Диссертация (1026227), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Здесь следует учитывать, чтовлажностные характеристики на выходе из КСУ, регламентируемые [96], могутне сохраняться непосредственно в герметичных кабелях. Поскольку в условияхдлительной эксплуатации в них могут происходить различные физикохимические процессы, обусловленные кинетическими явлениями, которыеприводятклокальномуизменениювлажностивовнутрикабельномпространстве [139]. При этом влажность воздуха во внутрикабельномпространстве может более чем в три раза превышать влажность воздуха,подаваемого в него [81].Особаяситуацияскалывается,когдагерметичныекабелисвязирасположены в едином коллекторе совместно с теплотрассами [69,139]. Приэтом температура внутри кабеля не является однородной, и в результатетермодиффузии происходит концентрация паров воды в области повышенной37температуры, в то время как молекулы воздуха (N2 и O2) концентрируются вболее холодной области кабеля [112]. В этом случае изменения температурыокружающей среды с высокой вероятностью приводит к началу фазовогоперехода Н2О в кабельной линии, что является недопустимым.Такимобразом,требуемыйуровеньвлажностныххарактеристикосушенного воздуха при разработке универсального экспериментальногостенда для комплексного исследования процессов подготовки воздуха можетбыть оценен величинами в диапазоне 0,1-0,3г/м3.Очевидно,чтогарантированноеобеспечениетакихвлажностныххарактеристик сжатого воздуха на выходе КСУ во многом зависит отэффективности применяемой системы подготовки сжатого воздуха.1.2.2.
Использование конденсационно-адсорбционного метода подготовкивоздуха в составе КСУСтруктурная схема КСУ однозначно определена РД 45.070-99 [96], в составустановки должны входить четыре основных блока: компрессорная группа(КГ), блок осушки и автоматики (БОА), блок распределительных стативов(БРС) и блок (щиток, пульт) выносной сигнализации (БВС). При этом КГ иБОА, которые должны располагаться в отдельном компрессорном помещенииКСУ,составляютосновуконденсационно-адсорбционныхустановокподготовки воздуха для кабельных линий связи [105].Принципиальные и функциональные схемы КСУ и состав их блоков жестконе регламентируются.
При этом электрическая система КСУ должнаоснащаться соответствующими видами защиты и сигнализацией, котораядолжна поступать не только на БВС установки, но и на центральныйкомпьютер или в центр технической эксплуатации.БРС (Рисунок 1.4) [96] предназначен для распределения и подачиподготовленноговоздухаподзаданнымизбыточнымдавлениемнепосредственно в кабельные линии, а также окончательного контроля его38определяющих параметров и величины утечек из каждого кабеля.
Пропускнаяспособность индивидуальных ротаметров или датчиков расхода воздуха в БРСможет составлять до 4 дм3/мин.БВС является электротехническим оборудованием, предназначенным дляудаленного формирования сигналов оптической и звуковой сигнализации онеисправностях и отказах КСУ и кабельных линий связи.Рассмотрение состава и принципов построения БРС и БВС представляетсобой самостоятельную задачу [85,126], выходящую за рамки настоящихисследований и далее детально не анализируется.КГ предназначена для сжатия, исходного охлаждения и предварительнойочистки и осушки воздуха с применением конденсационного метода и егоподачи в БОА.Компоновочное и аппаратное оформление КГ базируется на серийновыпускаемом оборудовании – компрессорах.В составе КГ обычно используются [5,54] одноступенчатые поршневыекомпрессорысосмазкойцилиндровполупромышленноготипа,смаксимальным давлением сжатого воздуха на уровне 1 МПа, но не более1,6 МПа.
Для этих машин характерны относительно малая производительность(не более 500 дм3/мин) и кратковременный или повторно-кратковременныйрежим работы [49] с относительной продолжительностью включения (ПВ)менее 0,5, где ПВ t р /(t p tn ) , tp– время работы, tп – время простоя.Данные компрессоры, как правило, производятся в климатическомисполнении УХЛ для категории размещения 4.2 по ГОСТ 15150-69 ипредназначены для эксплуатации в закрытых, отапливаемых помещениях прирабочих температурах окружающей среды от 10оС до 35оС с предельнымизначениями температуры воздуха от 1оС до 40оС.ПрименениеграфитовымипоршневыхкольцамивкомпрессоровбезэксплуатационныхсмазкиусловияхцилиндровКСУсноситограниченный характер.
Поскольку они способны устойчиво работать только смалой относительной продолжительностью включения (ПВ < 0,25). При малом39ресурсеработыониобладаютотносительнонизкойнадежностьюипроизводительностью, а затраты на их эксплуатацию примерно в 2,5 раза вышеаналогичных затрат компрессоров со смазкой цилиндров.Более того, в компрессорах без смазки цилиндров графитовые кольцагенерируют высокодисперсную пыль, которая не задерживается современнымисредствами очистки и способна влиять на электроизоляцию кабелей, проникаяв поры практически любого размера.Известны случаи применения в составе КСУ и других типов компрессоров,использование которых носит единичный характер. По этой причине данныетипы компрессоров в настоящей работе не рассматриваются.В составе КГ поршневые компрессоры со смазкой цилиндров, используюткак природные, так и синтетические масла.
Более предпочтительным являетсяприменениесинтетическихкомпрессорныхмасел,резкоснижающихпоступление в сжатый воздух углеводородных соединений [5,54].Исходное охлаждение сжатого воздуха в КГ с учетом отсутствия агрегатнойустойчивости разделяемой дисперсной системы загрязнений в сжатом воздухепозволяет удалить из него значительную часть сконденсированной дисперснойфазы уже в ресивере КГ, уменьшая нагрузку на последующие ступени очисткии осушки воздуха.Известно, что эффективность удаления сконденсированной дисперснойфазывКГзависитоттемпературысжатоговоздуха,среднейпродолжительности пребывания частиц дисперсной фазы в ресивере и полнотыудаления сконденсированной фазы из него.Фактически она определяется не только температурой на выходе изресивера КГ, его объемом, производительностью компрессора и суммарнымрасходом воздуха, подаваемым в БОА, но и набором технологическихмероприятий, обеспечивающих регулярное удаление сконденсированной фазызагрязнений из объема ресивера.
Подобная комбинация физических методовосушки и очистки воздуха нашла широкое применение во многих типахсовременных КСУ [113,114].40Грамотная организация гравитационного осаждения частиц дисперснойфазы загрязнений в сочетании с процессами коалисценции, конденсации ипереконденсации в области температур окружающей среды, при повышенномдавлении воздуха способно обеспечить удаление в ресивере КГ до 80 %загрязнений.Однако некоторые производители КСУ с целью экономии основных затратумышленно стремятся к сокращению величины объема ресивера КГ и/или неиспользуют автоматические устройства для удаления сконденсированнойдисперсной фазы загрязнений, что не только повышает нагрузку напоследующие адсорбционную ступень очистки и осушки воздуха, но исущественно увеличивает влияние субъективных факторов на надежнуюработу всей системы в целом [138].Компоновочное и аппаратное оформление БОА существующих КСУ [96]основано на традиционных принципах построения адсорбционных осушителейпневматических систем общепромышленного назначения с использованиемкомбинированных методов осушки и очистки воздуха.
При этом приреализации конструктивных решений, специфические особенности работысистемы содержания кабелей связи под избыточным воздушным давлениемпрактически не учитываются, что оказывает непосредственное влияние наэффективность ее работы.БОА предназначен для охлаждения, окончательной адсорбционной очисткии осушки воздуха, а также для контроля основных технологическихпараметров работы установки с автоматическим формированием управляющихи аварийных сигналов, передающихся в БВС.Компоновочное и аппаратное оформление БОА в первую очередьиспользует различия в технологических процессах регенерации адсорбента[5,88,96,138].
По этому признаку они обычно подразделяются на блоки стермической и с безнагревной регенерацией адсорбента [23,50,73,80].В общем случае, по принципам нагрева слоя сорбента адсорбционныеосушители с термической регенерацией обычно подразделяют на осушители с41продувкой слоя сорбента горячим воздухом и с нагревом слоя сорбента припомощи встроенных нагревательных элементов [50].При регенерации слоя сорбента горячим воздухом, во избежание снижениястепени осушки в первый период после подключения адсорбера на рабочуюстадию, продувку целесообразно вести противотоком – в направлении,обратном направлению воздушного потока в стадии осушки [50]. Подобныйвид регенерации противотоком обеспечивает наиболее высокий уровеньбезотказной работы адсорбционных осушителей в пневматических системахразличного назначения [39].При регенерации слоя сорбента с помощью нагревательных элементов, вслучае нагрева через стенку для полноты регенерации и отдувки паров влаги изсвободногообъемаадсорбератакженеобходимапродувкасорбентапротивотоком достаточно сухим воздухом [50].Однако в составе БОА подобные циклы регенерации не используется потехнико-экономическим причинам, поскольку либо требуют повышенногорасхода осушенного воздуха, необходимого для нагрева адсорбента, либоувеличивают негативное воздействие на адсорберы установок.Исходяизтехнико-экономическихпоказателей,наиболееширокоеприменение в составе БОА нашли циклы с нагревом слоя сорбента при помощивстроенных нагревательных элементов, обеспечивающих его равномерныйобогрев [5,105].
В них применение противотока является не тольконежелательным, но и опасным, так как наиболее ответственный лобовой слойсорбента охлажден и, следовательно, регенерируется неполностью.Приосушке этот слой становится концевым и воздух, проходя через него,увлажняется.При прямотоке же в этом случае недостаточно осушенный воздух будетобработан последующими слоями адсорбента, причем здесь продувку можноосуществлять холодным регенерирующим газом с достаточно высокимвлагосодержанием.42Однако в системах подготовки сжатого воздуха с точки зрения обеспечениянадежности содержания кабельных линий под избыточным давлением,подобный цикл следует призанять неэффективным.
Поскольку в случаевозникновения внезапных отказов управляющих клапанов и нагревательныхэлементов или ошибочных действиях персонала применение прямотока можетпривести к непосредственному поступлению капельной влаги в кабели связи.Вместе с тем, цикл с непосредственным нагревом слоя сорбента припомощи нагревательных элементов и регенерацией прямотоком используется всоставе блоков осушки и автоматики установок типа КСУ-30М, КСУ-60М иКСУ-2М и их модификаций. Основные технические характеристики этихустановок приведены в работах [5,105]. Структурная схема этих установокпредставлена на Рисунке 1.4.Рисунок 1.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
