Лабораторная работа - Изучение устройства, работы и испытание маслоотводчика - файл n1.doc

Лабораторная работа - Изучение устройства, работы и испытание маслоотводчика
Скачать все файлы (387.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc388kb.14.01.2014 06:21скачать

n1.doc

Лабораторная работа №4

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА, РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЕ МАСЛООТВОДЧИКА


Цель работы: 1) ознакомление с устройством и принципом действия маслоотводчика; 2) определение основных показателей и построение характеристик маслоотводчика.

Введение


Для отвода жидкости из аппаратов и машин при задержке пара или газа внутри применяются устройства, называемые конденсатоотводчиками [1] или маслоотводчиками [2] в зависимости от отводимой жидкости. В большинстве случаев давление рабочей среды внутри аппаратов превышает давление среды (окружающей), куда отводится жидкость.

Конденсатоотводчики применяются на предприятиях для отвода парового конденсата без потерь греющего пара, для отвода конденсата, образующегося после охладителей газа в компрессорах.




Рис.1. Схема системы уплотнений


Маслоотводчики применяются в системах концевых уплотнений компрессоров с гидравлическим затвором (рис.1), которые предназначены для отделения масла, прошедшего через внутренние кольца уплотнений в сторону проточной части компрессора, от газа, а также для сбора и отвода этого масла в сторону атмосферы, не пропуская уплотняемый газ.

Уплотнения вращающихся валов с масляным затвором состоят из невращающихся уплотнительных колец 1, шейки вала 2, ротора 3, камеры подвода масла 4, камеры маслогазовой смеси 5. Уплотнение должно обеспечиваться затворным маслом 6 и сливом маслогазовой смеси 7 из камеры 5. Для отвода маслогазовой смеси 7 используется маслоотводчик 8. При этом в маслоотводчике газ отделяется от масла и отводится через линию кольцевания 9 в верхнюю часть камеры 5. Оставшееся в маслоотводчике 8 масло по мере накопления автоматически сливается в линию 10, откуда отводится либо в бак дегазации, либо непосредственно в бак системы уплотнений.

В основном используются два типа маслоотводчиков [2]: поплавковые и автоматические с контролем уровня масла. Последние применяются при давлениях масла выше 10,0 МПа. Они представляют собой стальной баллон, снабженный спускным клапаном, управляемым от датчиков уровня. Маслоотводчик работает периодически: клапан открывается при достижении допустимого уровня и закрывается при минимальном уровне масла в баллоне, исключающем прорыв газа. Поэтому клапан должен обладать требуемой чувствительностью и быстротой действия. Объем баллона определяется исходя из условия срабатывания клапана не более 4-5 раз в сутки, т.е. находится в прямой зависимости от расхода масла через внутренние кольца

уплотнений. При более частых срабатываниях или непрерывном сливе масла будет происходить интенсивный износ клапана. При определении объема баллона следует учесть также условия размещения указателей датчиков уровня и гарантированный уровень масла (гидрозатвор) при сбросах. Независимо от давления маслоотводчики должны дублироваться, чтобы обеспечить возможность их ремонта или замены без остановки компрессора.

Устройство и работа маслоотводчика с цилиндрическим закрытым поплавком


Маслоотводчики исполняются с закрытым и открытым поплавками.

Наиболее простой по конструкции и работе является маслоотводчик с цилиндрическим закрытым поплавком (рис.2).

Маслоотводчик состоит из корпуса 1, закрытого поплавка цилиндрической формы 2, штока 3, направляющего устройства 4, клапана 5. В корпусе имеются патрубки 6 и 7 для подвода маслогазовой смеси и отвода жидкости. Патрубок 8, расположенный на крышке 9 маслоотводчика, предназначен для отвода газа и закольцевания с верхней частью камеры масло-газ 5 (рис.1) системы уплотнений.

Маслоотводчик работает следующим образом. В начальный момент под действием силы тяжести поплавка 2 (рис.2) и штока 3, клапан 5 закрывает отверстие диаметром патрубка 7. При поступлении маслогазовой смеси через патрубок 6 в корпусе маслоотводчика начинает накапливаться масло, а газ уходит через патрубок 8. Отделение масла от газа происходит под действием сил тяжести за счет разности плотностей масла и газа.


Рис.2. Маслоотводчик с закрытым цилиндрическим поплавком


При накоплении масла до уровня подъемная сила Архимеда , действующая на шток 3, ничтожно мала и определяется лишь объемом штока и плотностью масла .

