Воздухопроводы

Воздухопроводы предназначены для передачи энергии сжатого воздуха от компрессора к месту потребления и между различными элементами пневматического привода.

Важной характеристикой воздухопровода является величина потерь энергии при транспортировании сжатого воздуха и в первую очередь потерь на гидравлическое сопротивление. Воздухопровод должен обеспечивать прохождение необходимого количества сжатого воздуха при возможно малой потере давления. Общая потеря давления от компрессора до потребителя не должна превышать 5–10% величины рабочего давления. Эта общая потеря D р равна сумме гидравлических сопротивлений прямых участков воздухопровода и местных сопротивлений (изгибов, поворотов, клапанов, регулирующих устройств и т. п.)

Приближенная величина потери давления в трубах в зависимости от их диаметра и скорости воздуха может быть определена по номограмме на рис. 1, а для резиновых шлангов – по номограмме на рис. 20.

Рис. 20. Номограмма для определения потери давления в резиновых шлангах (в правой части номограммы даны потери давления на 1 м длины шланга при давлении воздуха 4 кгс/см ²)

Величина потерь давления на местные сопротивления может быть приближенно определена по номограмме на рис. 21, если пользуясь табл. 5, заменить каждое из местных сопротивлений длиной трубопровода, эквивалентной ему по сопротивлению.

Рис. 21 Номограмма для определения потери давления на 1 м длины металлических трубопроводов

Расчет воздухопровода. Расчет воздухопровода сводится к определению гидравлических сопротивлений и диаметра его участков.

внутренний диаметр воздухопровода определяет по выражению

, м

где Q – расход воздуха, м³/сек;

w - скорость сжатого воздуха, м/сек;

ρ₀, ρ – плотность воздуха соответственно при нормальном атмосферном давлении и при давлении в воздухопроводе, кгс/см ²

При расчете величины диаметра воздухопровода обходимо исходить не из средней, а из максимальной величины расхода воздуха, если максимальный расход требуется в течение существенной части рабочего времени или если в дальнейшем предполагается увеличение потребления воздуха.

Оптимальная скорость воздуха в воздухопроводах зависит от многих факторов, в том числе от размеров и назначения воздухопровода.

В магистральных воздухопроводах в зависимо и от их протяженности, рабочего давления и расхода воздуха, затрат на укладку в эксплуатацию скорость воздуха принимается от 6 до 12 м/сек. Для предприятий с относительно малой протяженностью магистралей (до 300 м) при давлении воздуха до 6–7 кгс/см ² скорость принимается 10–12 м/сек.

Для напорных, выхлопных и других трубопроводов, соединяющих элементы пневматического привода, рекомендуемые максимальные скорости движения воздуха составляют 16–40 м/сек при давлениях от 10 до 1 кгс/см ². Меньшие значения скорости принимают при высоких рабочих давлениях. Величина наибольшего рекомендуемого расхода воздуха для напорных и выхлопных трубопроводов с внутренним диаметром от 6 до 50 мм и величина потерь давления, соответствующая этим расходам при длине трубы 10 м, приведена в табл. 6.

Уменьшение скорости воздуха при тех же величинах расходов может привести к увеличению проходных сечений воздухопроводов и пневматической аппаратуры и неоправданному увеличению размеров и веса всего пневматического привода.

Материал воздухопроводов. В зависимости от назначения и размеров воздухопроводы могут быть жесткими или гибкими.

Необходимость применения гибких воздухопроводов возникает в тех случаях, когда нужно подвести сжатый воздух к пневматическим устройствам, закрепленным на узлах и механизмах, имеющих относительное перемещение, или когда один конец может подсоединяться к разным потребителям. Гибкие воздухопроводы удобнее для монтажа, особенно в труднодоступных местах.

В качестве жестких воздухопроводов применяются трубы из черных и цветных металлов, а так же из пластических масс. Для воздухопроводов не больших диаметров обычно используют медные и латунные (до 25 мм), а также нейлоновые (15 мм) трубы. Применяются также трубы из алюминиевых сплавов и стали.

Для воздухопроводов больших диаметров используются стальные трубы, реже (при диаметрах свыше 150 мм) – чугунные. Стальные и чугунные трубы должны быть снабжены покрытием, стойки к воздействию коррозии (омеднение, смолы, лакокрасочные материалы и т. д.).

Трубы из цветных металлов не требуют специальных покрытий против коррозии и легко гнутся. Это облегчает их монтаж, однако стоимость их повышается.

В качестве гибких воздухопроводов применяют маслостойкие резинотканные шланги (рукава), нейлоновые, полиэтиленовые и полнхлорвиниловые трубки в пневматические кабели, состоящие из 17–12 трубок. Достоинством гибких воздухопроводов из синтетических материалов является их высокая стойкость против коррозии, воздействия масел и других веществ, присутствующих в сжатом воздухе; они режутся ножом, что позволяет избежать попадания в воздухопровод мелкой металлической стружки. Эти трубы легче резинотканевых шлангов примерно в пять раз и имеют меньший наружный диаметр.

Монтаж воздухопроводов. Надежность воздухопроводов зависит от соблюдения основных правил их монтажа и эксплуатации, которые рассматриваются ниже на примере заводской системы (рис. 22).

Рис. 22. Схема монтажа воздухопроводов и устройств для очистки воздуха и для отвода загрязнений

Для более равномерного воздухоснабжения потребителей магистральной межцеховой воздухопровод 12 и цеховые воздухопроводы 19 рекомендуется закольцевать. Это способствует уменьшению потерь энергии на гидравлические сопротивления, а также позволяет осуществлять ремонт и обслуживание частей воздухопровода без отключения всей системы, для чего в надлежащих местах предусматриваются вентили.

При проектировании и монтаже воздухопроводов необходимо обеспечить возможность своевременного удаления из них компрессорного масла, конденсированной воды в других загрязнений. Масло в парообразном и жидком состоянии может при определенных условиях образовать взрывчатую смесь, а с другими загрязнениями – горючие составы.

Вода может накапливаться в низких местах воздухопроводов, перед задвижками, вентилями, диафрагмами, подъемами и перемещаться в разных направлениях. В результате уменьшения живого сечения трубопроводов и бесполезного перемещения воды возрастают потери давления.

Во избежание обводнения и засорения магистральные трубопроводы следует укладывать с уклоном 0,003–0,005 как правило в направлении движения воздуха (стрелки 13, 20, 21, 28 и др.). Уклоны обеспечивают стекание загрязнений к специальным устройствам для их удаления из системы устройства устанавливаются в наиболее низких местах 22, 23, 25, 29, 30 и 31.

Чтобы вода не попадала к пневматическим устройствам, потребляющим воздух, ответвления 11, 18, 27 и другие присоединяются к магистральному воздухопроводу сверху.

При укладке воздухопроводов не допускается образование впадин во избежание скоплений воды, масла и грязи; если впадин избежать нельзя, в наиболее низких местах устанавливают устройства удаления конденсата. При расположении на воздухопроводах тяжелых устройств (клапанов, задвижек и т. п.) возле них необходимо устанавливать упоры (скобы, поддержки). Рекомендуемые расстояния между местами крепления труб приведены в табл. 10.

Одним из видов потерь энергии при транспортирования сжатого воздуха являются тепловые потери, возникающие от разности температур компрессорного и наружного воздуха. В результате охлаждения работоспособность воздуха снижается и потребление его возрастает.

Для уменьшения тепловых потерь может при меняться теплоизоляция воздухопроводов, хотя этот способ и не всегда себя оправдывает. Однако воздухопроводы рекомендуется укладывать рядом с паро- и тепловодами в общей изоляции, что способствует уменьшению тепловых потерь и выделения влаги.

После монтажа воздухопроводы или их отдельные участки подключаются к сети или к передвижному компрессору для проверки герметичности соединений и исправности запорных устройств. Проверочное давление не должно быть ниже рабочего.

Эксплуатация воздухопроводов. Большое внимание необходимо уделять борьбе с объемными потерями (утечкой сжатого воздуха), вызванными неплотностями в местах присоединения арматуры, пневматических механизмов и в запорных устройствах.

При правильной эксплуатации утечки воздуха значительно меньше обычной величины, составляющей, как было отмечено выше, 8–12%, расхода воздуха. Поэтому периодически, не реже двух раз в год, необходимо проверять воздухопровод на герметичность.

Наряду с проверками герметичности следует проверять исправность запорных устройств и все места соединений. Кроме того, рекомендуется периодически проверять величину сопротивления магистральных и цеховых воздухопроводов при наибольшем расходе воздуха и, исходя из результатов проверки производить промывку воздухопроводов.

Т а б л и ц а 3

Поиск по сайту: