Производство сжатого воздуха

К оборудованию и приборам, используемымна предприятиях молочной промышленности для автоматического управления, наблюдения и регулирования различных производственных процессов предъявляются особые требования.

Автоматические системы с пневматическим управлением доказали свою надежность во влажной атмосфере молочного завода и поэтому нашли там широкое применение.

Для обеспечения надежной работы этих систем сжатый воздух должен быть очищен от примесей, что предъявляет определенные требования к конструкции пневматической системы. Сжатый воздух также используется и для выполнения других задач:

• Энергоснабжение приводов некоторых машин, в том числе фасующих

• Вытеснение продукта из трубопроводов

• Перемешивание в накопительных емкостях

• Пневматические инструменты в мастерских.

Требования, предъявляемые к сжатому воздуху

В соответствии с функциями, которые приходится выполнять сжатому воздуху на молочном предприятии, предъявляются различные требования к его давлению, сухости, чистоте и количеству. В зависимости от степени чистоты сжатый воздух делится на три категории качества: • Сжатый воздух, находящийся в непосредственном контакте с продукцией. Этот воздух должен быть чистым, свободным от примесей масла, сухим, не иметь запаха и быть практически стерильным. Используются относительно небольшие количества этого воздуха высшей категории качества. Обычно он подается под давлением от 200 до 300 кПа (2–3 бар).

• Сжатый воздух, не соприкасающийся с продукцией, но который должен быть чистым, сухим и желательно без примесей масла, так как он предназначается для управления приборами и использования в качестве источника энергии для привода пневматических механизмов, клапанов и т.д. Этот тип сжатого воздуха подается под давлением 500–600 кПа (5–6 бар)

• Сжатый воздух, в котором не должно быть твердых частиц и который должен быть как можно более сухим, так как он используется для привода пневматического инструмента и т.п. Подается под давлением порядка 600 кПа (6 бар).

В неочищенном атмосферном воздухе всегда много примесей. Они же сохраняются и в неочищенном сжатом воздухе, к которому еще добавляются примеси из компрессора. Это могут быть частички изнашивающихся деталей и капли масла. В атмосферном воздухе также содержатся водяные испарения, которые должны быть удалены, если к качеству сжатого воздуха предъявляются соответствующие требования.

Рис. 6.11.14 Комбинированная установка, включающая трубный конденсатор и градирню.

Наибольшие количества сжатого воздуха используются в пневматических механизмах на молочном заводе и в мастерских. Воздух должен поступать под давлением около 600 кПа (6 бар).

Для этого необходим компрессор, развивающий рабочее давление 700 кПа (7 бар) для компенсации потерь давления в системе распределения.

Сжатый воздух более низкого давления по сравнению с давлением в системах управления приборами и силовых системах требуется лишь в небольших количествах. Следовательно, было бы неэкономично держать для производства этого воздуха специальный компрессор, которому к тому же потребовалась бы и отдельная система воздухопроводов. Поэтому сжатый воздух для всех систем вырабатывается одним центральным компрессором и уже затем проходит индивидуальную обработку в соответствии с конкретным назначением.

Установка для производства сжатого воздуха

Сжатый воздух вырабатывается воздушным компрессором. Когда в воздухе не допускается присутствие примесей масел, нельзя использовать компрессоры, в которых для повышения кпд камера сжатия смазывается маслом. Для этого применяются безмасляные компрессоры. Из сжатого воздуха практически невозможно удалить все масло, тем не менее можно удерживать остаточное содержание масла в пределах всего лишь 0,01 ppm (частей на миллион).

Как правило, для удовлетворения потребности молочного завода в сжатом воздухе используются два одинаковых компрессора. Обычно применяются компрессоры с масляной смазкой, винтовые компрессоры с безмасляными камерами сжатия, специальные поршневые компрессоры с несмазываемыми цилиндрами и устройством для предотвращения попадания масла из картера в камеру сжатия, а также турбокомпрессоры.

На рис. 6.11.16 показана одна из таких установок. Воздух из компрессора подается в осушитель, в котором из него удаляются водяные пары охлаждением и конденсацией. Далее осушенный воздух перемещается в ресивер. Забираемый из этой емкости сжатый воздух используется для управления приборами, активизации клапанов и энергоснабжения силовых цилиндров и для других подобных целей.

Сжатый воздух высочайшего качества, который непосредственно соприкасается с продукцией при ее пневматическом перемешивании в танках и при вытеснении ее из трубопроводов, подвергается дополнительной сушке в абсорбционных фильтрах, а затем стерилизуется в специальных фильтрах, после чего направляется по назначению.

Осушение воздуха

В воздухе всегда содержится некоторое количество водяных паров. Максимальное количество водяного пара ( в г/м³), которое может содержаться в воздухе, зависит от температуры.