. (1)

Этой силы недостаточно для преодоления сил тяжести поплавка и штока, а также силы от перепада давления на клапане . При дальнейшем поступлении маслогазовой смеси уровень масла начинает превышать нижнюю кромку поплавка на величину , следовательно в действие вступает подъемная сила поплавка, равная .

Когда уровень масла достигнет значения , устанавливается равновесие сил:

. (2)

В дальнейшем при , из-за большего накопления масла, происходит нарушение условия равновесия сил, равенство (2) становится неравенством:

(3)

и поплавок всплывает, открывая клапан 5.

Через образовавшееся кольцевое отверстие между клапаном 5 и седлом 10 под действием сил тяжести и перепада давлений из маслоотводчика в линию слива начинает вытекать масло. При открытии клапана также резко уменьшается сила удерживая поплавок от всплытия. Вследствие этого поплавок всплывает на большую величину и клапан также открывается больше.

Слив масла из маслоотводчика приводит к уменьшению его уровня до некоторого значения , при котором происходит закрытие клапана и прекращение слива масла.

Для нормальной работы маслоотводчика необходимо, чтобы не было заклинивания клапана и согласование его характеристик с характеристиками системы, в которой он применяется.

Для исключения заклинивания необходимо, чтобы угол клапана был больше угла трения между материалами клапана и седла. Преимуществом маслоотводчика данной конструкции следует считать линейную зависимость между подъемной силой поплавка и глубиной погружения Недостатком конструкции является зависимость толщины, следовательно, и веса поплавка от давления рабочей среды в корпусе из-за необходимости обеспечения достаточной прочности.

Устройство и работа маслоотводчика с шаровым поплавком


При давлениях ниже 10,0 МПа широко используются маслоотводчики с шаровым поплавком. Конструктивно они представляют собой емкость (рис.3) [2], в которой размещен золотниковый затвор сферической формы. Шаровой поплавок 2 системой рычагов 3, 4, 5, позволяющих увеличить силу открытия затвора, соединен с клапаном 11. Для уменьшения усилия открытия клапана в начальный момент применяется пружина 7. Для ограничения подъема клапана и предохранения поверхности от повреждений под действием веса поплавка и системы рычагов имеются соответствующие регулировочные винты 9 и 15.



Рис.3. Маслоотводчик поплавковый [2]:

1 – корпус; 2 – поплавок; 3, 4, 5 – система рычагов; 6 – упор; 7 – пружина; 8 – пробка; 9, 15 –ограничители хода клапана 11; 10 – кронштейн; 12, 18 – устано-вочные винты; 13, 16, 17, 20 – контргайки; 14 – крышка; 19 – гайка крепления крышки


Бобышка Г предназначена для соединения маслоотводчика с камерой «масло – газ» концевого уплотнения компрессора, штуцер Д – для проверки работы маслоотводчика во время работы компрессора. Через патрубок А подводится смесь «масло – газ», сливаемая из уплотнений. Все внутренние детали установлены на крышке 14. Штуцер Б служит для слива масла в маслобак или регенератор, т.е. в сторону атмосферы.

Пробка 8 предназначена для слива масла, находящегося ниже уровня выходного отверстия (клапана 11). Корпус 1 сварной конструкции, состоит из трубы и эллиптического днища. Маслоотводчик, укрепленный на кронштейнах 10, работает следующим образом.

В первоначальный момент, когда в корпусе 1 нет масла, поплавок 2 занимает крайнее нижнее положение, прижимая сферический клапан 11 к поверхности В через систему рычагов 3, 4, 5. Клапан 11 открывается навстречу действию давления жидкости, следовательно, также способствует плотному прижатию клапана. При поступлении в корпус 1 через штуцер А смеси «масло–газ» до определенного уровня поплавок 2 всплывает и через систему рычагов 3, 4, 5 поднимает сферический клапан 11 от поверхности В, открывая входное отверстие затвора. Масло под действием перепада давления вытесняется через штуцер Б в сливную линию. Поплавок опускается и через систему рычагов 3, 4, 5 закрывает выходное отверстие штуцера Б клапаном 11. Газ, выделившийся из смеси, отводится через штуцер Г.

Устройство и работа маслоотводчика с открытым поплавком


Р


Рис.4. Маслоотводчик с открытым поплавком


ассмотрим конструкцию маслоотводчика с открытым поплавком (рис.4), нашедшую применение в последнее время в винтовых компрессорах [3].

Маслоотводчик состоит из корпуса 1 и поплавково-рычажного механизма 2 для выпуска масла. Корпус имеет круглое отверстие для установки поплавково-рычажного механизма, патрубок 3 для подвода маслогазовой смеси, штуцер 4 для отвода газа, пробки 5, 6 для соединения с атмосферой и слива масла, а также указатель уровня масла 7. Поплавково-рычажный механизм содержит поплавок 8, рычаг в виде полой трубки 9, шибер 10, ось поворота рычага 11, седло 12, крышку 13, уплотнительное кольцо 14 и элементы крепления. Движение поплавка ограничено планкой 15.

Маслоотводчик работает следующим образом. Маслогазовая смесь попадая через патрубок 3 во внутрь маслоотводчика разделяется на масло и газ. Масло начинает накапливаться в корпусе и следуя за уровнем масла поплавок 8 всплывает. Всплытие поплавка ограничено планкой 15. Поэтому после остановки поплавка уровень масла начинает приближаться к верхней кромке поплавка. При достижении верхней кромки масло начинает переливаться в полость поплавка и он тонет. При этом совмещаются отверстия шибера 10 и седла 12 клапана. Масло, находящееся в полости поплавка, под действием перепада давления вытекает через трубку, рычаг 9, шибер 10, седло 12, фланец 13 и отводится либо в бак дегазации, либо в бак системы уплотнений.

Контроль количества утечек через маслоотводчик позволяет осуществить также диагностику состояния уплотнений непосредственно во время эксплуатации [3].

Основные показатели маслоотводчика


Основными характеристиками маслоотводчика являются цикловая и технологическая производительности, коэффициент рабочего времени в зависимости от поступающей маслогазовой смеси и давления рабочей среды.

Маслоотводчик может работать как в цикличном, так и в непрерывном режиме. При цикличной работе происходит многократное повторение производственной функции (выпуск масла из системы) маслоотводчика (рис.5) и время цикла состоит из рабочего времени и времени накопления жидкости (холостого хода).

Цикловая производительность маслоотводчика определяется как отношение объема (массы) масла, выпущенной за цикл, к времени цикла

, (4)

или

, (5)

где – текущее значение производительности.




Рис.5. Диаграмма работы маслоотводчика





Технологическая производительность маслоотводчика определяется как отношение объема (массы) масла, выпущенной за цикл, к рабочему времени .

, (6)

или

. (7)

Отношение цикловой производительности к технологической производительности определяет коэффициент рабочего времени цикла маслоотводчика

. (8)

Подставив выражения (4), (6) или (5), (7) в выражение (8) получим формулу для определения в виде:

. (9)

Из выражения (9) видно, что коэффициент рабочего времени меняется в пределах от 0 до 1. Когда отделение и выпуск масла отсутствует, а при маслоотводчик начинает работать в непрерывном режиме. При непрерывной работе маслоотводчика возникает опасность полного его заполнения и тогда масло может попасть в проточную часть компрессора, что нежелательно.

При испытании маслоотводчика следует определить зависимости цикловой, технологичекой производительностей и коэффициента рабочего времени от подачи жидкостного компонента смеси при различных давлениях внутри аппарата.

Описание лабораторной установки


Лабораторная установка (рис.6) состоит из испытуемого маслоотводчика МО, камеры смешения КС, источника сжатого воздуха в виде баллона Б или компрессора КМ.



Рис.6. Схема лабораторной установки


Баллон Б соединяется с камерой смешения КС через редукционный клапан РК и запорный клапан К1. В качестве источника жидкости используется водопровод, который соединяется с камерой смешения КС через запорно-регулирующий клапан К2 и ротаметр Р для измерения расхода воды. Давление в камере смешения измеряется манометром М, а расход воды из МО мерным цилиндром МЦ. Величину всплытия поплавка маслоотводчика МО можно определить, пользуясь шкалой Ш по положению конца штока.

Техника безопасности


  1. К проведению работы студенты допускаются после собеседования с преподавателем по описанию данной лабораторной установки. Самостоятельное включение установки запрещается.

  2. При работе на установке опасность представляет сжатый воздух и вода, находящаяся под давлением.

  3. Безопасность работ обеспечивается предохранительным клапаном от чрезмерного повышения давления.

  4. Для обеспечения безопасности работ при проведении испытаний клапаны К1 и К2 следует открывать и закрывать плавно.

Порядок выполнения работы


  1. Ознакомиться с устройствами и работой различных типов маслоотводчиков, описанием лабораторной установки для испытаний, правилами техники безопасности, методикой проведения и обработки результатов испытаний.

  2. Приступить к выполнению работы под руководством преподавателя или лаборанта.

  3. Проверить наличие сжатого воздуха в баллоне и установить с помощью редуктора начальное давление 0,05 МПа в камере смешения КС.

  4. Плавно открывая запорно-регулирующий клапан К2 установить минимальный расход воды через маслоотводчик и зафиксировать его значение.

  5. Повышая расход воды определить максимальную производительность маслоотводчика.

  6. Изменяя расход воды через маслоотводчик между минимумом и максимумом снять его характеристику в 5…6 точках.

  7. Полученные результаты занести в протокол испытаний (табл.1).

  8. Повторить эксперименты начиная с пункта 4 при давлениях в камере смешения КС 0,075 МПа, 0,1 МПа и 0,15 МПа.

  9. Обработать полученные результаты, построить характеристики маслоотводчика (, , , , ), сделать выводы, оформить отчет и сдать зачет преподавателю.


Таблица 1

№ режима

Давление

№ цикла

Время, мин

Расход воды

Высота вс-плытия поплавка, мм

Началь-ного накопле-ния,

Работы,



Цикла,



Через ротаметр,

дм3/час

По мер-ному ци-линдру, см3






























Вопросы для самоконтроля


  1. Укажите место маслоотводчика в системе концевых уплотнений компрессоров.

  2. Для чего предназначен маслоотводчик?

  3. Какие типы маслоотводчиков применяются в компрессорах низкого, среднего и высокого давлений?

  4. Укажите два исполнения маслоотводчика с поплавком.

  5. Опишите устройство маслоотводчика с цилиндрическим поплавком.

  6. Опишите принцип действия маслоотводчика с цилиндрическим поплавком.

  7. Под действием какой силы открывается клапан маслоотводчика?

  8. Какие силы противодействуют открытию клапана?

  9. Напишите уравнение равновесия сил, действующих на шток.

  10. Напишите условие всплытия поплавка, т.е. открытия клапана.

  11. Что необходимо для нормальной работы маслоотводчика?

  12. Как исключить вероятность заклинивания клапана?

  13. Опишите устройство маслоотводчика с шаровым поплавком.

  14. Как работает рычажный механизм маслоотводчика с шаровым поп-лавком?

  15. Опишите устройство маслоотводчика с открытым поплавком.

  16. Какое принципиальное отличие между маслоотводчиками с открытым и закрытым поплавками?

  17. Как использовать маслоотводчик для диагностирования состояния уп-лотнений?

  18. Какие основные показатели маслоотводчика вы знаете?

  19. Что такое рабочее время, время накопления, время цикла и коэффи-циент рабочего времени?

  20. Назовите преимущества и недостатки маслоотводчиков с закрытым и открытым поплавками.

  21. Опишите устройство лабораторной установки для испытания масло-отводчиков.

  22. Какие правила необходимо соблюдать для обеспечения безопасности при проведении испытаний?

  23. Расскажите порядок проведения испытаний?

  24. Как обработать результаты испытаний?

25. Как анализировать результаты обработки и сделать выводы?

Литература


  1. Чесунов, В.М. Основные химико-технологические процессы и аппараты в производствах легкой промышленности : учебник для вузов / В.М.Чесунов, А.А. Захарова. – М. : Легпромбытиздат, 1989. – 208 с.

  2. Гидравлические системы концевых уплотнений роторов центробежных газовых компрессоров : методические указания / сост. В.А. Максимов. – Казань, Казан. хим.-технол. ин-т им. С.М. Кирова, 1984. – 28 с.

  3. Пат №1831927 А3 СССР, кл. Г16 15/00. Способ диагностики технического состояния уплотнений вращающихся валов с масляным или маслогазовым затвором / Т.Б. Мирзоев, Н.Н.Вагапов, Д.М.Сегаль; заявитель и патентообладатель ЗАО НИИтурбокомпрессор. – № 4893949; заявл. 25.12.1990.


– –


Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации