О сетях сжатого воздуха и воздушных ресиверах

Для оптимальной работы и высокой экономичности системы сжатого воздуха необходимо выполнение ряда требований. В системе должны быть минимизированы потери сжатого воздуха, так же воздух должен подходить к потребителю чистым и осушенным, это достигается за счет установки специальных осушителей сжатого воздуха, позволяющих конденсировать влагу из воздуха. Особое внимание стоит уделить магистральным трубопроводам. Они могут быть большого диаметра и в их конструкции используются армирующие материалы. Грамотная установка трубопровода - залог долговечности использования, а также сокращения расходов при обслуживании. За счет повышения давления компрессора можно компенсировать падение давления в трубопроводе, что дает хоть и не значительную, но все же экономию.

Установка по производству сжатого воздуха должна обеспечивать минимальное падение давления от компрессора по трубопроводу до потребителя, а именно не превышать 0,1 бар. Падение давления, как правило, возникает в соединениях шлангов, а также из некачественного уплотнения между армирующим элементом трубопровода. Для определения допустимой длинны трубопровода, необходимо определить влияние всех факторов на падение давления по следующей формуле:

Эффективнее и правильнее всего будет проектирование трубопроводной системы с учетом расположения потребителя сжатого воздуха и лучше привести все к кольцеобразной линии. Форма ответвления от магистральной трубы в виде замкнутой системы (кольцевая линия) предпочтительна тем, что подача сжатого воздуха потребителю происходит с двух направлений, это в свою очередь компенсирует возможную сильную пульсацию воздуха и подача происходит равномерно. В отдельных случаях, когда потребитель находится на большом расстоянии от компрессорной установки, требуется проложить отдельную магистраль, но в остальном следует использовать кольцевую линию для всех установок.

Установка по производству сжатого воздуха всегда включает в себя так называемый воздушный ресивер (воздухосборник), в который закачивается воздух. Воздушных ресиверов в системе может быть несколько, все зависит от мощности и производительности компрессорной установки и потребности в сжатом воздухе потребителей. Воздухосборник главным образом способствует сглаживанию пульсации (скачков давления), также внутри него воздух охлаждается, что приводит к выпадению конденсата. Поэтому воздушный ресивер должен оснащаться специальной дренажной системой отвода влаги. Для определения необходимого объема воздушного ресивера воспользуйтесь формулой:

Ресиверы могут располагаться непосредственно рядом с потребителем, при этом объем воздушного ресивера определяется с учетом максимального расхода воздуха. Такая установка отдельных воздушных ресиверов необходима в случае, если мгновенно требуется большой объем сжатого воздуха. Это дает большую экономию при функционировании всей системы производства и потребления сжатого воздуха, и освобождает от необходимости рассчитывать и подгонять параметры компрессора и трубопровода для таких производственных ситуаций. Если же в производственном цикле имеет место длительное отсутствие потребления сжатого воздуха, то разумно использовать компрессор малой мощности с подключенным большим воздушным ресивером, который способен обеспечивать объемную, но краткосрочную потребность потребителя. Для эффективной работы данной установки необходим расчет среднего потребления по следующей формуле:

Для определения точных параметров мощности и производительности при проектировании системы производства сжатого воздуха необходим подробный чертеж расположения и список потребителей (оборудования). Логический блок потребителей создается для функционирования с применением только единой распределительной трубы. Компрессорная централь подпитывает единую распределительную трубу через вертикальную. Крупная сеть сжатого воздуха может быть разделена на составные части распределительной трубы и разводящей трубы. В свою очередь именно распределительные трубы распределяют сжатый воздух между всеми потребителями. А разводящие трубы, соединенные с распределительными, непосредственно питают потребителей на рабочих местах.

При работе компрессор подает сжатый воздух под давлением, которое чаще всего полностью не расходуется. Первая потеря давления происходит непосредственно в трубопроводе, в котором возникает трение сжатого воздуха о стенки трубы. Повороты, изгибы, вентили, необходимые для изменения потока воздуха, так же являются преградой между компрессором и потребителем. В итоге, падение давления возникает из-за многочисленных потерь, которые в свою очередь преобразуются в тепло.

Существует формула с помощью которой можно найти те самые потери, но только для прямой трубы:

Таблица допустимого давления поможет при расчете на различных участках трубопровода:

Все расчеты по определению необходимой, допустимой длины вертикальных, распределительных и разводящих труб дают приблизительные результаты, т.к. невозможно учесть влияние всех факторов влияющих на падение давления. В любом случае итоговая расчетная длина труб изображается на чертеже плановой сети. Это позволит наглядней и удобнее скорректировать длину трубопровода с учетом изгибов, клапанов, вентилей и соединений в нем. При этом необходимо знать допустимое падение давления, длину трубопровода, а также такие важнейшие параметры как: давление и расход. После этого нужно выбрать трубу большего диаметра. Правильно будет после всех вычислений пересчитать полученную длину трубопровода для уверенности в том, что падение давления будет минимальным.

Диаметр трубопровода пневмосети вычисляются при помощи приблизительной формулы, или расчетного графика:

Расчётный график для определения диаметра трубопровода и перепада давления:

Как выбрать материал для трубопровода сжатого воздуха?

Для изготовления трубопроводов сжатого воздуха могут быть использованы несколько материалов.

Выбор материала зависит не только от его стоимости, а так же как и другие параметры в системе сжатого воздуха, от нескольких факторов.

Основные из них:

• качество сжатого воздуха
• размеры труб
• давление
• условия окружающей среды
• объём монтажных работ
• стоимость материала
• перепад давления
• износостойкость.

Преимущества и недостатки наиболее часто используемых материалов для изготовления трубопроводов сжатого воздуха:

Сталь

• трубы с резьбой: недорогие, есть различные виды форм
• бесшовные: есть различные номинальные диаметры; но: имеют низкую коррозионную стойкость и высокое сопротивление движению потока
• гальванизированные: стойкие к коррозии; но: имеют высокое сопротивление движению потока
• из нержавеющей стали: стойкие к коррозии, имеют низкое сопротивление движению потока, герметичные; но: имеют ограниченное число видов форм, дорогие.

Медь

• стойкие к коррозии, низкое сопротивление движению потока; но требуют высокого технического уровня по прокладке и пайке трубопровода.

Пластик

• полиамидные (РА)
• полиэтиленовые (РЕ)
• акрилнитрил-бутадиен-стиролполимерные (ABS)
• следующее применимо для всех пластиков: различные виды форм, не подвержены коррозии, как правило просты в установке; но: обладают высоким расширением по длине, низкой эластичностью под давлением при повышении температур.

Обычно максимальное расчетное давление трубы указано в ее спецификации (обозначение PN и далее величина давления в бар, например PN16).