Диссертация (1026227), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Структурная схема КСУ с термической регенерациейсиликагеляI –КГ; II –БОА; III –БРС; IV – БВСЗдесь и далее в схемах используются условные графические обозначения поDIN ISO 1219 и ГОСТ 2.781-96, а также специальные обозначенияпроизводителей пневматики.43В установках указанных типов после сжатия атмосферного воздуха вкомпрессоре 1 с последующим его охлаждением до уровня температурблизких к температурам окружающей среды, дополнительное отделениекапельной влаги и следов масла возможно за счет коалесценции игравитационного осаждения, не только непосредственно в ресивере 4, но и восновном ресивере 8. Подобное компоновочное решение с учетом примененияредукционного клапана 11 практически исключает возможность попаданиякапельной влаги в силикагель адсорберов 13 и обеспечивает подачу в нихвоздуха с относительной влажностью менее 100%.Более того, оно снижает влияние субъективных факторов, связанных снеправильным обслуживанием КГ.
При этом давление в адсорберах 13 БОА настадиях адсорбции/десорбции остается практически постоянным.Однако это не способно в полной мере исключить влияние субъективныхфакторов и гарантировать эффективную и надежную работу адсорберов 13,поскольку в подобных компоновочных решениях возникает необходимость нетолько периодического слива конденсата из ресивера 4 и основного ресивера8, но и правильной настройки ЭКМ 10, а также встроенного реле температурнагревателей адсорберов 13, контроля и поддержания заданной величинызазоров в дросселе 15 и т.п., что обуславливает необходимость примененияквалифицированного периодического обслуживания КСУ.Существенным недостатком данного типа установок является то, что ихрасчет и проектирование производится по методикам адсорбционныхосушителей пневматических систем общепромышленного назначения вштатных ситуациях без учета специфических особенностей работы КСУ.
Этоприводит к тому, что применение коэффициентов запаса пневматическихсистемобщепромышленногоназначениянеможеткомпенсироватьдополнительные нагрузки на адсорберы БОА.В результате в конце цикла адсорбции в кабели связи в течение длительноговремени может подаваться воздух с повышенным содержанием влаги.Ситуация еще более усугубляется по мере потери адсорбционных свойств44силикагелявпроцессеэксплуатации,какзасчетзагрязненияегоуглеводородами, так и термического разрушения.К этому следует добавить, что контроль влажности осушенного воздуха вустановках подобного типа осуществляется качественным методом с помощьюиндикатора влажности 16, использующего индикаторный силикагель, которыйпо своей разрешающей способности не может регистрировать развитиепостепенного отказа, а способен только зафиксировать наличие аварийнойситуации [68,70].Кроме того, использование нагревного метода регенерации силикагеляспособствует повышению температуры в БОА и в компрессорном помещенииКСУ, что снижает эффективность применения установок с термическойрегенерацией силикагеля.
Если к этому добавить низкие экономическиепоказатели работы установок с термической регенерацией адсорбента, а такжедостаточно большие их габаритные размеры при ограниченных площадяхкомпрессорных помещений [105], становится очевидно, что в современныхусловиях применение данных типов КСУ является нецелесообразным.Осушители, использующие циклы с безнагревной регенерации силикагеля,не требуют затрат тепловой энергии для регенерации сорбента, что исключаетего старение, вызываемое термоциклическими нагрузками [50,80].
В общемслучае такие циклы обычно подразделяются на циклы с десорбциейвакуумированием, циклы с регенерацией сорбента непрерывной продувкойосушенным воздухом и циклы использующие процессы КБА [50].В составе БОА применение технологических циклов с десорбциейвакуумированием [50] оказывается неэффективным, поскольку подразумеваетразмещениедополнительногооборудованиянаограниченныхрабочихплощадях [105] и требует дополнительных затрат.В условия широкого диапазона изменения расходных характеристик,реализация технологических циклов с регенерацией адсорбента непрерывнойпродувкойадсорберовосушеннымвоздухомсущественноусложняеткомпоновочное и аппаратное оформление системы подготовки сжатого45воздуха, что негативно влияет не только на эффективность, но и надежность ихприменения. По этой причине в настоящее время указанные технологическиециклы в составе БОА на практике не используются.Процессы КБА отличаются быстрой сменой стадий адсорбции/десорбции ихарактеризуются высокой эффективностью в сочетании с компактностью ипростотой аппаратного оформления, которые позволяют достаточно легкореализовывать на практике их автоматическое управление [50,73,80].По сравнению с БОА, использующими другие виды регенерации, БОА наоснове процессов КБА производят адсорбционную осушку и очистку воздухаза счет практически изотермического протекания процесса адсорбции ирегенерацию сорбента продувкой противотоком холодным регенерирующимгазом, что практически исключает возможность попадания капельной влаги вкабели связи.
