КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ ТРАНСПОРТАБЕЛЬНАЯ

Настоящая полезная модель относится к области компрессорного оборудования, а именно к воздушным компрессорным станциям высокого давления и может быть использована в качестве компрессорной станции сжатого воздуха при блочном строительстве объектов для получения воздуха высокого давления (0,5-40 МПа) для различных потребителей.
В частности, настоящая полезная модель может использоваться в составе береговых комплексов и на военно-морских базах для обеспечения подачи воздуха высокого давления в судовые системы и пополнения запаса сжатого воздуха на судах и подводных лодках при нахождении их в базе.
В связи с отсутствием инфраструктуры при смене мест базирования судов военно-морского флота (ВМФ) пополнение систем воздуха высокого давления (ВВД) на судах военно-морского флота производятся штатными компрессорными станциями, что приводит к повышенному износу (выработке ресурса) штатных компрессоров на судах ВМФ, что влечет рост эксплуатационных расходов, а также снижение ресурса между регламентными и ремонтными работами.
Для обеспечения поддержания постоянной боевой готовности судов военно-морского флота ВМФ пополнение систем ВВД целесообразно производить береговыми компрессорными станциями, при этом необходимо, чтобы параметры воздуха, подаваемого береговыми компрессорными станциями, во избежание замасливания системы ВВД, полностью соответствовали параметрам воздуха, подаваемого штатными компрессорными станциями, установленными на судах военно-морского флота ВМФ.
Известна компрессорная станция для получения сжатого осушенного и очищенного от паров масла и механических частиц воздуха, включающая компрессор для сжатия воздуха, блок осушки и очистки сжатого воздуха и прибор управления, в которой на выходе из блока осушки и очистки установлены автоматизированный сигнализатор предельного содержания паров масла в сжатом воздухе и прибор контроля предельного влагосодержания сжатого воздуха, имеющие электрическую связь с прибором управления, при этом датчик прибора контроля предельного влагосодержания размещен непосредственно внутри трубопровода высокого давления блока осушки и очистки. Компрессор и блок осушки установлены на единой раме. На компрессоре установлен звукопоглощающий кожух (патент РФ №83298, публикация 2009 г).
Недостатком известной автоматизированной компрессорной станции является то, что она не предназначена для эксплуатации на отрытом воздухе и не имеет защиту от высокой и низкой температуры и атмосферных осадков, поэтому для обеспечения ее работы необходимо предусмотреть строительство специального фундамента, обустройство отапливаемого помещения, а также предусмотреть систему охлаждения компрессорной станции.
Известна компрессорная станция, содержащая раму, капот, размещенное на раме оборудование, включающее, по крайней мере, один компрессор, систему охлаждения компрессора, по крайней мере, один дизельный силовой привод и систему охлаждения дизельного силового привода, при этом капот содержит каркас, снаружи которого жестко закреплены металлические листы, на внутренней поверхности которых закреплены шумо- и теплоизолирующие плиты, выполненные из пенополиуретана (патент РФ №112956, публикация 2012 г.).
Недостатками известной компрессорной станции являются отсутствие в составе устройств для очистки и осушки воздуха высокого давления, что, учитывая требования, предъявляемые к качеству воздуха высокого давления, сужает область применения компрессорной станции и требует установки допополнительного оборудования. Также недостатком известной компрессорной станции является отсутствие контроля над температурой под капотом и отсутствие возможности регулирования параметров системы охлаждения компрессора в зависимости от наружной температуры, что может вести к перегреву или переохлаждению компрессорной станции. Капот, защищающий от атмосферных осадков непосредственно компрессор и привод, не обеспечивает защиту обслуживающего персонала, что снижает удобство эксплуатации и обслуживания. Кроме того, небезопасным является применение в качестве теплоизолирующего материала капота компрессора и дизельного привода горючего пенополиуретана.
Известна передвижная компрессорная станция (ПКС), включающая, размещенные в кузове двигатель и приводимый им в действие компрессор, влагоотделитель, устройство охлаждения сжатого воздуха (СВ), содержащее холодильник и устройство его обдува охлаждающим воздухом, при этом в качестве двигателя используют газотурбинный двигатель (ГТД), имеющий компрессор, выходное устройство и выходной вал, соединенный с валом компрессора передвижной компрессорной станции, а ПКС снабжена заборником СВ, установленным за компрессором ГТД, распределителем СВ, регулятором расхода и перепуска воздуха и системой осушки и нагрева СВ, содержащей последовательно соединенные трубопроводами турбину турбохолодильника, влагоотделитель, нагнетатель турбохолодильника, теплообменник, нагреватель, и трубопровод выхода сухого горячего СВ. Заборник СВ соединен трубопроводами через теплообменник, холодильник, регулятор расхода и перепуска воздуха, влагоотделитель с входом распределителя СВ, который имеет три выхода: первый выход соединен с трубопроводом выхода СВ низкого давления, второй выход соединен трубопроводом с входом компрессора, выход которого соединен с трубопроводом выхода СВ высокого давления, третий выход соединен трубопроводом с входом в турбину турбохолодильника системы осушки и нагрева СВ, устройство обдува холодильника охлаждающим воздухом выполнено в виде эжектора, (патент РФ №64712, публикация 2007 г.).
Недостатком указанной передвижной компрессорной станции является расположение компрессора и газотурбинного привода в кузове транспортного средства, при этом обслуживание возможно только снаружи, через съемные панели и люки.
Известна передвижная азотная компрессорная станция, содержащая шасси транспортного средства, силовой привод и капот, под которым размещены поршневой многоступенчатый компрессор, воздушный фильтр, выход которого соединен с входом вышеупомянутого компрессора, охладитель, фильтр грубой очистки, по крайней мере один фильтр тонкой очистки и газоразделительньш блок, при этом выход промежуточной ступени поршневого многоступенчатого компрессора соединен с входом охладителя, а выход газоразделительного блока соединен с входом следующей за промежуточной ступенью вышеупомянутого компрессора, при этом передвижная азотная компрессорная станция содержит вихревой сепаратор и угольный фильтр, причем:
- выход охладителя соединен с входом вихревого сепаратора;
- выход вихревого сепаратора соединен с входом фильтра грубой очистки;
- выход фильтра грубой очистки соединен с входом фильтра тонкой очистки;
- выход фильтра тонкой очистки соединен с входом угольного фильтра;
- выход угольного фильтра соединен с входом газоразделительного блока, (патент РФ №113312, публикация 2012 г.).
Недостатком известной передвижной азотной компрессорной станции, препятствующей ее применению для подачи сжатого воздуха, является наличие большого количества фильтров и газоразделительного блока, который имеет потери воздуха от 40 до 60%. При отборе воздуха до газоразделительного блока давление воздуха не превышает 2,0-5,0 МПа и воздух имеет высокую влажность, так как отсутствует, осушка воздуха перед газоразделительным блоком.
Также недостатком известной передвижной азотной компрессорной станции является то, что для привода компрессора применяется непосредственно силовой привод транспортного средства, что вызывает постоянную работу и преждевременную выработку ресурса силового привода, что приводит к сниженному ресурсу работы всей установки.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности работы транспортабельной компрессорной станции воздуха высокого давления, а также улучшение удобства ее эксплуатации.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является повышенная надежность работы мобильных компрессорных станций воздуха высокого давления, а также удобство их эксплуатации.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Автоматизированная компрессорная станция включает поршневой многоступенчатый компрессор высокого давления с приводом, блок осушки и очистки сжатого воздуха, систему охлаждения компрессора, систему охлаждения блока осушки, систему виброизоляции компрессора и систему автоматизированного управления, при этом система охлаждения компрессора и система охлаждения блока осушки выполнены двухконтурными и каждая из них содержит жидкостной замкнутый контур с незамерзающей жидкостью для охлаждения непосредственно компрессора или блока осушки, и водовоздушный теплообменник с электроприводными вентиляторами для охлаждения жидкостного контура атмосферным воздухом.
В качестве незамерзающей охлаждающей жидкости в системе охлаждения блока осушки и системе охлаждения компрессора используется тосол.
Для эффективного охлаждения незамерзающей жидкости водовоздушные теплообменники выполнены пластинчатыми из меди и алюминия.
Система автоматизированного управления содержит, по меньшей мере, один преобразователь частоты, электрически подключенный к электроприводным вентиляторам водовоздушных теплообменников.
Система автоматизированного управления содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, установленный в жидкостном контуре системы охлаждения компрессора и/или блока осушки.
Для возможности поддержания требуемой температуры незамерзающей жидкости путем изменения скорости вращения электроприводных вентиляторов водовоздушных теплообменников, система автоматизированного управления содержит преобразователь частоты, подключенный к датчику температуры, установленному в жидкостном замкнутом контуре системы охлаждения компрессора и блока осушки.
Жидкостной замкнутый контур системы охлаждения компрессора содержит насос, приводимый в движение от коленчатого вала компрессора.
Компрессорная станция размещается в транспортабельном теплоизолированном замкнутом контейнере, разделенном звукоизолирующей перегородкой на отсеки - технологический отсек и отсек управления для размещения рабочего места оператора.
Водовоздушные теплообменники с электроприводными вентиляторами системы охлаждения компрессора и блока осушки размещены изолировано от технологического отсека.
В качестве привода компрессора используется электрический двигатель.
Для обеспечения возможности запуска компрессорной станции, а также для обеспечения регенерации блока осушки при неработающем компрессоре в технологическом отсеке контейнера размещен, по меньшей мере, один баллон сжатого воздуха, автоматически пополняемый при работе компрессорной станции.
Для обеспечения возможности запуска после длительной остановки при низких температурах в составе компрессора предусмотрен нагреватель масла и агрегат прокачки, обеспечивающий циркуляцию масла в системе смазки компрессора.
Для обеспечения возможности контроля температуры масла в системе смазки компрессора размещен, по меньшей мере, один датчик температуры.
Датчик температуры масла в системе смазки компрессора соединен с системой автоматизированного управления.
Для контроля качества очистки и осушки воздуха в контейнере установлены приборы контроля влажности и маслосодержания сжатого воздуха.
В технологическом отсеке контейнера размещен канал, сообщающий полость всасывания компрессора с атмосферным воздухом вне контейнера.
Система виброизоляции компрессора содержит пневматические амортизаторы.
Для обеспечения загрузки и выгрузки оборудования при ремонте, по меньшей мере, часть крыши контейнера выполнена съемной.
В качестве теплоизоляционного материала в контейнере используется негорючая минеральная (базальтовая) вата.
Контейнер содержит подключенные к системе автоматизированного управления электрические обогреватели, вентиляционное устройство и датчик температуры воздуха в технологическом отсеке.
Электрооборудование и контейнер имеют заземление.
В контейнере установлены датчики пожарной сигнализации и контроля загазованности.
Контейнер имеет систему автоматического пожаротушения, подключенную к датчикам контроля загазованности и пожарной сигнализации.
Для обеспечения защиты компрессора система автоматизированного управления обеспечивает выключение компрессора при достижении предельного значения, по меньшей мере, на одном датчике, подключенном к системе автоматизированного управления.
Контейнер снабжен средствами охранной сигнализации.
Система автоматизированного управления обеспечивает регистрацию и архивирование всех параметров работы в реальном времени.
В технологическом отсеке контейнера предусмотрены проходы для обеспечения осмотра и регламентного обслуживания компрессорного оборудования.
Для обеспечения защиты компрессора в воздушном тракте компрессора предусмотрены предохранительные клапаны.
Для обеспечения защиты окружающей среды в состав компрессорной станции включена продувочная емкость для сбора водомасляной эмульсии, отделяемой от воздуха в межступенчатых водомаслоотделителях (не показаны).
Система автоматизированного управления управляет работой клапанов для слива водомасляной эмульсии из межступенчатых водомаслоотделителей в продувочную емкость.
На фиг.1 представлена автоматизированная компрессорная станция - вид спереди; на фиг.2 - тоже - вид сверху, на фиг.3 - схема компрессорной станции.
Автоматизированная компрессорная станция (см. фиг.1, 2 и 3) включает поршневой многоступенчатый компрессор высокого давления 1 с электрическим приводом 2, блок осушки и очистки сжатого воздуха 3, систему охлаждения компрессора 4, систему охлаждения блока осушки 5, систему виброизоляции компрессора 6 и систему автоматизированного управления 7. Автоматизированная компрессорная станция размещена в транспортабельном теплоизолированном контейнере 8, разделенным звукоизолирующей перегородкой 9 на технологический отсек 10 и отсек управления 11 с рабочим местом оператора 12. Стены контейнера теплоизолированы базальтовым волокном.
В системе охлаждения компрессора 1 установлен водовоздушный теплообменник 13 с электроприводными вентиляторами 14, в системе охлаждения блока осушки 3 установлен водовоздушный теплообменник 15 с электроприводным вентилятором 16. Водовоздушные теплообменники 13 и 15 с электроприводными вентиляторами 14 и 16 размещены изолированно от технологического отсека 10. В жидкостном контуре системы охлаждения компрессора установлены насос 17, приводимый в движение от коленчатого вала компрессора 1, и датчик температуры 18. В жидкостном контуре системы охлаждения блока осушки установлены электроприводной насос 19 и датчик температуры 20.
В отсеке управления 11 размещаются преобразователи частоты 21, электрически подключенные к электроприводным вентиляторам 14 и 16 и датчикам температуры 18 и 20.
В технологическом отсеке контейнера размещен баллон сжатого воздуха 22, автоматически пополняемый при работе компрессорной станции до рабочего давления через невозвратный клапан 23. К баллону 22 подключен редуктор 24, обеспечивающий подачу воздуха управления на блок осушки 3 и компрессор 1.
Для контроля качества очистки и осушки воздуха в контейнере установлены прибор контроля влажности сжатого воздуха 25 и прибор контроля маслосодержания сжатого воздуха 26, подключенные к системе автоматизированного управления.
В технологическом отсеке контейнера размещен канал 27, сообщающий полость всасывания компрессора 1 с атмосферным воздухом вне контейнера.
Система виброизоляции компрессора 6 содержит пневматические амортизаторы 28.
В состав компрессора входит нагреватель масла 29 и агрегат прокачки 30, обеспечивающий циркуляцию масла в системе смазки компрессора. Для контроля температуры масла в маслосистеме предусмотрен датчик температуры 31, соединенный с системой автоматизированного управления 7.
Контейнер имеет съемную панель 32 для обеспечения загрузки и выгрузки оборудования при ремонте.
В технологическом отсеке 10 контейнера установлены электрические обогреватели 33, вентиляционное устройство 34 и датчик температуры воздуха 35.
Контейнер и электрооборудование имеют заземление.
В контейнере установлены датчики пожарной сигнализации и контроля загазованности 36, подключенные к системе автоматического пожаротушения (не показана).
Для обеспечения защиты компрессора в воздушном тракте компрессора предусмотрены предохранительные клапаны 37.
В состав компрессорной станции включена продувочная емкость 38 для сбора водомасляной эмульсии, отделяемой от воздуха в межступенчатых водомаслоотделителях (не показаны).
В стенках контейнера установлены вентиляционные решетки 39.
Компрессорная станция работает следующим образом.
Компрессорная станция может размещаться на неподготовленной площадке, должны быть обеспечены только подвод электропитания и отвод сжатого воздуха.
Обслуживающий персонал (оператор) компрессорной станции может управлять всеми операциями по запуску, контролю работы и остановке компрессорной станции посредством системы автоматизированного управления 7 из отапливаемого отсека управления 11, с рабочего места оператора 12, отделенного от компрессора звукоизолирующей перегородкой 9 и системой виброизоляции 6.
Перед включением компрессорной станции производится подача электропитания в систему управления 7. По показанию датчика температуры 35 производится либо нагрев с помощью обогревателей 33, либо вентиляция технологического отсека вентиляционным устройством 34. Далее система автоматизированного управления 7 поддерживает требуемую температуру воздуха в помещении (например, от 5 до 20°С) по показаниям датчика температуры 35 воздуха в технологическом отсеке с помощью электрических обогревателей 33 и вентиляционного устройства 34, при этом выделяющееся при работе компрессора тепло также используется для обогрева помещения.
Перед запуском производится подача воздуха управления (давлением 4,5-5,0 МПа) из баллона 22 с рабочим давлением 40 МПа, через редуктор 23, обеспечивающим снижение давления сжатого воздуха с 40 МПа до 4,5 МПа на пневмоприводные клапаны блока осушки 3, и компрессора 1 и пневматические амортизаторы 28 системы виброизоляции 6.
При включении компрессорной станции производится подогрев (для снижения вязкости) и циркуляция (для равномерного разогрева и смази механизмов движения) масла в компрессоре 1 с помощью подогревателя 29 и агрегата прокачки 30, при этом производится контроль за температурой компрессорного масла датчиком 31.
Работой нагревателя масла и агрегатом прокачки управляет система автоматизированного управления 7. По достижении максимальной температуры масла в системе смазки компрессора система автоматизированного управления выключает компрессор.
При достижении температуры масла значения 45-60° производится запуск компрессора.
Система автоматизированного управления по сигналам от приборов контроля влажности и маслосодержания сжатого воздуха управляет пуском и остановкой компрессора.
При запуске компрессора электродвигатель плавно выходит на рабочую частоту вращения с помощью пускателя либо частотного преобразователя, входящих в состав системы управления 7.
2
Атмосферный воздух через канал 27 поступает снаружи контейнера на всасывание компрессора, где проходит через всасывающий фильтр-глушитель компрессора и далее последовательно сжимается в ступенях компрессора до давления 39,2 МПа (400 кгс/см). Сжимаемый воздух охлаждается в межступенчатых холодильниках. Выделяемый в процессе сжатия воздуха конденсат отделяется в межступенчатых водомаслоотделителях. Система автоматизированного управления посредством клапанов (не показаны) обеспечивает слив водомасляной эмульсии из межступенчатых водомаслоотделителей в продувочную емкость 38. Сжатый воздух охлаждается теплоносителем (тосолом), циркулирующим в системе охлаждения компрессора 4 посредством насоса 17, при повышении температуры теплоносителя по сигналу датчика 18 запускаются вентиляторы 14 системы охлаждения компрессора. Далее по показаниям датчика 18 с помощью преобразователя частоты 21 регулируется частота вращения электроприводных вентиляторов 14 системы охлаждения компрессора 4. Воздух для охлаждения водовоздушного теплообменника 13 подается из атмосферы, нагретый воздух также выбрасывается в атмосферу через вентиляционные решетки 39 в стенах контейнера 8.
2
Выходящий из компрессора воздух давлением до 39,2 МПа (400 кгс/см) имеет относительную влажность 100% и насыщен парами масла. Для обеспечения возможности использования сжатого воздуха и заправки его в баллоны высокого давления, сжатый воздух подается в блок осушки и очистки 3, где производится его дополнительное охлаждение и очистка от капельной влаги и масла в водомаслоотделителе, а затем очистка в одном из двух взаиморезервирующих адсорберов от паров масла и воды до точки росы не выше минус 60°С. Сжатый воздух в блоке осушки охлаждается незамерзающим теплоносителем (тосолом), циркулирующим в системе охлаждения блока осушки 5 посредством электроприводного насоса 19. При повышении температуры теплоносителя по сигналу датчика 20 запускается вентилятор 16 системы охлаждения блока осушки. Далее по показаниям датчика 20 с помощью преобразователя частоты 21 регулируется частота вращения электроприводного вентилятора 16 системы охлаждения блока осушки 5. Воздух для охлаждения водовоздушного теплообменника 15 подается из атмосферы через вентиляционную решетку в стене контейнера, нагретый воздух выбрасывается в атмосферу через вентиляционный канал.
Выходящий из блока осушки осушенный и очищенный от механических частиц и паров масла воздух высокого давления подается к потребителю, при этом часть воздуха подается на анализ в прибор контроля влажности 25 и в прибор контроля содержания масла 26, подключенные к системе автоматизированного управления. При достижении максимально допустимых значений точки росы и маслосодержания производится переключение адсорберов блока осушки и регенерация отработавшего на осушку адсорбера.
Регенерацию адсорбера в блоке осушки и включение резервного адсорбера на осушку обеспечивает система автоматизированного управления по сигналам от приборов контроля влажности и маслосодержания.
В процессе работы компрессора производится пополнение баллона 22 сжатым воздухом до рабочего давления через невозвратный клапан 23. Воздух из баллона для обеспечения запуска компрессорной станции, а также для обеспечения регенерации блока осушки 3 при неработающем компрессоре 1 подается через редуктор 24.
Для обеспечения защиты компрессора система автоматизированного управления обеспечивает выключение компрессора при достижении предельного значения, по меньшей мере, на одном датчике, подключенном к системе автоматизированного управления.
При работе компрессорной станции система автоматизированного управления при необходимости сообщает о несанкционированном проникновении в контейнер посредством датчиков охранной сигнализации 40.
Система автоматизированного управления обеспечивает регистрацию и архивирование всех параметров работы в реальном времени.
При работе станции внутреннее пространство контейнера контролируется при помощи датчиков пожарной сигнализации и контроля загазованности 36.
Для обслуживания и периодических осмотров компрессора, в технологическом отсеке 10 контейнера обеспечивается необходимая температура, освещение, предусмотрены проходы и зоны обслуживания.
При необходимости проведения значительных ремонтных работ в контейнере 8 демонтируется съемная панель 32 и неисправные узлы, подлежащие ремонту, выгружаются.
В результате использования настоящей полезной модели значительно повышается надежность и удобство эксплуатации мобильных компрессорных станций воздуха высокого давления.
Промышленная применимость заявляемой компрессорной станции подтверждается положительными результатами испытаний опытного и серийных образцов в условиях эксплуатации, при этом компрессорная станция состоит из промышленно выпускаемых комплектующих и материалов и может быть изготовлена на специализированном машиностроительном предприятии.