СИСТЕМА АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к компрессоростроению и может быть использована в шахтных компрессорных установках с винтовыми компрессорами.
Наиболее близким аналогом устройства, которое заявляется, выбранным в качестве прототипа, является система аварийной защиты компрессорной станции, которая содержит винтовой компрессор, имеющий камеру всасывания и полость окончательного сжатия, маслоотделитель, соединенный линией нагнетания с компрессором, три двухпозиционные поршневые клапаны, поршневое устройство для отключения двигателя компрессора, два термовыключателя с плавкой вставкой. (А.с.СРСР №1634828 А1, опубл. у Бюл. №10 вiд 15.03.91 р.).
Недостатком известной системы аварийной защиты компрессорной установки, является использование поршневых устройств, как предохраняющих клапанов, требующих высокой точности изготовления и обработки всех деталей устройства. Недостатком также является то, что при использовании поршневых устройств для защиты компрессора от перепада давлений, особенно, в масляной и газомасляной среде, где при достаточно продолжительной их работе возникает отложение загустевшего масла на рабочие поверхности поршня, что приводит к заеданию при их эксплуатации, обуславливаемое попаданием частиц загрязнителя в зазоры рабочих поверхностей поршня, задержке срабатывания выключающего устройства, выключению электродвигателя компрессора и выходу из строя всей компрессорной установки. Кроме того, в известной системе аварийной защиты компрессорной установки отсутствует защита от низкого давления масла. Таким образом, заявленная система защиты не совсем надежна.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования системы аварийной защиты компрессорной установки, в которой путем применения клапанов перепада давлений мембранного типа, установки блока защиты от низкого уровня масла и дополнительных температурных датчиков-реле повышается надежность работы системы аварийной защиты компрессорной установки за счет предотвращения заклинивания винтов компрессора, выгорания масла, разрушения фильтра-сепаратора и фильтрующего элемента масляного фильтра.
Поставленная задача решается тем, что в системе аварийной защиты компрессорной установки, которая включает винтовой компрессор с линией всасывания, маслоотделитель, соединенный с винтовым компрессором линией нагнетания и линией подачи масла, выключающее устройство, два термовыключателя, установленных в линии нагнетания винтового компрессора и в линии подачи сжатого воздуха и соединенные пневмолиниями с выключающим устройством, три клапана перепада давления, один из которых связан с линией всасывания винтового компрессора и линией подачи сжатого воздуха, другой - с маслоотделителем и линией подачи сжатого воздуха, третий - с линией подачи масла в винтовой компрессор и каждый из клапанов перепада давления соединен с выключающим устройством, согласно полезной модели, клапаны перепада давления выполнены мембранными и в систему аварийной защиты компрессорной установки дополнительно введены температурные датчики-реле, установленные на линиях всасывания и нагнетания винтового компрессора, включенные в электроцепь управления компрессорной установки и блок по защите от низкого давления масла, который содержит пневмораспределительную кнопку, пневмораспределитель, связанные между собой регулятором давления, при этом пневмораспределительная кнопка установлена в линии подачи сжатого воздуха, а пневмораспределитель установлен в линии подачи масла и соединен с выключающим устройством.
Кроме того, каждый клапан перепада давления мембранного типа, содержит мембрану зажатую с обеих сторон фланцами, и каждый из фланцев выполнен с соосными центральными отверстиями, в одном из которых расположен колпак с установленной внутри пружиной, а второй фланец дополнительно снабжен боковым отверстием.
Пневмораспределительная кнопка и пневмораспределитель в блоке защиты от низкого давления масла выполнены золотникового типа.
Использование заявляемой системы аварийной защиты компрессорной установки в совокупности со всеми существенными признаками, включая отличительные, где каждый клапан перепада давления выполнен мембранным, позволяет исключить нежелательные отложения загустевшего масла на деталях клапана, приводящие к их остановке в работе, что делает систему аварийной защиты компрессорной установки более надежной.
Использование для защиты компрессорной установки блока защиты от низкого давления масла предохраняет от преждевременного изнашивания узлы и детали компрессора, повышает их срок службы.
Установка датчиков-реле температуры на линиях всасывания и нагнетания винтового компрессора усиливает надежность при эксплуатации предлагаемой системы аварийной защиты компрессорной установки.
Сущность технического решения, которое заявляется, поясняется на фиг.1, где изображена функциональная схема системы аварийной защиты компрессорной установки и на фиг.2, где изображен мембранный клапан перепада давлений.
Система аварийной защиты компрессорной установки включает: дроссельный клапан 1, соединенный линией 2 всасывания с винтовым компрессором 3. Винтовой компрессор 3 соединен линией 4 нагнетания с маслоотделителем 5, внутри которого находится фильтр-сепаратор 6 от которого выходит линия 7 подачи сжатого воздуха. Из маслоотделителя 5 в винтовой компрессор 3 выходит линия 8 подачи масла, с расположенными на ней маслоохладителем 9 и масляным фильтром 10. На линии 4 нагнетания
расположен термовыключатель 11 с плавкой вставкой, а также датчик-реле 12 температуры, включенный в электроцепь управления компрессорной установки. Термовыключатель 11 соединен пневмолинией 13 с выключающим устройством 14 через коллектор 15. На линии 7 подачи сжатого воздуха установлен термовыключатель 16 с плавкой вставкой, соединенный пневмолинией 17 с выключающим устройством 14 через коллектор 15. В систему аварийной защиты также входят три клапана 18-20 перепада давления соответственно. Каждый из клапанов перепада давления представляет собой мембрану 21 зажатую фланцами 22 и 23. Фланец 22 выполнен с центральным отверстием 24, в котором расположен колпак 25, с установленной в нем пружиной 26. Фланец 23 выполнен с боковым отверстием 27 и центральным 28. Центральные отверстия 24 и 28 фланцев 22 и 23 расположены соосно. В клапане 18 перепада давления к отверстию 28 через пневмолинию 29 подключена линия 2 всасывания, к отверстию 24 через пневмолинию 30 подключена линия 7 подачи сжатого воздуха, отверстие 27 соединено пневмолинией 31 с выключающим устройством 14. Клапан 19 перепада давления соединен через отверстие 28 пневмолинией 32 с фильтром-сепаратором 6, пневмолинией 33 через отверстие 24 с линией 7 подачи сжатого воздуха и пневмолинией 34 через отверстие 27 и коллектор 15 с выключающим устройством 14. Клапан 20 перепада давления, соединен с трубопроводом 35 через отверстие 28 и трубопроводом 36 через отверстие 24 с линией 8 подачи масла и трубопроводом 37 с выключающим устройством 14 через коллектор 15. На линии 2 всасывания находится датчик-реле 38 температуры, включенный в электроцепь управления компрессорной установки. Система аварийной защиты компрессорной установки включает также блок защиты от низкого давления масла, куда входят пневмораспределительная кнопка 39 соединенная пневмолинией 40 с линией 7 подачи сжатого воздуха и сообщающаяся посредством пневмолиний 41 и 42 с регулятором 43 давления и пневмораспределителем 44 соответственно, которые в свою очередь соединены между собой
пневмолинией 45. Пневмораспределитель 44 соединен трубопроводом 46 с линией подачи масла 8 и пневмолинией 47 с выключающим устройством 14.
Система аварийной защиты компрессорной установки работает следующим образом.