Применительно к КСУ использование этих циклов позволяет нетолько повысить эффективность работы конденсационно-адсорбционныхустановок, но и обеспечивает высокую надежность эксплуатации кабельныхлиний связи. Поскольку в составе БОА процессы КБА нашли широкоеприменение [68,88,138], они заслуживают самостоятельного рассмотрения.1.2.3. Функциональные особенности КСУ на основе процессов КБАНа ряду с указанными ранее преимуществами БОА, использующихпроцессы КБА, они обладают рядом недостатков, таких как повышенныймеханический износ сорбента из-за частых переключений адсорберов,повышенная усталость металла из-за циклических нагрузок и более быстрыйизнос арматуры, чувствительность к изменению расхода обрабатываемоговоздуха и ряд других [80].
Это заставляет обращать большее внимание наэффективность применения методов очистки и осушки сжатого воздуха,особенно на конечных стадиях его подготовки.Кроме того, если в процессах с термической регенерацией из пор сорбентапроисходит удаление следов компрессорного масла и продуктов его46разложения,товустановкахКБАподобныепроцессырегенерацииуглеводородов не реализуются в полном объеме, что приводит к болеебыстрому снижению адсорбционных свойств силикагеля.Однако в методиках расчета процессов комплексной подготовки сжатоговоздуха вплоть до настоящего времени эти обстоятельства в полном объеме неучитываются, что позволяет рассматривать их в качестве одного из основныхобъектов прикладных исследований настоящей работы.В общем случае, адсорбционные осушители пневматических систем,работающие на основе процессов КБА, можно разделить на многоадсорберныеосушители с попеременнойрегенерацией сорбента в переключающихсяадсорберах [50,73,80,88,138], осушители с одним адсорбером с регенерацией издополнительного ресивера [50,87,138] и осушители с одним адсорбером срегенерациейклассификацияизосновногопрактическиресиверабез[50,73,113,114,138].измененийприменимаиПодобнаядляБОА.Существуют и другие типы классификаций адсорбционных осушителейпневматических систем, имеющие специальную направленность [50].
Однакоони не нашли широкого применения при разработке систем подготовкисжатого воздуха для кабельных линий связи.Структурная схема КСУ с многоадсорберным БОА [138] на основепроцессов КБА представлена на Рисунке 1.5.К преимуществам данного компоновочного и аппаратного оформленияКСУможноотнестиширокийдиапазонрегулированиярасходныххарактеристик, а также относительную быстроту выхода БОА на рабочийрежим.Этовомногомобеспечиваетсяприменениемклапанапоследовательности 10, который осуществляет подачу сжатого воздуха вресивер 14 только при достижении заданного давления в адсорберах 5.Вместе с тем, отсутствие ресивера в КГ увеличивает нагрузку на фильтрвлагоотделитель 4, что снижает эффективность его работы.
В свою очередь,это повышает нагрузку на адсорберы 5 и требует увеличения не только ихобъема, но и расхода воздуха на регенерацию.47Рисунок 1.5. Структурная схема КСУ на основе процессов КБА имногоадсорберным блоком осушки и автоматикиI –КГ; II –БОА; III –БРС; IV – БВСОбратная связь в системе управления такой установкой реализуется не вполном объеме, что не позволяет учитывать изменение расхода, подаваемого вкабели связи, и требует постоянной настройки БОА с помощью дроссельноговентиля 8 на максимальную производительность. Как следствие нагрузка на КГвозрастает, что приводит к увеличению поступления следов компрессорногомасла в адсорберы 5 с последующим снижением ресурсных характеристикБОА.В результате, подобная схема является зависимой не только от изменениярасходных характеристик, но и от влияния субъективных факторов, в томчисле от правильной настройки дроссельного вентиля 8.Поскольку следы компрессорного масла не в полном объеме улавливаютсясиликагелем, происходит постепенное загрязнение индикатора влажности 18на основе индикаторного силикагеля, а также чувствительных элементоваппаратуры 20 и 22 БРС, что в свою очередь требует их более частой проверкии поверки, а зачастую может приводить к их отказам.
При этом установка48гигрометра 22 на выходе БРС не позволяет своевременно прогнозироватьначалоразвития аварийнойситуации, чтоспособствуетвозможностидлительного поступления влажного воздуха в кабели связи.Известна [87,138] структурная схема КСУ на основе процессов КБА содноадсорберным БОА и регенерацией из дополнительного ресивера Рисунок1.6.Рисунок 1.6. Структурная схема КСУ на основе процессов КБА содноадсорберным блоком осушки и автоматики и регенерацией издополнительного ресивераI –КГ; II –БОА; III –БРС; IV – БВСОсновнымаппаратногопреимуществомоформления,подобнойобусловленнаясхемыявляетсяприменениемпростотатолькоееодногоадсорбера 11, что существенно упрощает систему управления установкой.Применение дополнительного ресивера 13 для накопления воздуха позволяетизбежатьпоступленияизбыточногообъемавоздухадлярегенерациисиликагеля, которое ограничивается объемом дополнительного ресивера 13.Однако указанное компоновочное решение обладает рядом недостатковпрежде всего связанных с ограниченностью дополнительного ресивера 13 иотсутствием обратной связи в системе управления установкой, которые49определяют относительно узкий диапазон возможного изменения расходныххарактеристик БОА и допускают настройку системы только на максимальнуюпроизводительность.При этом, неправильная настройка дросселя с обратным клапаном 12приводит к неполной регенерации силикагеля в адсорбере 11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
