Вопрос № 2. Из каких основных узлов и деталей состоит гидравлический пресс, каково их назначение? Вычертите конструктивную схему пресса.

Южно-Уральский государственный технический колледж

ЗАОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Технологическое оборудование промышленных предприятий»

(наименование дисциплины)

Студента Гриднева Антона Станиславовича

(фамилия, имя, отчество)

Курс 3 группа зМО-387

Домашний адрес: г.Челябинск, пр. Комсомольский 24-36

Поступила «____»____________201__г.

Направлена Ористовой Т.В.

(Фамилия, имя, отчество преподавателя)

Проверена «____»_____________201__г.

Оценка____________________________

__________________________________

(подпись преподавателя)

 

Оценка за повторное рецензирование_______

 

__________________________________________________

(подпись преподавателя)

 

 

	Челябинск

Вопрос №1. Поршневые компрессоры, принцип действия, классификация по различным признакам.

По способу передачи движения рабочим органам поршневые компрессоры подразделяются на две группы: с м е х а н и з м о м д в и ж е н и я (преимущественно кривошипно-шатунным) и с в о б о д н о – п о р ш н е в ы е. В свою очередь компрессоры первой группы можно разде­лить на обособленные и моноблочные.

Обособленный компрессор предназначен для привода от дви­гателя любого типа, соединенного непосредственно или через трансмиссию. Моноблочный компрессор с электрическим приво­дом отличается от обособленного тем, что ротор электродвига­теля служит маховиком компрессора. Для этой цели предназна­чены двигатели, в которых статор и ротор меняются местами: наиболее массивная кольцевая часть электродвигателя служит ротором, а центральная — статором.

Компрессоры с кривошипно-шатунным механизмом, обособлен­ные от двигателя, различаются по типам. Тип определяется рас­положением осей цилиндров в пространстве — вертикальным, горизонтальным, угловым. К угловому типу относят машины с вертикалыю-горнзонгальным (прямоугольный тип П) и с наклонным расположением цилиндров (V-образные, веерообразные).

Каждый тип компрессоров имеет свои достоинства. Гор и з о н т а л ь н ы й компрессор удобен для обслуживания и скрытого размещения аппаратуры и трубопроводов иод машиной; демонтаж коренного вала и шатуна проводится легче, чем в когл-прессорах других типов. Эти преимущества особенно важны для крупных стационарных компрессоров. Угловой тип — наи­лучший для компрессоров небольших размеров, в том числе пред­назначенных для передвижных компрессорных установок. Колен­чатый вал таких компрессоров может быть уложен на подшипни­ках качения. При наклонном расположении цилиндров угловой компрессор компактен и удобен для монтажа. Основное преиму­щество вертикальных компрессоров — равномерный из­нос цилиндров и поршней вследствие меньшего давления поршней на стенки цилиндров благодаря равномерному распределению смазки и оседанию твердых частиц на торце поршня. Это преиму­щество особенно выявляется в компрессорах без смазки или с не­полной смазкой цилиндров.

Компрессоры одного типа различаются числом рядов цилиндров (равным числу шатунов), расположением цилиндров и ступеней, конструкцией кривошипно-шатунного механизма, который может быть крейцкопфным или бескрейцкопфным. Это — признаки схемы компрессора, которая предопределяет конструк­цию машины, ее массу, габариты и стоимость, а также экономич­ность в эксплуатации, надежность, удобство обслуживания и ремонта.

Поршневые компрессоры по принципу действия и устройству подобны поршневым насосам. В них при возвратно-поступательном движении поршней или плунжеров происходит циклическое наполнение рабочих камер и выталкивание порций перекачиваемого газа. Однако, характер рабочего процесса в компрессоре существенно иной, чем в насосе из-за значительной сжимаемости газа. По устройству эти машины также значительно различаются. По системам охлаждения цилиндров и их смазки поршневые компрессоры аналогичны поршневым ДВС. Некоторые детали этих машин аналогичны.

Процесс повышения давления газа, как и в динамических ком­прессорах, может осуществляться последовательно в нескольких камерах многоступенчатого компрессора, прерываясь для проме­жуточного охлаждения. В целях удешевления производства компрессоров их выпу­скают с унифицированными базами, представляющими собой

 

совокупность нормализованных механизмов движения, систем его смазки, а для моноблочных машин — также и привода. Моди­фикации компрессоров с одной базой, рассчитанные на различ­ные давления и объемные расходы газа на входе, имеющие оди­наковую мощность и длину хода поршней, различаются разме­рами цилиндров и числом ступеней сжатия. Унификация выгодна и для эксплуатации машин, так как упрощаются их обслуживание и ремонт. Кроме того, можно модифицировать компрессор в про­цессе эксплуатации. Такая необходимость возникает, например, когда падает давление газа на приеме компрессорной станции га­зового промысла и в связи с увеличением необходимой прихо­дится снижать объем всасываемого газа.

В обособленном кривошипном компрессоре наиболее полно представлены функциональные группы деталей и различные системы:

остов машины — рама, станина или картер; фонари; направляющие крейцкопфа;

группа механизма движения — коленчатый вал, коренные подшипники, шатуны, крейцкопфы, маховик;

цилиндровая группа — цилиндры, втулки цилин­дров, крышки, узлы уплотнения штока (сальники);

поршневая г р у п п а — поршни, поршневые кольца, штоки;

группа распределения — клапаны;

система смазки — масляные насосы, фильтры, маслопроводы, холодильники для масла, маслоотделители и др.;

система охлаждения — промежуточные и концевой холодильники для сжимаемого газа, трубопроводы;

система регулирования — средства регулирова­ния подачи компрессора (цилиндры дополнительных «мертвых» пространств, вспомогательные клапаны, трубопроводы);

группа установки машины — щит с приборами автоматизации, газопроводы, буферные емкости, воздушные фильтры, предохранительные клапаны, ограждение и др.

Неподвижные части компрессора, предназначенные для связи механизма движения и цилиндров, составляют остов машины.

Рама — деталь, в которой укладывается вал; станина — промежуточная часть вертикального компрессора, соединяющая раму с цилиндрами; фонарь — переходная деталь, посредством которой цилиндры могут присоединяться к станине. Фонарь имеет окна для доступа к сальнику. Рама и станина, объединенные в одну деталь, называются картером. Картеры применяются преимущественно в сочетании с подшипниками скольжения. Блок-картер включает в себя также цилиндр компрессора.

Цилиндры, рассчитанные на давление до 6 МПа, изготов­ляют из чугуна, на давление до 15 МПа — литыми из стали, а на более высокие давления — коваными из стали. Для воздушного охлаждения (при конечной температуре газа до 90° С) на внешней поверхности одностенного цилиндра предусмотрены ребра. При водяном охлаждении (температура газа выше 90° С) чугунные ци­линдры отливают заодно с водяной рубашкой, а стальные цилиндры обычно изготовляются со съемным кожухом. Рабочую по­верхность цилиндра шлифуют или хонингуют. По концам, менее подверженным износу, ее выполняют конической под углом 15°, чтобы предотвратить образование уступа.

В цилиндры вставляют втулки, отливаемые из перлитного чугуна с высокими антифрикционными свойствами. Втулки бывают двух типов — «сухого» и «мокрого». Втулки «мокрого» типа омываются охлаждающей водой.

Клапаны размещают в цилиндре или в его крышке. Оси кла­панов расположены радиально, наклонно или параллельно оси цилиндра. Температура стенок цилиндра у нагнетательных и вса­сывающих клапанов различная, что приводит к деформации ци­линдра и усилению его износа. При расположении клапанов в крышках достигается равномерный нагрев по всей окружности цилиндра. Однако для размещения клапанов в крышке не хватает пространства. При наклонном расположении клапанов в конических крышках удается разместить сравнительно большие клапаны при небольшом мертвом про­странстве. В цилиндрах малого диаметра устанавливают комбини­рованные клапаны (в которых всасывающий и нагнетательный клапаны помещены в одном корпусе) или всасывающий клапан устраивают в поршне, а нагнетательный в крышке. Клапаны должны закрываться плотно и своевременно, оказывать малое аэродинамическое сопротивление, быть изно­соустойчивыми и прочными в условиях воздействия высоких температур и динамических нагрузок. В целях предельного сни­жения массы подвижных частей их изготовляют пластинчатыми. В зависимости от формы пластин и направления потока различают клапаны: кольцевые, ленточные, прямоточные, дисковые.

Сальники составляют из пакетов с самоуплотняющимися (под давлением газа) элементами.Число пакетов за­висит от давления в цилиндре. В качестве уплотняющих элементов металлического сальника служат плоские кольца — замыкающее и уплотняющее. Каждое кольцо охвачено браслетной пружи­ной, создающей предварительное уплотнение между кольцами и поршневым штоком. При работе сальника уплотнение по штоку происходит благодаря избытку давления газа в камере над давле­нием в уплотняемом зазоре.Для дросселирования газа иногда устанавливают дополнительные кольца с небольшим зазором по штоку. Подвод масла в кольцевую камеру сальника обеспечивает его смазку, охлаждение, а также гидравлический затвор.

Их выполняют составными, сварными или сплошными из чугуна, стали и алюминия. Поршневые кольца изготовляют из высококачественного перлитного чугуна. Они бывают двух видов: уплотняющие и маслосъемные. Кольцо при­жимается к цилиндру под действием разности давлений газа на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях кольца, а также под действием сил упругости. На поршни малого диаметра кольца не могут быть надеты их расширением из-за недопустимых напряжений. В этом случае кольца составляют из нескольких частей и под них подкладывают кольцевые пружины (э с п а н д е р ы). Поршневые кольца выполняют также из пластмассы (такой же, как в сальниках); ввиду недостаточной их упругости под пластмассовые кольца помещают эспандеры.

Поршни выпускают открытыми (тронковыми), дисковыми и ступенчатыми. Их выполняют составными, сварными или сплошными из чугуна, стали и алюминия. Поршневые кольца изготовляют из высококачественного перлитного чугуна. Они бывают двух видов: уплотняющие и маслосъемные. Кольцо при­жимается к цилиндру под действием разности давлений газа на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях кольца, а также под действием сил упругости. На поршни малого диаметра кольца не могут быть надеты их расширением из-за недопустимых напряжений. В этом случае кольца составляют из нескольких частей и под них подкладывают кольцевые пружины (э с п а н д е р ы). Поршневые кольца выполняют также из пластмассы (такой же, как в сальниках); ввиду недостаточной их упругости под пластмассовые кольца помещают эспандеры.

 

1 — станина; 2 — коленчатый пал; 3 — противовесы коленчатого вала; 4 — шатун; 5 — крейцкопф; 6 — направляющие крейцкопфа; 7 — цилиндр первой ступени; 8 — цилиндр второй ступени;.9 — поршень первой ступени; 10 — поршень второй ступени; 11 — клапан всасывающий; 12 — клапан нагнетательный; 13 — сальник; 14 — промежу­точный холодильник; 15 — дополнительная полость; 16 — присоединительный клапан; 17 — маховик

Многие компрессоры предназначены для работы при постоянных давлениях всасывания и нагнетания. Но существуют области применения, в которых машины должны быть приспособлены к изменению давлений — закономерного, когда компрессоры пред­назначаются для работы в нескольких различных режимах с пере­ходом от одних к другим, или же являющегося следствием нару­шений в работе аппаратов и трубопроводов (засорения и т. п.), включенных в газовую сеть.

Во всех случаях важно, чтобы машины могли выполнять свои функции при ограничениях в располагаемой мощности, максимальном крутящем моменте, допускаемой нагрузке на поршневой шток и допускаемой конечной температуре. Для расчета загрузки машины по различным показателям, так же как и в других проточных машинах.

 

Вопрос № 2. Из каких основных узлов и деталей состоит гидравлический пресс, каково их назначение? Вычертите конструктивную схему пресса.

 

Гидравлический пресс - машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие жидкостью, находящейся под высоким давлением.

Гидравлические прессы широко используются для получения формованных, вытянутых и гнутых деталей из листа, для холодной объемной штамповки, правки разнообразных изделий, пакетирования и брикетирования отходов.

Гидравлический пресс, как правило, совершает работу при относительно малых скоростях движения своих рабочих органов и жидкости в гидросистеме. Фундамент воспринимает только собственную массу пресса и незначительные динамические нагрузки, возникающие при его работе. Поэтому фундаменты гидравлических прессов значительно проще и дешевле, чем фундаменты молотов.

Регулируя давление в системе привода и число работающих цилиндров, можно регулировать усилие, развиваемое прессом. Можно также обеспечить сколь угодно длительную выдержку под давлением.

Меняя число работающих насосов, их производительность, можно регулировать скорость пресса в широких пределах.

В качестве рабочей жидкости используют водные эмульсии и масла.

Классификация:

-вертикальные прессы – с вертикальным расположением цилиндров

-горизонтальные прессы – с горизонтальным расположением цилиндров

Состоит из пресса, привода, системы управления и трубопровода. Пресс соединен трубопроводом через систему управления прессом с приводом, обеспечивающим подачу к прессу рабочей жидкости под определенным давлением.

Давление жидкости в рабочем цилиндре создает усилие на плунжере, которое передается подвижной поперечине. От нее усилие передается верхнему штампу и деформируемой заготовке. Нижний штамп опирается на нижнюю поперечину, которая с помощью колонн и гаек связана с верхней поперечиной. Для подъема верхней поперечины после окончания деформирования заготовки предусмотрены подъемные (обратные или возвратные) цилиндры.

Основные узлы и детали:

1. Станина – основной силовой элемент пресса, она воспринимает полную нагрузку, возникающую при его работе. Наиболее широко распространены колонные и двухстоечные конструкции.

2. Цилиндры и плунжеры

Цилиндр пресса - это резервуар высокого давления, в котором движется плунжер, связанный с подвижной поперечиной. Цилиндры - наиболее нагруженные элементы пресса, воспринимают давление рабочей жидкости.

Плунжер обычно перемещается внутри цилиндра в направляющей бронзовой втулке.

3. Уплотнения как подвижных соединений пресса (поршней, плунжеров, штоков), так и неподвижных (фланцев трубопроводов) служат для предотвращения утечек рабочей жидкости.

4. Гидросистемы прессов:

-привод пресса

-система управления

-трубопроводы

Насосный безаккумуляторный привод: скорость перемещения верхней поперечины не зависит от выполняемой операции, а зависит только от производительности насоса. Благодаря отсутствию аккумулятора вся установка имеет небольшие размеры, поэтому

насос с редуктором и электродвигателем устанавливают прямо на прессе. Применяют главным образом радиально-плунжерные насосы. Между насосом и цилиндрами пресса устанавливают аппараты управления, которые в нужный момент направляют поток масла либо в рабочие цилиндры, либо в обратные.

Насосный аккумуляторный привод: скорость подвижной поперечины не зависит от производительности насоса, а определяется сопротивлением заготовки и гидродинамикой привода.

Рабочие цилиндры пресса заполняют жидкостью низкого давления от наполнительнойсистемы, которая включает наполнительный бак, наполнительный клапан, трубопровод для соединения наполнительного бака с рабочими цилиндрами.

 

1 – цилиндр рабочий; 2 – плунжер; 3 – цилиндр возвратный; 4 – плунжер;
5 – колонна; 6 – гайка колонны; 7 – поперечина верхняя; 8 – поперечина подвижная;
9 – поперечина нижняя; 10 – гидроцилиндр выталкивателя; 11 – ограничитель хода

Вопрос № 3. Назовите основные типы котлов, объясните принципы их действия область применения. Вычертите схему котельной установки для получения электроэнергии, опишите ее работу.

Котлы различают по следующим признакам:

По назначению:

Энергетически е – вырабатывающие пар для паровых турбин; их отличает высокая

 

производительность, повышенные параметры пара.

Промышленные – вырабатывающие пар как для паровых турбин, так и для технологических нужд предприятия.

Отопительные – производящие пар для отопления промышленных,жилых и общественных зданий. К ним относятся и водогрейные котлы. Водогрейный котел – устройство, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного.

Котлы-утилизаторы - предназначены для получения пара или горячей воды за счет использования тепла вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) при переработке отходов химических производств, бытового мусора и т.д.

Энерготехнологические – предназначены для получения пара за счет ВЭР и являющиеся неотъемлемой частью технологического процесса (например, содорегенерационные агрегаты)

По паропроизводительности котлы подразделяются на котлы малой производительности, котлы средней производительности, энергетические котлы и котлы большой паропроизводительности энергоблоков ТЭС.

По параметрам пара паровые котлы подразделяются на котлы, работающие на низком (0,88 МПа), среднем (1,36, 2,36 и 3,9 МПа), высоком (9,8 и 13,8 МПа), критическом (16 МПа), сверхкритическом (24 МПа) давлении. Достижения современной науки и техники в области получения новых конструкционных материалов и сталей позволили создать новые типы паровых котлов, работающих на суперсверхкритическом давлении (до 30 и более МПа).

Паровые котлы малой паропроизводительности (до 20 т/ч) выпускаются на низкое и среднее давление пара. Они получили значительное распространение и широко используются для технологических и хозяйственных нужд, входят в состав стационарных и передвижных котельно-отопительных установок.

Котлы средней производительности (до 100 т/ч) – это, как правило, котлы среднего давления с умеренной температурой перегретого пара (425–450°С) – широко используются в качестве источника технологического пара на промышленных предприятиях.

Энергетические паровые котлы выпускаются на среднее и высокое давление пара и имеют паропроизводительность от 100 до 640 т/ч. Эти котлы устанавливаются на небольших теплоэлектроцентралях и промышленных предприятиях и предназначаются для выработки электроэнергии, получения водяного пара или горячей воды для технологических нужд и нужд отопления.

Котлы энергоблоков ТЭС (КЭС и ТЭЦ) имеют паропроизводительность до 3600 т/ч и выпускаются на среднее, высокое, сверхкритическое и суперсверхкритическое давление пара. Они предназначены для обеспечения выработки электроэнергии и теплофикации населенных пунктов.

По типу топочного устройства можно выделить котлы, оснащенные слоевой топкой,

камерной топкой, циклонной топкой, вихревой топкой, топкой с кипящим слоем, специальными топками для сжигания специфических видов топлива. Котлы, оснащенные вихревыми топками и топками с кипящим слоем, в последнее время имеют множество модификаций и получают все более широкое распространение. Их преимущество перед котлами с камерными топками состоит в том, что они могут сжигать твердое топливо ухудшенного качества и широкую гамму промышленных и бытовых отходов. При этом для них не требуются системы пылеприготовления. Они имеют меньшую металлоемкость и более высокие экологические показатели.

По способу организации взаимного движения продуктов сгорания и рабочей среды котлы подразделяются на газотрубные и водотрубные. Водотрубные котлы в свою очередь выпускаются нескольких модификаций: барабанные с естественной циркуляцией, сепарационные (безбарабанные) с многократной принудительной циркуляцией и прямоточные котлы. В котлах с естественной циркуляцией циркуляция воды осуществляется за счет разностей ее плотности; для обеспечения принудительной циркуляции используются циркуляционные насосы, а движение среды в прямоточных котлах осуществляется за счет напора, развиваемого питательным насосом.

Отличительной чертой водотрубных барабанных котлов является наличие одного или нескольких барабанов с фиксированной границей раздела между паром и водой.

