Распределение сжатого воздуха

Compressor Installations Compressed Air Wiki Air Distribution Compressors

Неправильный выбор системы распределения сжатого воздуха приводит к высоким расходам на электроэнергию, низкой производительности и плохой работе агрегата. К системе распределения сжатого воздуха предъявляются три требования: малое падение давления между компрессором и точкой потребления, минимум утечек из распределительного трубопровода и эффективное отделение конденсата, если не установлен осушитель сжатого воздуха.

Как снизить падение давления между компрессором и точкой потребления?

Эти три требования в первую очередь относятся к основным трубопроводам, а также к запланированному расходу сжатого воздуха для удовлетворения текущих и будущих потребностей. Затраты на установку труб большего диаметра и соответствующих переходников изначально ниже, чем стоимость переделки уже готовой системы распределения. Прокладка, проектирование и выбор параметров воздушной сети влияют на эффективность, надежность и стоимость производства сжатого воздуха. Иногда сильное падение давления в магистрали компенсируется, например, повышением рабочего давления компрессора с 7 бар (изб.) до 8 бар (изб.). В этом случае возрастают расходы на сжатый воздух. Более того, при снижении расхода сжатого воздуха падение давления уменьшается, а вследствие этого давление в точке потребления превышает допустимое значение.

Эти три требования в первую очередь относятся к основным трубопроводам, а также к запланированному расходу сжатого воздуха для удовлетворения текущих и будущих потребностей. Затраты на установку труб большего диаметра и соответствующих переходников изначально ниже, чем стоимость переделки уже готовой системы распределения. Прокладка, проектирование и выбор параметров воздушной сети влияют на эффективность, надежность и стоимость производства сжатого воздуха. Иногда сильное падение давления в магистрали компенсируется, например, повышением рабочего давления компрессора с 7 бар (изб.) до 8 бар (изб.). В этом случае возрастают расходы на сжатый воздух. Более того, при снижении расхода сжатого воздуха падение давления уменьшается, а вследствие этого давление в точке потребления превышает допустимое значение.

Постоянные сети распределения сжатого воздуха рассчитываются таким образом, чтобы падение давления в трубопроводах между компрессором и самой удаленной точкой потребления не превышало 0,1 бар. К этому значению нужно добавить падение давления в соединительных гибких шлангах, шланговых муфтах и других переходниках. Правильный выбор параметров и размеров соединительных элементов имеет большое значение, так как самое сильное падение давления обычно наблюдается именно в них.

Максимально допустимая длина участка сети с определенным перепадом давления рассчитывается по следующей формуле:

l = общая длина трубы (м)
∆p = допустимое падение давления в сети (бар)
p = абсолютное давление на входе (бар (aбс.))
qc = подача атмосферного воздуха (FAD) в компрессор (л/с)
d = внутренний диаметр трубы (мм)

Наилучшим решением является расположение трубопровода по замкнутому контуру вокруг зоны потребления сжатого воздуха. Отводящие трубы при этом соединяют кольцевую магистраль и различные точки потребления. Такая конструкция обеспечивает равномерную подачу сжатого воздуха даже при интенсивном прерывистом использовании, поскольку воздух поступает в точку потребления с двух сторон. Такая система рекомендуется для всех установок, за исключением случаев, когда некоторые точки с большим расходом воздуха расположены на большом расстоянии от компрессорной установки. К таким точкам прокладывается отдельная магистраль.

Что такое воздушный ресивер?

В состав каждой компрессорной установки входит один или несколько воздушных ресиверов. Их параметры зависят от производительности компрессора, системы регулирования и графика потребления воздуха. Воздушный ресивер образует буферную зону для хранения сжатого воздуха, выравнивает колебания воздуха, поступающего от компрессора, охлаждает воздух и собирает конденсат. Следовательно, на ресивере должно быть установлено устройство для слива конденсата. Требуемый объем ресивера определяется по формуле (см. ниже). Помните, что это соотношение применимо только для компрессоров, регулируемых разгрузкой/нагрузкой.

V = объем воздушного ресивера qC (л) = подача атмосферного воздуха в компрессор (л/с)
p1 = давление на впуске компрессора (бар (aбс.))
T1 = максимальная температура на впуске компрессора (K)
T0 = температура сжатого воздуха в ресивере (K)
(pU-pL) = заданная разница давлений при работе в режиме нагрузки и разгрузки
fmax = максимальная частота нагружения (на компрессорах «Атлас Копко» 1 цикл в 30 секунд)

В состав каждой компрессорной установки входит один или несколько воздушных ресиверов. Их параметры зависят от производительности компрессора, системы регулирования и графика потребления воздуха. Воздушный ресивер образует буферную зону для хранения сжатого воздуха, выравнивает колебания воздуха, поступающего от компрессора, охлаждает воздух и собирает конденсат. Следовательно, на ресивере должно быть установлено устройство для слива конденсата. Требуемый объем ресивера определяется по формуле (см. ниже). Помните, что это соотношение применимо только для компрессоров, регулируемых разгрузкой/нагрузкой.

Основные параметры воздушного ресивера

Для компрессоров с регулируемой частотой вращения (VSD) требуются ресиверы значительно меньшего объема. В приведенной выше формуле qc следует рассматривать как подачу атмосферного воздуха при минимальной частоте вращения. Если большие объемы сжатого воздуха требуются в течение короткого периода времени, рассчитывать параметры компрессора и распределительного трубопровода на основании данных только по этим периодам экономически нецелесообразно. Рядом с точкой потребления рекомендуется установить отдельный ресивер, выбранный с учетом максимального расхода воздуха. В более сложных случаях для удовлетворения краткосрочного пикового спроса на сжатый воздух, возникающего с большими перерывами, применяется компрессор высокого давления с меньшей мощностью и большой ресивер. В нашем случае параметры компрессора соответствуют среднему потреблению воздуха.

V = объем воздушного ресивера (л)
q = расход воздуха на этапе опорожнения (л/с)
t = продолжительность этапа опорожнения (с)
p1 = нормальное рабочее давление в сети (бар)
p2 = минимальное давление, требуемое потребителем (бар)
L = потребность в воздухе на этапе заполнения (на 1 рабочий цикл)

Формула не учитывает, что компрессор может подавать воздух на этапе опорожнения. В основном такая схема применяется для запуска больших судовых двигателей, когда давление заполнения ресивера составляет 30 бар.

Подробнее о воздушных ресиверах и их параметрах.

Проектирование распределительной сети сжатого воздуха

Отправной точкой при проектировании и определении параметров сети сжатого воздуха является перечень оборудования, в котором подробно описаны все потребители сжатого воздуха, а также схема их расположения. Потребители группируются в логические блоки, к которым сжатый воздух подается по общей распределительной трубе. Воздух в распределительный трубопровод, в свою очередь, подается из коллекторов компрессорной установки. В достаточно крупной сети сжатого воздуха можно выделить четыре основных части:
- коллекторы
- распределительные трубы
- подающие трубы
- фитинги системы сжатого воздуха
По коллекторам воздух подается от компрессорной установки на участок потребления.
Распределительные трубы разводят воздух по всему участку потребления. По подающим трубам воздух из распределительных труб поступает к рабочим местам.

Определение параметров сети сжатого воздуха

Система трубопроводов сети сжатого воздуха, распределение воздуха

Как правило, получаемое на выходе компрессора давление невозможно использовать полностью, поскольку при распределении возникают потери давления, в основном на трение в трубопроводах. Кроме того, на клапанах и в местах изгиба труб наблюдаются дроссельные эффекты и меняется направление потока. Потери, которые преобразуются в тепло, приводят к падению давления.


Необходимо определить требуемую длину труб для различных участков сети (коллекторов, распределительных и подающих труб). Для этого можно воспользоваться масштабным чертежом предполагаемой сети. К длине трубы добавляются эквивалентные длины отрезков на клапаны, изгибы, соединительные элементы и пр., как показано ниже.

Необходимо определить требуемую длину труб для различных участков сети (коллекторов, распределительных и подающих труб). Для этого можно воспользоваться масштабным чертежом предполагаемой сети. К длине трубы добавляются эквивалентные длины отрезков на клапаны, изгибы, соединительные элементы и пр., как показано ниже.

Вместо приведенной выше формулы при определении наиболее подходящего диаметра трубы можно воспользоваться номограммой (см. ниже). Чтобы выполнить этот расчет, нужно знать расход, давление, допустимое падение давления и длину трубы. Для установки выбирается стандартная труба с ближайшим, превышающим расчетный, диаметром.

Эквивалентная длина трубы для всех деталей установки рассчитывается на основании перечня клапанов и арматуры трубопровода, а также данных о сопротивлении потока, выраженных в эквивалентной длине. Эти "дополнительные" значения добавляются к изначальной длине прямой трубы. Выбранные параметры сети затем пересчитываются, чтобы проверить, не будет ли падение давления больше допустимого. В случае больших установок отдельные участки сети (подающие трубы, распределительные трубы и коллекторы) рассчитываются по отдельности.

Измерение расхода компрессорной установки

Расположенные в оптимальных местах расходомеры способствуют более экономному распределению сжатого воздуха в пределах компании и упрощают определение потребности в сжатом воздухе. Сжатый воздух — это производственная среда, стоимость которой должна включаться в производственные затраты отдельных подразделений компании. С этой точки зрения всем заинтересованным сторонам выгодно стремиться снизить потребление воздуха в подразделениях.

Имеющиеся на рынке расходомеры предоставляют данные в любой форме, от числовых значений, которые можно считать с прибора, до передачи данных измерений непосредственно на компьютер или узел учета расхода. Такие расходомеры обычно устанавливаются рядом с отсечными клапанами. Измерение в кольцевом трубопроводе требует особого внимания, так как расходомер должен быть способен измерять как прямой, так и обратный поток.

Дополнительную информацию о процессе установки компрессора см. ниже.

Другие статьи по этой теме

Установка компрессора

В последнее время процесс установки компрессорных систем заметно упростился. Но все же нужно помнить о ряде условий, а также о том, где лучше всего разместить компрессор и как организовать пространство вокруг него. Здесь вы найдете всю необходимую информацию.

Что такое воздушный ресивер?

Воздушный ресивер, который также называют резервуаром сжатого воздуха, является неотъемлемой частью любой системы сжатого воздуха. Предлагаем вам больше узнать об этом устройстве.