Компрессорная станция. Рекомендации по расчету и выбору оборудования

- направление диаметром 324 мм спускается на глубину 40 м для крепления устья скважины и предотвращения размыва и осыпания современных образований. Цементируется до устья. Марка цемента ПЦТ1-50, удельный вес цементного раствора 1,80-1,83 г/см³;

- кондуктор диаметром 245 мм спускается до глубины 790 м по стволу. Башмак кондуктора устанавливается на 50 м ниже подошвы Люлинворской свиты. Кондуктор предназначен для перекрытия вышележащих неустойчивых пород верхней части Люлинворской свиты, изоляции зон реликтовой мерзлоты и пресноводных горизонтов Атлым-Новомихайловского комплекса. Глубина спуска кондуктора рассчитана из условия предотвращения разрыва горных пород после полного замещения бурового раствора в скважине пластовым флюидом и герметизации устья скважины. Цементируется раствором портландцемента марки ПЦТ1-50. Плотность тампонажного раствора 1,80-1,83 г/см³, цементируется до устья;

- эксплуатационная  колонна диаметром 146 мм спускается до глубины 3370 м по стволу. Назначение эксплуатационной колонны – крепление стенок скважины, разобщение проницаемых горизонтов и проведение опробования пластов в запроектированных интервалах. Высота подъёма цементного раствора - 330 м от устья скважины, исходя из условия подъёма цементного раствора на 100 м выше кровли Люлинворской свиты. Цементируется в две ступени. Первая ступень цементируется тампонажным цементом марки ПЦТ1-100, плотностью 1,83-1,85 г/см³. Устройство ступенчатого цементирования устанавливается на глубине 3070 м., исходя из расчёта установки муфты на расстоянии более 300 м от забоя. Вторая ступень цементируется облегчённым тампонажным цементом ПЦТ1-50, плотностью 1,5 г/см³.

Принимая  во внимание высокую вероятность  применения методов гидроразрыва пласта, во время освоения либо в процессе эксплуатации, внутренний диаметр всех элементов эксплуатационной колонны должен быть не менее 127 мм.

 

Профиль скважины

Участок	ai, м	hi, м	li, м
1. Вертикальный	0	40	40
2. Набор зенитного угла	101,5	360,3	379,1
3. Стабилизация	1162,9	1899,5	2227,2
4. Спад зенитного угла	284,4	662,3	723,2

Профиль скважины

Рис 2. Профиль скважины.

 

 

 

2. Компрессорная станция. Рекомендации по расчету и выбору оборудования.

Проблема обеспечения  сжатым воздухом промышленного предприятия  не ограничивается только выбором одного компрессора. Для нормальной работы пневматических устройств, пневмооборудования и инструмента необходим сжатый воздух без посторонних примесей. Для решения этой задачи используются системы подготовки воздуха.

В данной статье мы рассмотрим вопросы построения компрессорных  станций в комплексе и представим рекомендации по выбору производительности компрессора, необходимого объема ресивера, фильтров и осушителей.

Компрессорная станция - это "цепочка" оборудования для производства, хранения и подготовки (осушки и очистки) сжатого воздуха в соответствии с требованиями технологического процесса.

Основными критериями, определяющими  комплектность компрессорной станции, являются:

• максимальное рабочее давление;
• чистота (качество) сжатого воздуха;
• объемный расход воздуха.

Дополнительно следует обратить внимание на температуру воздуха  в помещении (компрессоры без  специальной подготовки работают при  температуре окружающего воздуха  от +5°С до +40 ...+45°С), на состояние пневмосистемы предприятия (на загрязненность трубопроводов, утечки), на запыленность помещения компрессорной, на предполагаемый режим работы оборудования (одно/двухсменный, круглосуточный и т.д).

Рассмотрим подробнее  каждый из критериев:

2.1 Максимальное рабочее давление.

Если исходить только из технических характеристик, то для  большинства промышленных предприятий  вполне бы мог подойти компрессор с Р max = 8 бар, т.к. значительная часть оборудования работает при давлении 6 бар. Но опыт говорит, что лучше вес же отдать предпочтение "10-ти "барнику". Основная причина в том, что по пути сжатого воздуха от компрессора до потребителей происходит падение давления. Чем длиннее магистраль и больше в ней местных сопротивлений (запорной арматуры, уголков, тройников, различных фитингов и т.п.), тем падение давления больше. Кроме того, если сравнить два участка трубопровода одинаковой длины с разными диаметрами, например, 1/2" и 3/4", то в "полудюймовой" трубе падение давления будет больше. Падение давления происходит и в оборудовании для осушки/очистки сжатого воздуха: при прохождении через осушитель на 0,2 бар и при прохождении каждого из фильтров на 0,1 - 0,15 бар, причем по мере загрязнения фильтрующего элемента эта величина будет увеличиваться.

2.2 Чистота (качество) сжатого воздуха.

Атмосферный воздух, всасываемый  компрессором, может содержать в 1 м3 до 180 млн частиц пыли, а содержание масла составляет 0,01 - 0,03 мг/м3. При сжатии, например, до 10 бар, концентрация загрязняющих веществ увеличивается в 11 раз, и в 1 м3 сжатого воздуха будет содержаться уже более 2 млрд частиц пыли. Загрязняющие вещества делят на твердые, жидкие и газообразные. К твердым загрязняющим компонентам относятся песок, пыль, частицы метала, ржавчины, угля, резины и и т п

Основными жидкими загрязнителями являются вода и масло. Из-за  естественной  влажности в воздухе всегда содержится определенное количество воды в парообразном и взвешенном состояниях. Смазочные масла, применяемые в компрессорах, также попадают в воздушный контур. При этом они могут находиться в следующих состояниях:

• пар;
• аэрозоль с размерами от 0,05 до 1 мкм;
• дым с размерами от 0,2 до 0,8 мкм;
• масляный туман с размерами от 1,2 до 1,4 мкм.

которая в процессе сжатия преобразуется в конденсат, объем которого в зависимости от производительности компрессора и режима его работы может достигать нескольких десятков литров в сутки.

Для обеспечения нормальной работы пневматических устройств необходимо удалить влагу из сжатого воздуха. Для решения этой задачи наиболее часто используются осушители рефрижераторного типа с температурой точки росы +3°С:

3. Рефрижераторные осушители

Осушка охлаждением - наиболее широко применяемый в промышленности и наиболее экономичный тип осушки сжатого воздуха. Рефрижераторные  осушители используют принцип действия бытового холодильника. Поэтому такие  осушители называют ещё осушителями  холодильного типа.

В испарителе теплообменника происходит охлаждение сжатого воздуха хладагентом до температуры примерно +3°С. При этом температура сжатого воздуха опускается ниже точки насыщения, лишняя влага конденсируется и отводится. При процессе теплообмена использует фазовый переход жидкость-газ. Далее хладагент подается компрессором в охладитель, где происходит охлаждение и конденсация хладагента. Затем уже жидкий хладагент через капиллярную трубку подается на испаритель и т.д.

Слив конденсата осуществляется двумя  способами: по мере накопления с помощью  клапана поплавкового типа, либо через  определенные промежутки времени (по таймеру). Первый способ является более эффективным, т.к. не зависит от условий окружающей среды и влажности сжимаемого воздуха.

Рефрижераторные осушители  широко используются на многих производственных предприятиях, где они отлично  зарекомендовали себя как высокопроизводительные, надежные и вместе с тем экономичные  устройства. Также к существенным преимуществам рефрижераторных  осушителей являются их компактные размеры, удобство и простота эксплуатации, а также низкая потеря давления сжатого  воздуха.

Компания «Пневмо-Альянс» является официальным представителем мировых лидеров по производству компрессорного оборудования и систем подготовки сжатого воздуха — FRIULAIR, BOTTARINI, SCHNEIDER AIRSYSTEMS. Поставляемые нами осушители сертифицированы и соответствуют высочайшим мировым и российским стандартам качества.

адсорбционные осушители с температурой точки росы -20°С, -40°С и -70°С.

4. Адсорбционные осушители

Сжатый воздух с максимально  низким содержанием паров воды используется в медицине, электронике, пищевой  промышленности.  С этой задачей справляются осушители адсорбционные. Они обеспечивают точку росы до -70 град.(Для эффективной осушки точка росы должна быть ниже темпера-туры сжатого воздуха). Это обеспечивает надежную, бесперебойную и эффективную работу на предприятиях, где важно получать сухой и чистый сжатый воздух.

В результате процесса осушки  расходуется активный материал(пары воды химически поглощаются адсорбентом). Как следствие, после каждого рабочего цикла необходимо восстанавливать свойства адсорбирующего материала. Для этого у адсорбционного осушителя имеются два контейнера — один для сушки, другой для ре-генерации. Таким образом, гарантируется постоянство точки росы и максимальная эффективность адсорбента в течение длительного времени в самых неблагоприятных условиях функционирования. Адсорбционные осушители могут применяться для наружных трубопроводов.

В зависимости от типа, в  адсорбционных осушителях используется различный активный материал и способ его регенерации. Восстановление может  быть осуществлено холодным(без нагрева), горячим и вакуумным методами.

Табл. 1. ISO 8573-1:1991. Классы частоты воздуха в зависимости  от максимального размера частиц и концентрации твердых загрязняющихся веществ
Класс	Максимальный размер частиц, мкм	Максимальная концентрация, (*)мг/м3
1	0,1	0,1
2	1,0	1,0
3	5	5
4	15	8
5	40	10

 

Табл. 2. ISO 8573-1:1991. Классы частоты воздуха в зависимости  от максимальной точки росы частиц и концентрации
Класс	Максимальная точка росы, *С
1	- 70
2	- 40
3	- 20
4	+ 3
5	+ 7
6	+ 10
7	Не установлено

 

Табл. 3. ISO 8573-1:1991. Классы частоты воздуха в зависимости  от максимального содержания масла
Класс	Максимальная концентрация (*) мгм/м3
1	0,01
2	0,1
3	1
4	5
5	25

3. Критерии выбора компрессора

Правильный выбор компрессора  подразумевает удачное соотношение  следующих параметров:

• производительность;
• максимальное рабочее давление;
• объем ресивера;
• рабочий цикл и ресурс.

Если ошибиться с какой-либо из характеристик, компрессор быстро выйдет из строя или будет использоваться неэффективно. Исходя из этих величин выбирается модель компрессора, его тип, стоимость, надежность, ремонтопригодность и др.

5. Производительность

Производительность –  объемный расход воздуха.

Первым шагом при подборе  и расчете компрессорной системы  необходимо ориентироваться на производительность по нагнетанию. Большинство западноевропейских производителей указывают в качестве производительности геометрический объем воздуха, рассчитанный исходя из размеров и хода поршня (производительность по всасыванию), а не производительность, замеренная на выходе из компрессора (производительность по нагнетанию), но пересчитанная на условия всасывания, т. е. на давление и температуру во всасывающем патрубке цилиндра первой ступени.

Следующим шагом является определение предполагаемого потребления  СжВ.

Для этого вначале нужно  выяснить количество потребляемого  СжВ отдельными потребителями, просуммировать их и откорректировать в соответствии с рабочими условиями.

Необходимо учитывать  вероятность утечек, а также (где  это применимо) принимать во внимание фактор одновременности.

6. Потребление СжВ пневмоинструментом

Практически на любом промышленном предприятии используется пневмоинструмент, на долю которого иногда приходится значительная часть общего потребления СжВ.

В таблице указан усредненный  расход СжВ для наиболее часто встречающихся видов пневмоинструмента. Обычным рабочим давлением пневматического инструмента является 6 бар, для которого и указаны расходы. Однако существуют некоторые модели, нуждающиеся и в большем давлении СжВ – в этом случае, при прочих равных условиях, увеличивается и расход СжВ.