Компресорні станції

 

 

 

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Факультет технічних систем та енергоефективних технологій

Кафедра технічної теплофізики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Індивідуальна робота

на тему: «РОЗРАХУНОК І ВИБІР ОБЛАДНАННЯ СИСТЕМИ ПОВІТРОПОСТАЧАННЯ ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА»

з курсу «Компресорні станції»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав          Прокоф’єв В.В.

Група          ХК–01

Варіант          П–1b

Викладач          Бондаренко Г.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суми 2014

Зміст

      С.

Додаток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вихідні данні

Шифр – П–1b:

• П – устаткування станції поршневими компресорами;
• 1 – варіант довжини ділянок трубопроводів (таблиця1.1);
• b – потреба цехів у стиснутому повітрі, коефіцієнт втрат повітря (витікання) Ку і коефіцієнт максимального споживання Кmax (таблиця 1.2).

Рисунок 1 – Схема міжцехової пневмомережі

 

Табл. 1.1 – Варіант довжини ділянок пневмомережі

Варіант	Довжини ділянок, м
	ab	bc	cd	be	ef	eg	ch
1	100	50	170	40	20	100	80

 

Табл. 1.2 – Варіант потреби цехів в стиснутому повітрі, Ку та Кmax.

Цех	Середні витрати повітря, Vі , нм3/год	Коефіцієнт втрат, Ку	Коефіцієнт макс. навант., Кmax
	b
Ливарний	2450	0,25	1,4
Механічний	2380	0,15	1,2
Складальний	750	0,15	1,3
Фарбувальний	420	0,2	1,3

 

 

2. Розрахунок потреби в стиснутому повітрі

Розрахунковою потребою цеху, ділянки в стиснутому повітрі є сума витрат повітря всіма працюючими споживачами (пневмоприймачами) і сумарних втрат повітря в трубопроводах, арматурі і непрацюючих пневмоприймачах:

,

де втрати q = Κy Vy .

Сумарні втрати повітря беруться відповідно до нормативів (10–25% від витраченої кількості повітря) Ку = 0,1–0,25.

Для Ливарного цеху:

.

Для Механічного цеху:

.

Для Складального цеху:

.

Для Фарбувального цеху:

.

Отже розрахункова потреба цехів дорівнює:

Для Ливарного цеху:

.

Для Механічного цеху:

.

Для Складального цеху:

.

Для Фарбувального цеху:

.

Сумарна потрібність цехів у стиснутому повітрі:

.

Сумарні втрати повітря:

.

Для забезпечення можливих режимів максимальних витрат повітря беруть:

.

де .

 

Для Ливарного цеху:

.

Для Механічного цеху:

.

Для Складального цеху:

.

Для Фарбувального цеху:

.

.

При визначенні максимальних тривалих витрат по заводу в цілому використання останньої формули може призвести до неоправданого завищеного результату, оскільки вірогідність того, що одночасно всі цехи заводу будуть споживати максимальну витрату, невелика. У цьому випадку рекомендується сумарну максимальну витрату обчислювати як суму максимальної витрати цеху з найбільшим споживанням повітря і середніх витрат всіх решти цехів:

.

Ця величина називається максимально тривалим навантаженням і повинна бути використана як розрахункова для заводу під час підбору компресорів.

.

Результати зведемо в таблицю 2.1.

 

Таблиця 2.1 – Результати визначення максимально тривалого навантаження (потреби) по заводу

Цех	Vi, м3/год	qi, м3/год	Vi розр ., м3/год	V і. max , м3/год	Vм. д. , м3/год
Ливарний	2450	612,5	3062,5	3430	3430
Механічний	2380	357	2737	2856	2737
Складальний	750	112,5	862,5	975	862,5
Фарбувальний	420	84	504	546	504
Разом:	6000	1166	7166	7807	7533,5

 

 

3. Розрахунок продуктивності  компресорної станції

Метою даного розрахунку є вибір типу і кількості компресорів, який задовольняє потреби заводу в стиснутому повітрі. Вибір здійснюється за допомогою таблиць 1 і 2 додатку А відповідно до заданого варіанта типу компресора (поршневий).

Вибір продуктивності компресорів проводиться виходячи із заданого навантаження на станцію (максимально тривалої продуктивності Vм.д). При цьому розглядаються декілька варіантів підбору компресорів з різною їх одиничною продуктивністю.

Результати варіантного розрахунку продуктивності компресорної станції зводяться в таблицю 2.2.

 

Таблиця 3.1 – Розрахунок продуктивності компресорної станції

Показник	Варіант
	I	II	III
Тип компресорів	2ВМ10–63/9	ВП–50/8 5ВП–30/8	2ВМ10–63/9 ВП–50/8 ВУ–22/16
Максимально тривале навантаження на КС, м3/хв	125,6
Продуктивність одиничного компресора, м3/хв	63	50 та 30	63, 50 та 22
Кількість компресорів, шт.	2	3	3
Продуктивність робоча, м3/хв	126	2×50+30= 130	63+50+22= 135
Коефіцієнт завантаження	125,6/126= 0,9968	125,6/130= 0,97	125,6/135= 0,93
Продуктивність резервного компресора, м3/хв	63	50	63
Установлена продуктивність, м3/хв	3×63=189	3×50+30= 180	2×63+50+22= 198
Загальна кількість компресорів, шт.	3	4	4
Забезпечення максимальної продуктивності	126/125,6= 1,003	130/125,6= 1,04	135/125,6= 1,07
Об’єм ресивера, м3	20	20	20

 

Для кожного варіанта проводиться визначення встановленої і резервної продуктивностей компресорної станції.

Установлена продуктивність КС являє собою суму номінальних продуктивностей усіх компресорів, установлених на станції, включаючи резервні:

,

 

де – номінальна продуктивність компресора по всмоктуючому повітрю, м3/хв (паспортна);

    – продуктивність компресорів, які знаходяться у резерві, м3/хв.

Покриття максимального навантаження на КС при виході із ладу найбільшого за продуктивністю компресора, %:

,

де – продуктивність найбільшого компресора, який підлягає ремонту або знаходиться у резерві, м3/хв.

У машинному залі КС необхідно встановлювати 3–4, але не більше 8 компресорних агрегатів, включаючи резервні.

Продуктивність резервного компресора визначають після того, як вибрані типи і продуктивність робочих компресорів; при цьому необхідно, щоб продуктивність резервного компресора була максимальною.

За необхідності мати на КС 100% резерв число встановлених на станції компресорів m повинно дорівнювати:

,

тобто така кількість компресорів, яка при виході із ладу одного компресора забезпечує споживачів стиснутим повітрям на 100%.

Підібрати ресивер

.

Остаточний варіант вибирається із таких міркувань:

1 Величина коефіцієнта навантаження повинна бути близька до одиниці:

.

2. Ступінь забезпечення максимальної продуктивності:

.

3. Мінімальної установленої продуктивності .

Так, у прикладі, наведеному в табл. 3, кращим варіантом за коефіцієнтом завантаження є варіанти І і ІІ (К1=0,9968 і 0,97 відповідно). Віддавати перевагу необхідно варіанту ІІ з таких причин:

• установлена потужність в цьому випадку на 4,8 % менше (відповідно і витрата електроенергії);
• менша одинична продуктивність компресорів забезпечує маневреність у переключенні компресорів при зменшенні споживання повітря (тобто вища ступінчастість регулювання).

 

4. Графоаналітична оцінка ефективності варіантів підбору компресорів КС

Взяти ступінчастий графік добового навантаження КС, виходячи із такого графіка сумарного споживання цехами:

• ливарний – 3-змінна робота;
• механічний – 2-змінна робота;
• складальний – 2-змінна робота;
• фарбувальний – 1-змінна робота.

а).          б).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1 – Графіки добового навантаження КС з двома

компресорами продуктивністю V/k (a) і трьома

компресорами продуктивністю V//k (б):

Потреби цехів: 1 – ливарний; 2 – механічний; 3 – складальний; 4 – фарбу-

вальний

Порівнюючи сумарні площі заштрихованих ділянок діаграм, які характеризують втрати повітря на скидання за відсутності регулювання, вибираємо більш економічний варіант, яким є варіант з двома компресорами продуктивністю V/k (а).

За результатами порівняння п. 3–4 вибираємо остаточний варіант компоновки компресорної станції, яким є варіант І з двома компресорами, за рахунок менших втрат повітря на скидання.

 

5. Визначення витрат за ділянками мережі

Керуватися правилами: якщо вузлова точка відноситься до одного споживача, то для неї як розрахункові витрати беруться значення максимально тривалого споживання, якщо ж ця точка розгалуження на декілька споживачів (точки с, b, е), то витрату знаходимо підсумовуванням максимально тривалого споживання найбільш значного споживача і середніх розрахункових значень решти споживачів.

1) Обчислити значення  об’ємних витрат повітря по  ділянках:

.

2) Обчислити значення  масових витрат, приведених до нормальних умов: mc-d , mb-c , ma-b , використовуючи формулу:

,

де ρн=1,293 кг/м3.

 

Визначити внутрішні діаметри ділянок труб, попередньо задавшись швидкостями в них, за формулою

.

Швидкість у трубопроводах брати такою, що дорівнюю 4-12 м/с, причому чим менше діаметр труби і чим довше труба, тим менше значення швидкості.

Приймаємо, що .

Для всіх ділянок беремо середню густину стиснутого повітря, визначену для умов р = 7 кг/см2 ; tср = 20 ºС:

.

 

 

Отримані розрахункові значення діаметрів округлюється до найближчих стандартизованих значень Dy:

 

Таблиця 5.1 – Внутрішні діаметри і товщини труб

Dy	25	32	40	50	80	100	125	150	200	250	300
δ, мм	3,25	3,25	3,5	3,5	3,5	4,0	4,0	4,5	6	7	8