При нормальном режиме работы компрессорной установки воздух через дроссельный клапан 1 по линии 2 всасывания поступает в винтовой компрессор 3, куда одновременно из маслоотделителя 5 по линии 8 подачи масла через маслоохладитель 9 и через масляный фильтр 10 поступает масло. Сжатая в винтовом компрессоре 3 масловоздушная смесь по линии 4 нагнетания поступает в маслоотделитель 5, где, пройдя через фильтр-сепаратор 6, установленный внутри маслоотделителя 5, разделяется: по линии 7 подачи сжатого воздуха сжатый воздух поступает потребителю, а отделенное масло по линии 8 подачи масла в винтовой компрессор 3. При этом термовыключатели 11, 16, расположенные на линии 4 нагнетания и линии 7 подачи сжатого воздуха соответственно не пропускают через себя сжатый воздух, (температура сжатого воздуха не превышает заданной) т.к. входные отверстия закрыты плавкими вставками. Выключающее устройство 14 обеспечивает питание двигателя компрессора. В линии 4 всасывания температура газо-масляной смеси не превышает заданного уровня, датчик-реле 12 температуры включен в электроцепь управления компрессорной установки. При нормальной работе компрессорной установки давление воздуха в линии 2 всасывания и соответственно пневмолинии 29 ниже, чем давление в линии 7 подачи сжатого воздуха и соответственно пневмолинии 30. Сжатый воздух из пневмолинии 30 через отверстие 24 клапана 18 перепада давления давит на пружину 26 и колпак 25, который прижимает мембрану 21 к фланцу 23, предотвращая попадание сжатого воздуха из отверстия 28 в отверстие 27 и в пневмолинию 31 к выключающему устройству 14. Выключающее устройство 14 обеспечивает питание двигателя компрессора.
Давление воздуха в линии 7 подачи сжатого воздуха после фильтра-сепаратора 6 и соответственно пневмолинии 33 больше, чем давление воздуха до фильтра-сепаратора 6 в пневмолинии 32. Сжатый воздух из пневмолинии 33 через отверстие 24 клапана 19 перепада давления давит на пружину 26 и колпак 25, которая прижимает мембрану 21 к фланцу 23, предотвращая попадание сжатого воздуха из отверстия 28 в отверстие 27 и в пневмолинию 34 через коллектор 15 к выключающему устройству 14. Выключающее устройство 14 обеспечивает питание двигателя компрессора. Давление масла в линии 8 подачи масла до масляного фильтра 10 и соответственно трубопроводе 35 меньше, чем давление масла после масляного фильтра 10 и соответственно в трубопроводе 36. Масло по трубопроводу 36 через отверстие 24 клапана 20 перепада давления давит на пружину 26 и колпак 25, который прижимает мембрану 21 к фланцу 23, предотвращая попадание масла из отверстия 28 в отверстие 27 и в трубопровод 37 через коллектор 15 к выключающему устройству 14. Выключающее устройство 14 обеспечивает питание двигателя компрессора. При нормальной работе компрессорной установки температура всасываемого воздуха в линии 2 всасывания не превышает заданного уровня, датчик-реле 38 температуры включен в электроцепь управления компрессорной установки.
Блок защиты от низкого давления масла при нормальном режиме работы компрессорной установки работает, таким образом: включение компрессорной установки производится при нажатой пневмораспределительной кнопке 39, которая перекрывает подачу сжатого воздуха по пневмолинии 42 на пневмораспределитель 44 и по линии 47 к выключающему устройству 14. После достижения давления масла в линии 8 подачи масла рабочего значения, пневмораспределительную кнопку 39 отпускают. Сжатый воздух по линии 7 подачи сжатого воздуха, через пневмолинию 40, пневмораспределительную кнопку 39, пневмолинию 41, регулятор 43 давления, настроенный на определенное давление,
поддерживаемое автоматически, поступает в пневмолинию 45, в зону Y пневмораспределителя 44. Из линии 8 подачи масла, после маслооохладителя 9 и масляного фильтра 10 через трубопровод 46 поступает масло из маслоотделителя 5, в зону Z пневмораспределителя 44. Автоматически поддерживаемое давление воздуха в регуляторе 43 давления, удерживает пневмораспределитель 44 в нормально закрытом состоянии. Золотник (не показан) пневмораспределителя 44 находится в зоне Y и перекрывает доступ сжатого воздуха в пневмолинию 42. Давление масла в линии 8 подачи масла, а значит и в трубопроводе 46 выше, чем давление сжатого воздуха в пневмолинии 45. Выключающее устройство 14 не активно.
При аварийном режиме работы компрессорной установки, вызванном, например, обратным вращением винтов винтового компрессора 3, происходит забор воздуха винтами из линии 4 нагнетания, сжатие его в винтовом компрессоре 3 и нагнетание в линию 2 всасывания. При этом давление сжатого воздуха в линии 2 всасывания, больше, чем давление сжатого воздуха в линии 4 нагнетания. Температура сжатого воздуха в линии 2 всасывания повышается. Из линии 2 всасывания, сжатый воздух поступает в пневмолинию 29 и через отверстие 28 клапана 18 перепада давления, преодолевая усилие пружины 26, поднимает мембрану 21. Сжатый воздух из пневмолинии 29 поступает через отверстие 27 в пневмолинию 31 и воздействует на выключающее устройство 14. Компрессорная установка выключается. При достижении температуры сжатого воздуха превышающего установленное значения в линии 2 всасывания, срабатывает датчик-реле 38 температуры, электроцепь управления компрессорной установки размыкается, компрессорная установка выключается.
При нарушении температурного режима в линии 4 нагнетания, например, вследствие уменьшения подачи масла, трения винтов о корпус и т.д. плавкая вставка термовыключателя 11 расплавляется, а сжатый воздух через термовыключатель 11 и по пневмолинии 13 через коллектор 15 воздействует на выключающее устройство 14. Компрессорная установка
выключается. В случае несвоевременного срабатывания термовыключателя 11 и дальнейшего увеличения температуры сжатого воздуха в линии 4 нагнетания, срабатывает датчик-реле 12 температуры, разрывается электроцепь управления компрессорной установки, компрессорная установка выключается.
При возникновении аварийного режима работы в результате загрязнения масляного фильтра 10, давление масла до масляного фильтра 10 больше, чем давление масла после масляного фильтра 10. Масло по линии 8 подачи масла и трубопроводу 35 через отверстие 28 клапана 20 перепада давления, преодолевая усилие пружины 26, поднимает мембрану 21. Масло поступает через отверстие 27 в трубопровод 37, через коллектор 15 воздействует на выключающее устройство 14. Компрессорная установка выключается.
В случае засорения фильтра-сепаратора 6 и возникновения в связи с этим аварийного режима работы компрессорной установки, давление сжатого воздуха до фильтра-сепаратора 6, больше чем давление сжатого воздуха после фильтра сепаратора 6. Сжатый воздух по пневмолинии 32 через отверстие 28 клапана 19 перепада давления, преодолевая усилие пружины 26, поднимает мембрану 21. Сжатый воздух поступает через отверстие 27 в пневмолинию 34 и через коллектор 15 воздействует на выключающее устройство 14. Компрессорная установка выключается.
При аварийном режиме работы компрессорной установки в результате самовозгорания нагаромасляных отложений или засорении фильтра-сепаратора 6 температура в линии 7 подачи сжатого воздуха повышается, плавкая вставка в термовыключателе 16, который установлен на линии 7 подачи сжатого воздуха, расплавляется, сжатый воздух по пневмолинии 17 через коллектор 15 воздействует на выключающее устройство 14, компрессорная установка выключается.
При аварийном понижении уровня масла в компрессоре 3, давление масла в линии 8 подачи масла, а значит и в трубопроводе 46 ниже, чем
давление сжатого воздуха в линии 7 подачи сжатого воздуха, пневмолинии 40 и пневмолинии 45. Золотник (не показан) пневмораспределителя 44 перемещается из зоны Y в зону Z, открывая доступ сжатого воздуха из линии 7 подачи сжатого воздуха через пневмолинию 40, пневмораспределительную кнопку 39 по пневмолинии 42, через пневмораспределитель 44 в пневмолинию 47 к выключающему устройству 14. Компрессорная установка выключается.
Таким образом, заявляемая система аварийной защиты компрессорной установки более надежна в эксплуатации.