Воздух, содержащий максимально возможное количество водяных паров, считается насыщенным. При 30°С в насыщенном воздухе содержится 30,1 грамма воды на кубический метр.

Если температура опустилась до 20°С, максимальное содержание пара уменьшится до 17,1 г/м³. Это означает, что пар в количестве 30,1 – 17,1 = 13,0 г/ м³ сконденсируется в виде свободной воды.

Температура, при которой пар начинает конденсироваться, называется точкой росы. Атмосферный воздух при температуре 20°С содержит не более 17,1 г/м³ воды. Степень сухости воздуха, при тех же условиях в котором содержится всего 6,8 г/м³ воды, может быть охарактеризована как “относительная влажность”, то есть соотношение между фактическим содержанием воды и максимально возможным ее содержанием. Относительная влажность воздуха при этом составит:

6,8 × 100 17,1 = 40%

Точка росы воздуха в данном случае составляет 5°С. Пар будет конденсироваться с образованием свободной воды, если он охлажден ниже 5°С.

Если атмосферный воздух, давление которого составляет 100 кПа (1 бар), сжать до половины его объема, не меняя его температуру, давление возрастет до 200 кПа (2 бар). В кубическом метре этого сжатого воздуха будет в данном случае содержаться 2 × 6,8 = 13,6 грамма воды. Точка росы воздуха в результате происшедшего сжатия также возрастет с 5°С до 16°С.

Если мы еще раз сожмем воздух до половины его объема, давление вырастет до 400 кПа (4 бар).

В кубическом метре сжатого воздуха будет содержаться 2 × 13,6 = 27,2 грамма воды. Но при температуре 20°С в воздухе может содержаться не более 17,1 грамма воды, независимо от давления. Значит, излишек 27,2 – 17,1 = 10,1 г сконденсируется в виде свободной воды.

И наоборот, можно понизить точку росы, если позволить воздуху расшириться с понижением давления (увеличением объема).

Воздух, который был сжат в компрессоре, содержит большое количество воды.

Он также сильно разогрет (до 140–150°С) и должен быть охлажден. Для этого его пропускают через доохладитель, в котором большая часть воды конденсируется благодаря охлаждающему воздействию воды или воздуха. Затем сжатый воздух попадает в охладитель-осушитель, где происходит дальнейшее охлаждение до температуры 2°С (точка росы). Теперь давление просушенного воздуха составляет 700 кПа (7 бар), температура – 2°С и влажность – 5,6 г/м³.

В молочном производстве необходимо, чтобы точка росы была как минимум на 10°С ниже наименьшей температуры окружающей среды, до которой могут охладиться воздухопроводы. В большинстве случаев в качестве точки росы приемлемой считается температура 2°С. Если воздухопроводы проложены в местах, где температура опускается ниже 0°С, воздух необходимо просушивать до еще более низких значений точки росы во избежание конденсации воды в трубопроводах пневмосистемы, так как это может привести к неисправностям. В таких случаях следует применять абсорбционные осушители. Влага в них вытягивается из воздуха сушильным агентом типа силикагеля.

Стерильный воздух получают, пропуская сжатый воздух сквозь стерильные фильтры.

Их фильтрующие элементы состоят из химически чистого хлопка, сложного полиэфира или полипропилена. Микроорганизмы, содержащиеся в воздухе, погибают при нагреве в компрессоре. Повторное попадание микроорганизмов может произойти в трубах, и поэтому непосредственно перед оборудованием, в котором используется сжатый воздух, устанавливаются стерилизующие фильтры.

Стерилизация фильтров осуществляется паром.

Система трубопроводов

Наиболее целесообразным представляется иметь одну компрессорную установку и единую сеть распределения сжатого воздуха на весь молочный завод. Для современного, высокоавтоматизированного предприятия очень важно, чтобы приборы и системы управления всегда были обеспечены сжатым воздухом под необходимым давлением и в требуемом количестве. В некоторых случаях устанавливают регуляторы, направляющие сжатый воздух в систему управления, так что, если возникает тенденция к падению давления в линии нагнетания, подача сжатого воздуха к менее чувствительным потребителям может быть перекрыта.

Электроснабжение

Молочные заводы обычно покупают электроэнергию у местных поставщиков. В большинстве случаев она предоставляется в виде высокого напряжения – от 3000 до 30 000 вольт, но предприятия, которым нужна электроэнергия мощностью примерно до 300 кВт, могут также нуждаться в поставках низкого напряжения, порядка 200–440 В.

Основными узлами системы заводского электроснабжения являются:

• Высоковольтное распределительное устройство

• Силовой трансформатор

• Низковольтное распределительное устройство

• Генератор

• Центр управления электродвигателями (ЦУЭ).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: