукты со сжатым воздухом для жизни, не полностью понимают взаимосвязь между расходом или объемом (куб. Футов в минуту) и давлением ( фунт / кв. дюйм).Зайдите во многие кузовные мастерские или небольшие производственные предприятия, и вы обнаружите, что компрессор работает при повышенном давлении, чтобы удовлетворить «спрос». Если на заводе низкое давление воздуха в производственном помещении, что в первую очередь делает специалист по обслуживанию? Вы догадались: он или она «наращивает» давление в компрессоре, не понимая, что он усугубил проблему. Более того, большинство производственного персонала не подозревают, что сжатый воздух не является бесплатным. За прошедшие годы на эту тему было написано множество статей, но многие из них были настолько техническими, что человеку, не работающему в этой отрасли, было трудно следить за ними.В этой статье я пытаюсь обратиться к теме таким образом, чтобы люди, не относящиеся к инженерным наукам, могли их понять.

Сжатый воздух не бесплатно

Я помню случай, который произошел много лет назад, когда я работал на крупного дистрибьютора компрессоров в США. После тщательного изучения системы сжатого воздуха я продал винтовой компрессор мощностью 200 л.с. на предприятие по добыче гранита в восточной Джорджии. Один из способов добычи гранита — использование высокотемпературной горелки, которая плавит породу, чтобы можно было удалить плиту.Этот процесс выполняется много раз вертикально на глубине нескольких сотен футов под землей. В этом процессе необходим воздушный компрессор для выброса пламени. Как вы понимаете, это жаркая среда для работника, работающего с резаком.

Через пару недель после установки компрессора мне позвонил владелец и пожаловался, что компрессор не выдерживает желаемого давления из-за повышения температуры окружающей среды в течение дня. Будучи дипломированным инженером, я знал, что то, что он описывает, невозможно.Я также знал, что единственный способ решить это явление — это посетить сайт для сбора данных. Я прибыл рано утром следующего дня, и компрессор был настроен на давление нагнетания 115 фунтов на квадратный дюйм, как раз там, где должно было быть. Однако по мере того, как день становился все жарче, я стал свидетелем того, что сказал владелец — давление нагнетания начало падать. Я знал, что это проблема «системы», а не «компрессора», поэтому я начал обходить карьер, чтобы посмотреть, что я могу найти. После нескольких минут расследования я обнаружил виновника: рабочий карьера открыл два шаровых клапана диаметром 1/8 дюйма, чтобы направить часть сжатого воздуха на его лицо, чтобы охладиться в этой душной среде.Я проинструктировал владельца закрыть эти два клапана. Когда мы вернулись к компрессору, машина была на полном давлении.

Мораль этой истории заключается в том, что рабочий карьера не знал, что, открыв два 1/8-дюймовых клапана при давлении нагнетания 100 фунтов на кв. эмпирическое правило гласит, что ротационный винтовой компрессор обеспечивает производительность от 4 до 5 кубических футов в минуту на 1 л.с.). Таким образом, из этих двух относительно небольших утечек компрессор мощностью 200 л.с. терял по существу одну десятую своей общей мощности.Полезное практическое правило, которое следует запомнить, заключается в том, что отверстие / отверстие диаметром 1/4 дюйма будет пропускать примерно 100 кубических футов в минуту при давлении 100 фунтов на кв. Помните, что сжатый воздух «глуп» (т.е. он пойдет по пути наименьшего сопротивления). Забавный факт при проведении полного аудита воздуха на предприятии (как со стороны предложения, так и со стороны спроса) заключается в том, что во многих случаях самым крупным событием, вызывающим всплеск системы, является смена смены. Почему ты спрашиваешь? Потому что производственные рабочие обычно сдувают свои рабочие места между сменами. Забавно, но факт!

Какая связь между потоком и давлением?

Еще один малоизвестный факт о сжатом воздухе с точки зрения конечного пользователя заключается в том, что давление нагнетания оказывает прямое влияние на расход.Фактически, мы знаем из закона Бойля, что:

P1 x V1 = P2 x V2

Где P1 — начальное давление, V1 — начальный объем, P2 — конечное давление, а V2 — конечный объем.

Давайте посмотрим на пример того, как использовать закон Бойля в реальном мире:

• Завод имеет роторно-винтовой компрессор мощностью 25 л.с., рассчитанный на 100 акфутов в минуту при 100 фунтах на квадратный дюйм.
• Однако они могут выдерживать давление только 80 фунтов на кв. Дюйм в производственной зоне.
• Насколько больше л.с. компрессора необходимо установке для поддержания требуемых 100 фунтов на кв. Дюйм в коллекторе установки?

Использование закона Бойля:

100 кубических футов в минуту x 100 фунтов на кв. Дюйм изб. = (X) акфутов в минуту x 80 фунтов на кв. Дюйм изб.

Используя небольшую алгебру:

100 кубических футов в минуту x 100 фунтов на квадратный дюйм / 80 фунтов на квадратный дюйм = 125 кубических футов в минуту

125–100 = 25 акр / мин

25/4.5 = 5,5 л.с. (я предполагал 4,5 куб. Футов в минуту на 1 л.с.)

В этом простом примере я бы порекомендовал добавить в систему компрессор мощностью 7,5 л.с., чтобы увеличить объем, который стабилизирует давление нагнетания до желаемого уровня.

Какова стоимость избыточного давления в системе?

Отраслевой термин, который использовался в последние годы для описания подачи в систему большего давления, чем необходимо, — это «искусственный спрос». Например, если производственному цеху требуется всего 75 фунтов на квадратный дюйм для поддержания стабильной производительности, зачем поддерживать давление в коллекторе сжатого воздуха 100 фунтов на квадратный дюйм? Искусственное давление в этом случае составляет 25 фунтов на квадратный дюйм.Практическое правило, которое следует запомнить, заключается в том, что при увеличении давления нагнетания на каждые 2 фунта на квадратный дюйм энергия (измеренная на компрессоре) увеличивается на 1 процент.

Чтобы определить «критическое давление» в производственном процессе, вы должны покинуть компрессорную и выйти на производственный цех. Регуляторы давления обычно устанавливаются на производственном оборудовании — иногда они устанавливаются на давление значительно ниже давления в системе / коллекторе. Я лично был на заводах, где подавляющему большинству производственного оборудования для нормальной работы требовалось всего 75 фунтов на квадратный дюйм, но давление в коллекторе заводского воздуха поддерживалось на уровне 100 фунтов на квадратный дюйм.Очевидно, что на оборудовании для очистки (осушители и фильтры) возникают перепады давления, которые могут составлять от 10 до 15 фунтов на кв. Дюйм или более. Но если система была правильно рассчитана и обслуживалась, это должно быть легко учтено при установке давления нагнетания компрессора. Предполагая, что оборудование для очистки и система распределения трубопроводов имеют плохие размеры и техническое обслуживание, что соответствует падению давления в 20 фунтов на кв. psig в ​​производственном цехе.Уменьшая давление на 25 фунтов на квадратный дюйм, установка может ежегодно экономить 12,5% энергии. Для расчета экономии энергии используйте приведенное ниже уравнение энергии:

л.с. x 0,746 x # часов в год x $ / кВт · ч

КПД двигателя

Обратите внимание, что компрессоры указаны в л.с., а не в кВт. Чтобы вычислить кВт, умножьте BHP на константу (0,746). Также обратите внимание, что ротационные винтовые воздушные компрессоры потребляют больше л.с., чем указано на паспортной табличке двигателя. Обычно производители компрессоров используют 1.15, что означает, что двигатель может безопасно работать на 10–15 процентов сверх номинальных значений, указанных на паспортной табличке. Таким образом, винтовой воздушный компрессор мощностью 200 л.с. фактически развивает в среднем 220 л.с. при полной нагрузке, в зависимости от производителя. Точную BHP можно получить из технического паспорта производителя или связавшись с представителем этой марки. Давайте быстро рассмотрим пример:

• Компрессор мощностью 200 л.с., работающий при 125 фунтов на кв. Дюйм (220 л.с.)
• 8000 часов работы в год
• 0 руб.10 за кВтч (стоимость энергии в большинстве случаев можно рассчитать, получив копию счета за электроэнергию конечного пользователя. Для этого упражнения мы можем рассчитать «смешанную» ставку, разделив общую сумму счета в долларах на общее потребление кВт) . В этом примере я использую 0,01 доллара США / кВт · ч

.

• КПД двигателя 95%
• Сколько электроэнергии можно сэкономить, снизив давление нагнетания на 25 фунтов на кв. Дюйм?

220 л.с. x 0,746 x 8000 часов x 0,1 долл. США за кВт · ч = 138 206,00 долл. США

.95

131924 долл. США x 12,5% = 17 276 долл. США в год в виде экономии энергии!

Имейте в виду, что этот пример относится к компрессору с плавным регулированием или регулированием нагрузки / холостого хода, возможно, без соответствующего хранилища. Если бы система сжатого воздуха была должным образом проверена со стороны спроса и предложения, в результате чего было добавлено необходимое количество накопителей, регулятор расхода и т. Д., То эта экономия могла бы быть намного больше. Небольшая подсказка по определению критического давления, если оно неизвестно — просто поверните переключатель давления на компрессоре (-ах) на 2 фунта / кв.Продолжайте делать это в течение некоторого времени, и в конечном итоге на вас будут кричать. Затем увеличьте его на 2 фунта на кв. Дюйм и оставьте его в покое.

Еще одним важным преимуществом снижения давления в системе / коллекторе является уменьшение любых утечек в распределении сжатого воздуха. Еще один способ уменьшить утечки — провести аудит утечек. Однако помните, что вы можете эффективно уменьшить утечки, но никогда не сможете полностью их устранить.

Образование — ключ к успеху

Сжатый воздух — это не ракетостроение, но вам нужно знать некоторые основы, прежде чем вы сможете оптимизировать систему. Моя философия продаж всегда заключалась в том, чтобы быть консультантом и обучать конечного пользователя, а не просто быть продавцом. Если вы помогаете конечному пользователю решить проблему, этот человек гораздо более склонен покупать что-то у вас в будущем.Кроме того, образованный покупатель — это качественный покупатель.

За дополнительной информацией обращайтесь к Крису Даунсу, тел. (251) 510-2333.

Чтобы узнать больше о Pressure , посетите сайт www.airbestpractices.com/system-assessments/pressure.

Разница между давлением и расходом

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в 2017 году и был полностью обновлен для обеспечения точности, полноты и новой информации.

Когда дело доходит до систем сжатого воздуха, давление и расход — два самых распространенных термина, с которыми вы обязательно столкнетесь. Это верно независимо от того, начали ли вы исследование воздушных компрессоров или решили запросить расценки у поставщика сжатого воздуха! Давление и расход являются ключевыми измерениями для систем сжатого воздуха, поскольку они помогают предприятиям подобрать компрессоры для питания приложений с надлежащим объемом воздуха и скоростью потока, чтобы не тратить энергию впустую.

Что такое давление?

Давление — это мера силы, приложенной к определенной области, которая определяет способность компрессора выполнять определенный объем работы в любой заданный момент времени. Компрессор должен обеспечивать нужное давление или силу, необходимую для завершения процесса. Слишком низкое давление означает, что работа не будет выполнена, а слишком большое давление может повредить оборудование и вызвать неожиданные сбои.

Как измеряется давление?

Давление измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi).Например, 50 фунтов на квадратный дюйм будет означать, что на квадратный дюйм прилагается 50 фунтов давления. Чтобы проверить PSI вашей существующей системы, посмотрите на манометр на воздушном компрессоре — здесь будет отображаться давление в системе.

Что такое поток?

Расход — это мера объема, которая показывает производительность вашей компрессорной системы; это также считается способностью вашего компрессора продолжать выполнять определенную задачу. Необходимый объем потока зависит от продолжительности времени, необходимого для выполнения задачи.При недостаточном расходе компрессору потребуются перерывы для восстановления давления в резервном баке компрессора.

Как измеряется расход?

Расход измеряется в кубических футах в минуту (cfm) при определенном давлении и увеличивается прямо пропорционально приложенной мощности (л.с.). Таким образом, сравнивая небольшой компрессор, продаваемый в магазинах товаров для дома, с промышленным компрессором, расположенным на большом производственном предприятии, легко понять, почему промышленный компрессор может достигать гораздо более высокого CFM, чем меньший домашний компрессор.

Дополнительную информацию о HP, CFM и PSI можно найти здесь.

Как давление и расход работают вместе?

Теперь, когда мы знаем, что означают эти измерения компрессора, давайте посмотрим на взаимосвязь между ними. Цель состоит в том, чтобы обеспечить приложение надлежащим потоком воздуха (CFM) при правильном давлении (PSI). Скажем, нам нужно переместить 10-фунтовый блок по длинному столу. В то время как давления воздуха 100 фунтов на квадратный дюйм может быть недостаточно для перемещения блока, 115 фунтов на квадратный дюйм будет, поэтому важно знать минимальное давление, необходимое для вашего процесса.Слепое повышение давления может вызвать ненужное увеличение потребления энергии. Простое увеличение давления на 2 фунта на квадратный дюйм приводит к увеличению энергии, необходимой для поддержания того же воздушного потока, на 1 процент.

Airflow учитывает, как часто вам нужно перемещать 10-фунтовый блок по столу. Если блоку нужно перемещаться только на небольшое расстояние каждый час, то небольшой компрессор с небольшим воздушным резервуаром может удовлетворить эти требования. Однако, если ваше приложение требует, чтобы блок постоянно перемещался в течение многих часов, вам понадобится компрессор большего размера с более непрерывным потоком.

Остерегайтесь повышенного давления

Одна вещь, на которую стоит обратить внимание? Повышенное давление в вашей системе сжатого воздуха! Твердое представление о требуемом давлении и расходе для вашего приложения может быть затруднено, а это означает, что во многих случаях оборудование будет создавать избыточное давление; это означает, что они увеличивают давление в системе (PSI), чтобы обеспечить стабильную работу процессов. Однако это приводит к серьезным потерям энергии и высоким затратам на электроэнергию.

The Takeaway

Понимание давления и расхода поможет вам подобрать компрессор в соответствии с требованиями процесса, снизив при этом потребности в энергии, повысив производительность и снизив затраты на жизненный цикл.Не знаете, как определить характеристики вашей системы? Мы рекомендуем начать с аудита сжатого воздуха или обратиться к местному специалисту по сжатому воздуху. Мы всегда доступны на www.atlascopco.com/air-usa!

Разница между давлением воздуха и расходом

Поток: что это такое и как его измерять?

В качестве меры объема расход указывает производительность системы. Продолжительность выполнения задачи определяет количество воздушного потока.Компрессор должен будет остановиться и восстановить давление в резервуаре, если он не имеет достаточного потока для работы.

Кубических футов в минуту (cfm) — это способ измерения расхода при определенном давлении. Это значение будет увеличиваться прямо пропорционально приложенной мощности. Проще говоря, компрессор с более высокой производительностью кубических футов в минуту обеспечит больше воздуха.

Ниже мы резюмировали измерения системы сжатого воздуха. Независимо от задачи, предприятие обязательно должно понимать PSI, CFM и HP.

PSI — это давление на квадратный дюйм. Для компрессора это сила, которую он может передать.

CFM — Расход компрессора. Количество воздуха, которое компрессор может произвести при заданном уровне давления.

л.с. — Лошадиная сила — это количество работы, выполняемой двигателем компрессора.

Давление и расход воздуха: как они работают вместе?

Давление воздуха и расход имеют уникальную взаимосвязь. При использовании системы сжатого воздуха цель состоит в том, чтобы обеспечить надлежащий воздушный поток при правильном давлении.Крайне важно знать минимальное давление, необходимое для выполнения задачи. Лучше всего медленное повышение давления, чтобы не тратить энергию впустую.

Что касается воздушного потока, он будет учитывать, как часто выполняется задача. Например, предположим, что вам нужно каждый час перемещать что-то на небольшое расстояние с помощью системы сжатого воздуха. Эта задача потребует только использования небольшого компрессора. Однако если задача требует постоянного движения в течение нескольких часов, то потребуется компрессор большего размера.

Избыточное давление = большие потери энергии и затраты

Когда предприятие не понимает зависимости расхода от давления и требований своей системы, это может оставить их открытыми для многих проблем. Чаще всего в системе возникает избыточное давление для последовательного выполнения задач. Многие предприятия будут использовать свои системы сжатого воздуха при полном давлении в трубопроводе, регулируемом только реле давления на компрессоре, а не использовать регулятор давления.

Когда давление на квадратный дюйм увеличивается в насосе и не регулируется непосредственно после накопительного бака, это увеличивает затраты и потери энергии.Повышенное давление также вызывает утечки. Некоторые из самых дорогостоящих утечек обнаруживаются рядом с компрессором, потому что именно там давление является самым высоким. Кроме того, система, которая остается под давлением, когда не используется, может вызвать утечки.

Зависимость расхода от давления: обзор

Понимание давления и расхода в конечном итоге поможет получить компрессор правильного размера, сократить потери энергии, повысить производительность системы и снизить затраты на оборудование и жизненный цикл.

AirPower Equipment Company в Оклахома-Сити (OKC) — ведущая компания по продажам новых и подержанных воздушных компрессоров на всей территории США.Их специализация — продажа винтовых и поршневых воздушных компрессоров. В штате Оклахома APEC является лучшим поставщиком услуг и запчастей для воздушных компрессоров.

Если вы ищете новые или бывшие в употреблении воздушные компрессоры, запчасти для воздушных компрессоров или услуги, компания Air Power Equipment Company OKC может вам помочь. Наш опыт работы с воздушным компрессорным оборудованием всех производителей поможет вам найти именно то, что вам нужно. Мы являемся дистрибьютором таких брендов, как FS Curtis Air, Champion, Campbell Hausfeld, Kellogg, American Air Compressors, Quincy Compressor и многих других.Свяжитесь с нами сегодня, и мы поможем вам найти то, что вам нужно.

Основы скорости, давления и расхода воздуха

Товар

Пожалуйста, оставьте это поле пустым.

Имя *

Электронная почта *

Название компании *

Телефон *

Адрес

Город

StateAlaskaAlabamaArkansasArizonaCaliforniaColoradoConnecticutDelawareFloridaGeorgiaHawaiiIowaIdahoIllinoisIndianaKansasKentuckyLouisianaMassachusettsMarylandMaineMichiganMinnesotaMissouriMississippiMontanaNorth CarolinaNorth DakotaNebraskaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNevadaNew YorkOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVirginiaVermontWashingtonWisconsinWest VirginiaWyomingDistrict Колумбия

Страна ArubaAfghanistanAngolaAnguillaÅland IslandsAlbaniaAndorraUnited Арабского EmiratesArgentinaArmeniaAmerican SamoaAntarcticaFrench Южный TerritoriesAntigua и BarbudaAustraliaAustriaAzerbaijanBurundiBelgiumBeninBonaire, Синт-Эстатиус и SabaBurkina FasoBangladeshBulgariaBahrainBahamasBosnia и HerzegovinaSaint BarthélemyBelarusBelizeBermudaBolivia, многонациональное государство ofBrazilBarbadosBrunei DarussalamBhutanBouvet IslandBotswanaCentral Африканский RepublicCanadaCocos (Килинг) IslandsSwitzerlandChileChinaCôte d’IvoireCameroonCongo, Демократическая Республика theCongoCook IslandsColombiaComorosCape VerdeCosta RicaCubaCuraçaoChristmas IslandCayman IslandsCyprusCzech RepublicGermanyDjiboutiDominicaDenmarkDominican RepublicAlgeriaEcuadorEgyptEritreaWestern SaharaSpainEstoniaEthiopiaFinlandFijiFalkland остров (Мальвинские острова) ФранцияФарерские островаМикронезия, Федеративные Штаты ГабонВеликобританияГрузияГернсиГанаГибралтарГвинеяГваделупаГамбияГвина-БисауЭкваториальная ГвинеяГрецияГренадаG reenlandGuatemalaFrench GuianaGuamGuyanaHong Island KongHeard и McDonald IslandsHondurasCroatiaHaitiHungaryIndonesiaIsle из ManIndiaBritish Индийского океана TerritoryIrelandIran, Исламская Республика ofIraqIcelandIsraelItalyJamaicaJerseyJordanJapanKazakhstanKenyaKyrgyzstanCambodiaKiribatiSaint Киттс и NevisKorea, Республика ofKuwaitLao Народная Демократическая RepublicLebanonLiberiaLibyaSaint LuciaLiechtensteinSri LankaLesothoLithuaniaLuxembourgLatviaMacaoSaint Мартин (французская часть) MoroccoMonacoMoldova, Республика ofMadagascarMaldivesMexicoMarshall IslandsMacedonia, бывшая югославская Республика ofMaliMaltaMyanmarMontenegroMongoliaNorthern Mariana IslandsMozambiqueMauritaniaMontserratMartiniqueMauritiusMalawiMalaysiaMayotteNamibiaNew CaledoniaNigerNorfolk IslandNigeriaNicaraguaNiueNetherlandsNorwayNepalNauruNew ZealandOmanPakistanPanamaPitcairnPeruPhilippinesPalauPapua Новый GuineaPolandPuerto Рико, Корейская Народно-Демократическая Республика, Португалия, Парагвай, Палестина, Государство Французская Полинезия, Катар, Реюньон, Роман iaRussian FederationRwandaSaudi ArabiaSudanSenegalSingaporeSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSaint Елены, Вознесения и Тристан-да CunhaSvalbard и Ян MayenSolomon IslandsSierra LeoneEl SalvadorSan MarinoSomaliaSaint Пьер и MiquelonSerbiaSouth SudanSao Томе и PrincipeSurinameSlovakiaSloveniaSwedenSwazilandSint Маартен (Голландская часть) SeychellesSyrian Arab RepublicTurks и Кайкос IslandsChadTogoThailandTajikistanTokelauTurkmenistanTimor-LesteTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTuvaluTaiwan, провинция ChinaTanzania, Объединенная Республика Уганда Украина Малые отдаленные острова США Уругвай Соединенные Штаты Узбекистан Святое море (Ватикан) Сент-Винсент и Гренадины Венесуэла, Боливарианская Республика Виргинские острова, Британские Виргинские острова, США.Сан-Вьетнам ВануатуУоллис и Футуна Самоа ЙеменЮжная Африка Замбия Зимбабве

Почтовый индекс *

Комментарий

В чем разница между PSI и CFM?

Узнайте о существенных различиях между PSI и CFM, двумя рабочими стандартами для измерения давления в воздушном компрессоре.

Эффективная работа системы сжатого воздуха — особенно для более чем одного применения — требует, чтобы операторы отслеживали критические показатели производительности, включая скорость, размер нагрузки, давление воздуха и скорость воздушного потока.Последние два измерения, давление воздуха и скорость потока, измеряются относительно друг друга с использованием двух различных показателей: PSI и CFM.

В чем разница между ними и какова природа взаимосвязи между давлением и скоростью потока в системе сжатого воздуха?

Понимание фунтов на квадратный дюйм (PSI)

фунтов на квадратный дюйм (PSI) — это метрика для оценки того, сколько фунтов давления оказывается на один квадратный дюйм пространства — 100 фунтов на квадратный дюйм равняются 100 фунтам силы на квадратный дюйм.Манометр промышленного компрессора обычно показывает PSI в системе сжатого воздуха.

Понимание кубических футов в минуту (CFM)

Кубических футов в минуту (CFM) — это мера объема, используемая для обозначения производительности воздушного компрессора в кубических футах воздуха в минуту работы. CFM измеряется при заданном PSI и увеличивается прямо пропорционально применяемой мощности (л.с.). В то время как небольшие мобильные домашние воздушные компрессоры могут обеспечивать производительность около 2 куб.

Взаимосвязь между давлением и расходом

Для успешного выполнения любого приложения необходимо обеспечить соответствующее приложение достаточным потоком воздуха (CFM) при правильном давлении (PSI). Чтобы сделать это эффективно, операторы воздушных компрессоров должны понимать взаимосвязь между CFM и PSI.

В системе сжатого воздуха величина давления напрямую влияет на скорость потока. Согласно закону Бойля, который гласит:

P1 X V1 = P2 X V2

(где P1 — начальное давление, V1 — начальный объем, P2 и V2 — конечное давление и конечный объем соответственно), давление газа возрастает обратно пропорционально объему его контейнера.

Чтобы понять, как закон Бойля работает на практике, вот пример, предоставленный экспертами компании Compressed Air Best Practices (где оценка 4,5 куб. Фут / мин на 1 л.с.):

• На заводе установлен компрессор мощностью 25 л.с., производительностью 100 куб. Футов в минуту при 100 фунтах на квадратный дюйм.

• Однако они могут поддерживать только 80 фунтов на квадратный дюйм в производственной зоне.

• Насколько больше л.с. компрессора необходимо предприятию для поддержания требуемых 100 фунтов на квадратный дюйм в коллекторе установки?

Таким образом,

100 куб. Футов в минуту x 100 фунтов на квадратный дюйм = (X) кубических футов в минуту x 80 фунтов на квадратный дюйм

100 куб. Футов в минуту x 100 фунтов на квадратный дюйм / 80 фунтов на квадратный дюйм = 125 кубических футов в минуту

125-100 = 25 кубических футов в минуту

25/4.5 = 5,5 л.с.

В этом примере добавление к существующему компрессору компрессора мощностью 7,5 л.с. может эффективно увеличить объем и стабилизировать давление нагнетания до желаемой степени.

Риски избыточного давления

Поскольку может быть трудно измерить соответствующее количество давления, требуемого для данного приложения, многие операторы ошибаются в сторону избыточного давления, увеличивая PSI, чтобы обеспечить достаточное давление. Однако избыточное давление, также известное как искусственного спроса , может привести к безвозвратным затратам и потерям энергии (имея в виду, что в общем случае на каждые 2 фунта / кв.дюйм увеличения давления нагнетания требуемая энергия увеличивается на 1%).

Определение критического давления требует практических знаний в данной области применения и понимания того, как считывать показания регуляторов давления, установленных на производственном оборудовании. Для многих промышленных приложений требуется всего 75 фунтов на квадратный дюйм, однако операторы обычно используют компрессорные системы от 100 до 125 фунтов на квадратный дюйм, что приводит к искусственному уровню потребления до 40%. С учетом непредсказуемых падений давления, которые могут возникнуть в осушителях и системах фильтрации, большинство операторов могут позволить себе снизить противодавление до 25 фунтов на квадратный дюйм.

Рассчитайте потенциальную экономию энергии, достигаемую за счет регулировки давления, по следующей формуле от экспертов компании Compressed Air Best Practices:

л.с. x 0,746 x # часов в год x $ / кВтч

Независимо от ваших конкретных приложений со сжатым воздухом, обеспечение точного импульса давления и скорости потока имеет решающее значение для обеспечения надлежащего функционирования ваших приложений с пневматическим приводом. Более того, снижение искусственного спроса за счет поддержания давления и расхода в близком диапазоне критических уровней может снизить затраты и потребление энергии, а также максимально продлить срок службы вашей системы сжатого воздуха.Если у вас есть какие-либо вопросы о давлении или скорости потока, необходимых для конкретного применения, проконсультируйтесь с вашим дистрибьютором.

Понимание основных принципов расчета расхода

мар-2008

Размер клапана часто описывается номинальным размером торцевых соединений, но более важной мерой является расход, который может обеспечить клапан.

Джон Бакстер и Ульрих Кох
Компания Swagelok

Краткое содержание статьи

А определить расход через клапан очень просто.Используя принципы расчета расхода, некоторые основные формулы и влияние удельного веса и температуры, можно достаточно хорошо оценить расход, чтобы легко и без сложных вычислений выбрать размер клапана

Принципы расчета расхода
Принципы расчета расхода иллюстрируются расходомером с обычным отверстием (см. Рисунок 1). Нам нужно знать только размер и форму отверстия, диаметр трубы и плотность жидкости. Имея эту информацию, мы можем рассчитать расход для любого значения падения давления на отверстии (разницы между давлением на входе и выходе).

Для клапана нам также необходимо знать перепад давления и плотность жидкости. Но помимо размеров диаметра трубы и размера отверстия нам необходимо знать все размеры прохода клапана и все изменения размера и направления потока через клапан.

Однако вместо сложных вычислений мы используем коэффициент расхода клапана, который объединяет эффекты всех ограничений расхода в клапане в одно число (см. Рисунок 2).

Производители клапанов определяют коэффициент расхода клапана путем тестирования клапана водой при нескольких расходах с использованием стандартного метода испытаний2, разработанного приборным обществом Америки для регулирующих клапанов и в настоящее время широко используемого для всех клапанов.

Испытания на поток проводятся в системе прямых трубопроводов того же размера, что и клапан, поэтому влияние изменений размеров фитингов и трубопроводов не учитывается (см. Рисунок 3).

Расход жидкости
Поскольку жидкости являются несжимаемыми жидкостями, их расход зависит только от разницы между давлением на входе и выходе (Δp, перепад давления). Расход будет одинаковым независимо от того, высокое или низкое давление в системе, при условии, что разница между давлением на входе и выходе одинакова.Уравнение 1 показывает взаимосвязь.
Графики расхода воды показывают расход воды как функцию падения давления для диапазона значений Cv.

Расход газа
Расчеты расхода газа немного сложнее, поскольку газы представляют собой сжимаемые жидкости, плотность которых изменяется с давлением. Кроме того, необходимо учитывать два условия: расход с низким перепадом давления и расход с высоким перепадом давления.
Уравнение 2 применяется, когда выходное давление потока с низким перепадом давления (p2) превышает половину давления на входе (p1):

Графики потока воздуха с низким перепадом давления показывают поток воздуха с низким перепадом давления для клапана с Cv, равным 1. .0, заданная как функция входного давления (p1) для диапазона значений перепада давления (Δp).

Когда давление на выходе (p2) меньше половины давления на входе (p1), большое падение давления, любое дальнейшее снижение давления на выходе не увеличивает поток, потому что газ достиг звуковой скорости в отверстии, и он не может сломать это “ звуковой барьер».

Уравнение 3 для потока с большим перепадом давления проще, потому что оно зависит только от входного давления и температуры, коэффициента потока клапана и удельного веса газа:

Графики потока воздуха с высоким перепадом давления показывают поток воздуха с высоким перепадом давления как функцию входного давления для диапазона коэффициентов расхода.

Влияние удельного веса
Уравнения потока включают переменные удельный вес жидкости (Gf) и удельный вес газа (Gg), которые представляют собой плотность жидкости по сравнению с плотностью воды (для жидкостей) или воздуха (для газов).

Однако на графиках не учитывается удельный вес, поэтому необходимо применить поправочный коэффициент, который включает квадратный корень из G. Получение квадратного корня уменьшает эффект и приближает значение к значению воды или воздуха, 1.0.

Например, удельный вес серной кислоты на 80% выше, чем у воды, но она изменяет поток всего на 34%. Удельный вес эфира на 26% ниже, чем у воды, но он изменяет расход только на 14%.

Воздействие удельного веса на газы аналогично. Например, удельный вес водорода на 93% ниже, чем у воздуха, но он изменяет расход всего на 74%. Углекислый газ имеет удельный вес на 53% выше, чем у воздуха, но изменяет расход только на 24%.Только газы с очень низким или очень высоким удельным весом изменяют поток более чем на 10% по сравнению с потоком воздуха.

На рис. 5 показано, как влияние удельного веса на поток газа уменьшается с помощью квадратного корня.

Влияние температуры
Температура обычно не учитывается при расчетах расхода жидкости, поскольку ее влияние слишком мало. Температура имеет большее влияние на расчеты расхода газа, потому что объем газа расширяется при более высокой температуре и сжимается при более низкой температуре.Но, как и удельный вес, температура влияет на расход только квадратным корнем. Для систем, работающих в диапазоне от -40 ° F (-40 ° C) до + 212 ° F (+ 100 ° C), поправочный коэффициент составляет всего от +12 до -11%.