Важным шагом в развитии конструкций паровых котлов явилось изобретение прямоточных котлов. Прямоточные котлы не имеют барабана, в них вода, а затем пароводяная смесь и пар (называемые вместе рабочей средой) последовательно проходят все поверхности нагрева котла. В отличие от барабанного типа прямоточные котлы могут работать и при сверхкритическом давлении рабочей среды.

По типу тяги в газовоздушном тракте паровые котлы разделяются на котлы с уравновешенной тягой и наддувом. В котлах с уравновешенной тягой движение продуктов сгорания по газовоздушному тракту принудительное и осуществляется за счет совместной работы дымососа и дутьевого вентилятора. В котлах с наддувом сопротивление газового тракта в основном преодолевается работой компрессора.

По виду сжигаемого органического топлива паровые котлы разделяются на котлы, сжигающие твердое, жидкое, газообразное топливо, а также бытовые отходы, дрова, биомассу.

Котельная установка для получения электроэнергии.

Традиционная паросиловая установка состоит из двух основных участков:
- Участка подготовки теплоносителя (пара)
- Турбогенератора
а также ряда вспомогательных элементов, обеспечивающих стабильную и безопасную работу всей установки, как в автономном режиме, так и при подключении в общую сеть.

Принципиальная схема паросиловой установки на базе парового котла и паровой турбины.

Спецификация:

1. Трансформатор 2. Электрический генератор 3. Паровая турбина 4. Паропровод 5. Деаэратор 6. Пароперегреватель 7. Экономайзер 8. Воздухоподогреватель 9. Дутьевой вентилятор 10. Электрофильтры

11. Дымосос 12. Дымовая труба 13. Мельница 14. Питательный насос 15. Регенеративный подогреватель 16. Конденсатный насос 17. Конденсатор пара 18. Циркуляционный насос 19. Бункер топлива 20. Трубы экранов топки

 

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ:

Топливо с топливного склада подаётся транспортёром в бункер 19. Из бункера топливо поступает в мельницу 13, в которой оно размалывается до пылевидного состояния. В мельницу непрерывно специальным дутьевым вентилятором 9 подаётся горячий воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе 8. Горячий воздух смешивается с топливной пылью и через горелки котла подаётся в его топку - камеру, в которой происходит горение топлива.

Стены топки облицованы экранами 20 - трубами, к которым подаётся питательная вода из экономайзера 7. В экранах вода нагревается и испаряется, превращаясь в сухой насыщенный пар. На схеме изображён прямоточный котёл. Широкое распространение получили барабанные котлы (Е-4-1,4-250ОИ - двухбарабанный котёл) в экранах которых вода нагревается, а отделение пара от котловой воды происходит в барабане.

Далее сухой насыщенный пар поступает в пароперегреватель 6, в котором повышается его температура и, следовательно, потенциальная энергия.

Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 7 и воздухоподогреватель 8, в которых они охлаждаются до температуры 140-1600 С и направляются с помощью дымососа 11 к дымовой трубе 12. В электрофильтрах 10 происходит улавливание сухой летучей золы.

Полученный на выходе установки пар поступает по паропроводу 4 к паровой турбине 3. Расширяясь в ней, пар вращает её ротор, соединённый с ротором электрического генератора 2, в обмотках которого образуется электрический ток. Ток поступает на обмотки трансформатора 1.

Пар, покидающий турбину 3, поступает в конденсатор 17 - теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает холодная вода, подаваемая циркуляционным насосом 18 из реки, водохранилища или специального охладительного устройства (градирни). Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство, конденсатора конденсируется и стекает вниз; образующийся конденсат конденсатным насосом 16 подаётся через регенеративный подогреватель 15 в деаэратор 5. В подогревателе 15 температура конденсата повышается за счёт теплоты пара, отбираемого из турбины. Это позволяет уменьшить расход топлива в котле и повысить экономичность электростанции. В деаэраторе происходит деаэрация - удаление из конденсата растворённых в нём газов. Одновременно бак деаэратора представляет собой ёмкость для питательной воды котла.

Из деаэратора питательная вода питательным насосом 14 подаётся в котёл. Таким образом замыкается технологический пароводяной цикл преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата.