Определение нагрузок на компрессорную станцию.

Расчёт положения компрессорной станции.

 

При проектировании нового предприятия желательно распологать КС около больших потребителей сжатого воздуха. Координаты станции можно определить по уравнениям

 

Расчёр разветвлённой сети.

 

(смотри рис. Приложение 1).

Ведём расчёт с левой стороны:

 

 

Ведём расчёт с правой стороны:

 

 

Трубы стальные водогазопроводные ГОСТ 3262-75*

Условный проход: (мм)

6:8:10:15:20:25:32:40:50:65:80:90:100:125:150.

Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов ГОСТ 20295-8

Наружный диаметр (мм)

195:168:219:245:273:325:351:377:426:530:630:720:820

Толщина стенок: 3,0:3,5:4,0:4,5:5,0:5,5:6,0:7,0:8,0:9,0

Трубы металлические и соединительные части к ним.

Изд. стандартов М. 1978г.

 

Исходя из этого, получившиеся в расчёте диаметры трубопровода подгоняем под стандартные размеры:

Расчёт нагрузки на станцию.

При определении максимально длительной нагрузки на станцию используют формулу:

где - максимальная длительная нагрузка i-го цеха, при котором значение уравнения будет наибольшим.

z – число цехов.

 

График нагрузки на КС по сменам.

Согласно техническому заданию нагрузка распределяется по сменам следующим образом.

1 смена – 100% -

2 смена – 75% -

3 смена – 55% -

График 1. Нагрузка на КС по сменам.

Выбор компрессорных агрегатов.

Выбор компрессорных агрегатов основывается на нагрузки по сменам. При выборе типа и марки компрессоров учитывается следующие.

1. Компрессоры должны быть предназначены для сжимаемого газа.
2. Компрессоры должны иметь равные давления нагнетания.
3. Компрессоры должны быть экономичными на режимах работы цеха или станции, иметь небольшие габариты и массу.
4. Компрессоры должны обладать высокой надежностью.
5. Желательно, чтобы машины поставлялись моноблоком.
6. Компрессоры должны быть автоматизированными.

 

Выбираем 6 компрессоров 2ВМ9-63/9, один из которых резервный.

Компрессор 2ВМ9-63/9 имеет следующие характеристики.

Производительность приведенная -

Абсолютное давление всасывания -

Абсолютное давление нагнетания -

Потребляемая мощность -

Ступени автоматического изменения производительности при регулировании – 100, 75, 50, 0 %.

 

Производительность компрессорных агрегатов по сменам.

1. смена: 5 – компрессора – 100%

2. смена: 3 – компрессора – 100%
1 – компрессора – 75%

3. смена: 2 – компрессора – 100%
1 – компрессора – 75%

 

Подбираем двигатель привода компрессора.

Выбираем двигатели синхронные трехфазные серии СДК2, предназначенные для поршневых компрессоров на оппозитных базах.

Марка двигателя: СДК2-16-44-10 КУХЛ 4.

Частота вращения вара: 600 об/мин.

Мощность: 800кВт.

КПД: 93,4%.

Масса: 2460 кг.

Напряжение: 6000 В.

 

Выбор фильтров.

Выбираем ячейковые фильтры, которые изготавливаются в виде металлических кассет. Внутри кассеты укладывают фильтрующую насадку, изготовленную из винипласта. При выборе необходимой поверхности ячейковых фильтров используют формулу:

Скорость потока воздуха набегающего на ячейку.

Производительность компрессора.

 

Количество необходимых ячеек равно:

Но необходимо установить 6 ячейковых фильтров.

 

 

Выбор холодильников.

Выбираем холодильник 4ВМ10-100/8 ВОК 79,2 ср встроенным влагомаслоотделителем.

 

Выбор воздухосборников.

Необходимая емкость воздухосборника.

Выбираем воздухосборник типа B-16

Давление 0,885

Диаметр 2200 мм

Высота 7330 мм

Объём 25 м³

Масса 4950 кг

Расстояние между ресивером и компрессором м. Выбираем количество воздухосборников равное 7. Резонансные колебания газа во всасывающем трубопроводе с частотой вращения коленчатого вала вызывают снижение производительности его и увеличение индикаторной работы. Резонансные колебания в нагнетательном трубопроводе приводят к увеличению индикаторной мощности. Кроме того, резонансные колебания газа могут вызвать колебания трубопровода.

Всё это обуславливает необходимость проверки трубопровода на резонансные колебания давления газа.

Расчет резонансных колебаний см. п.22

 

Расчёт насоса.

Производительность водяного насоса системы оборотного водоснабжения равна водной нагрузке КС.

Напор создаваемый насосом:

, где

Нв – высота всасывания воды.

Нг – геодезический напор.

Нс – напор перед соплами брызгалной градирни.

Нк – потери напора воды при прохождении через охлаждающие устройства компрессора.

- потери напора при движении воды в трубопроводах системы.

Мощность необходимая для двигателей привода насосов, определяют по формуле.

- КПД насоса.

- плотность воды

Выбираем насос: К-290/30

Производительность 290

Напор 30 м

КПД 82%

Частота вращения 1450

Длинна 870

Ширина 600

Высота 590

Масса 170

Насосы размещены в подвальном помещении КС.

Выбираем количество насосов равное двум.

 

 

Пневмоблоки.

Пневматический инструмент, оборудование и друге устройства, использующие пневматическую энергию, требуют для своей работы определенное значение давления сжатого воздуха, его расход и качества в соответствии с ГОСТ 17433-80 и ГОСТ 17437-81. При выполнении этих условий обеспечивается возможность в несколько раз увеличения производительности пневмоприемников (до 4 раз) долговечность и безопасность работы с ними.

Пневматические приемники требуют для различных технологических процессов разной степени очистки сжатого воздуха, причем достигнуть ее возможно путем последовательной очистки в выпускаемых промышленностью фильтрах, осушетях и других очищающих устройствах. Для удобства использования производят соединение их в один комплекс, называемый пневмоблоками.

Вследствие того, что требование к чистоте газа со стороны пневмоприемников и технологии производства очень разнообразны, то удовлетворить их одним типом пневмоблоков невозможно. Это вызвало необходимость выпускать промышленностью многих типов пневмоблоков, отличающихся различными видами очистителей. Появились модульные устройства обеспечивающие различные функции в работе и глубину очистки сжатого воздуха.

Пнавмоблок П-Б16

Блок предназначен для подготовки воздуха пневматическим приводам и системам технологического оборудования.

Исполнение П-Б16/3 выполняет очистку сжатого воздуха от капельной влаги и твердых частиц, стабилизации значения давления газа на выходе из блока, визуальный контроль значения этого давления; удаление конденсата (ручное или автоматическое); автоматическое отключение системы от пневматической сети, выпуск сжатого воздуха из система емкостей блока по окончанию работы, подача сигнала о падении давления из блока путем замыкания электрической цепи сигнальной лампа, предохранение системы от обратного потока воздуха; насыщение сжатого воздуха, выходящего из блока смазочным маслом маслораспылителем.

ППВМ2.

ППВМ предназначено для подготовки сжатого воздуха для пневмоприводов различного назначения с повышенным требование к очистке воздуха. Оно выполняет следующие мероприятия:

1. отключение пневмопривода от пневматической сети и предотвращение обратного потока сжатого воздуха
2. предварительная очистка от твердых частиц и капельной влаги сжатого воздуха фильтрами влагоотделителями типа 1
3. автоматическое поддержание давления воздуха, выходящего из блока П-ППВМ и настройка требуемого значения давления
4. осушка сжатого воздуха
5. тонкая очистка сжатого воздуха фильтрами влагоотделителями типа 3
6. удаление конденсата
7. визуальный контроль давления выходящего из блока воздуха

ППВМ:

1. поступление сжатого воздуха для очистки в устройство
2. выходной затвор для соединения устройства с пневмосетью
3. фильтр влагоотделитель типа 2 для очистки газа от твердых и жидких частиц до диаметра 5 мкм
4. отвод сжатого воздуха после предварительной очистки в случае необходимости
5. осушитель типа П-МКО2/16
6. редукционный клапан с пружинной настройкой
7. манометр
8. фильтр влагоотделитель типа 3 с улавливанием частиц до 0,5 мкм

 

Определение нагрузок на компрессорную станцию.

 

Таблица 1. Средний расход газа, потребляемый пневмоприемником.

	Механич.	Сбор.	Литейный	Кузнечный	Терм	Цв.литьё
	0,0145	0,0145	0,0145	0,0073	0,0073	0,0073	0,0073			0,0073
	0,0196	0,0196	0,0196	0,0131	0,0131	0,0131	0,0131			0,0065
	0,0073	0,0073	0,0073	0,0073	0,0073	0,0073	0,0073			0,0073
	0,0145	0,0145	0,0145	0,0145	0,0145	0,0145	0,0145			0,0073
	0,0065	0,0065	0,0065							0,0000
						0,4269	0,4269			0,1423
						0,1518	0,1518			0,0379
						0,4646	0,4646			0,0465
						0,7841	0,7841			0,2614
						0,6273	0,6273			0,0523
						0,8712	0,8712			0,0581
						0,1452	0,1452	0,1452	0,1452	0,0290
				0,7260	0,7260
	0,4066	0,4066	0,4066
	0,2323	0,2323	0,2323
				0,0465	0,0465
				0,9874	0,9874	0,4937	0,4937	0,4937	0,4937	0,4937
	0,0774	0,0774	0,0774	0,0774	0,0774					0,0000
						2,4200	2,4200			0,4840
						4,8400	4,8400			0,4840
						5,4450	5,4450			0,5445
						1,1616	1,1616			0,2323
						0,8131	0,8131			0,2710
						0,8131	0,8131	0,2710	0,2710	0,2710
								1,3416	1,3416
								4,8013
								2,4006
						0,1549	0,1549	0,1549	0,1549	0,0774

 

 

Таблица 2. Максимальная возможная производительность,
потребляемая пневмоприемником.

	Механич.	Сбор.	Литейный	Кузнечный	Терм	Цв.литьё
	0,9680	0,9680	0,9680	0,4840	0,4840	0,4840	0,4840			0,4840
	1,3068	1,3068	1,3068	0,8712	0,8712	0,8712	0,8712			0,4356
	0,4840	0,4840	0,4840	0,4840	0,4840	0,4840	0,4840			0,4840
	0,9680	0,9680	0,9680	0,9680	0,9680	0,9680	0,9680			0,4840
	0,4356	0,4356	0,4356							0,0000
						1,4230	1,4230			0,4743
						1,8973	1,8973			0,4743
						5,8080	5,8080			0,5808
						0,8712	0,8712			0,2904
						6,9696	6,9696			0,5808
						8,7120	8,7120			0,5808
						2,4200	2,4200	2,4200	2,4200	0,4840
				2,4200	2,4200
	6,7760	6,7760	6,7760
	3,8720	3,8720	3,8720
				0,7744	0,7744
				1,6456	1,6456	0,8228	0,8228	0,8228	0,8228	0,8228
	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744					0,0000
						2,4200	2,4200			0,4840
						4,8400	4,8400			0,4840
						7,2600	7,2600			0,7260
						2,9040	2,9040			0,5808
						2,0328	2,0328			0,6776
						1,1616	1,1616	0,3872	0,3872	0,3872
								1,3552	1,3552
								7,7440
								3,8720
						1,5488	1,5488	1,5488	1,5488	0,7744

 

 

Таблица 3. Максимально длительная нагрузка

	Механич.	Сбор.	Литейный	Кузнечный	Терм	Цв.литьё
	0,7744	0,7744	0,7744	0,3872	0,3872	0,3872	0,3872			0,3872
	1,0454	1,0454	1,0454	0,6970	0,6970	0,6970	0,6970			0,3485
	0,3872	0,3872	0,3872	0,3872	0,3872	0,3872	0,3872			0,3872
	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744	0,7744			0,3872
	0,3485	0,3485	0,3485							0,0000
						1,1384	1,1384			0,3795
						1,5178	1,5178			0,3795
						4,6464	4,6464			0,4646
						0,6970	0,6970			0,2323
						5,5757	5,5757			0,4646
						6,9696	6,9696			0,4646
						1,9360	1,9360	1,9360	1,9360	0,3872
				1,9360	1,9360
	5,4208	5,4208	5,4208
	3,0976	3,0976	3,0976
				0,6195	0,6195
				1,3165	1,3165	0,6582	0,6582	0,6582	0,6582	0,6582
	0,6195	0,6195	0,6195	0,6195	0,6195					0,0000
						1,9360	1,9360			0,3872
						3,8720	3,8720			0,3872
						5,8080	5,8080			0,5808
						2,3232	2,3232			0,4646
						1,6262	1,6262			0,5421
						0,9293	0,9293	0,3098	0,3098	0,3098
								1,0842	1,0842
								6,1952
								3,0976
						1,2390	1,2390	1,2390	1,2390	0,6195

 

 

Формулы для определения нагрузки на компрессорную станцию.

 

Для определения нагрузки на КС, для начала, необходимо определить средний расход газа, потребляемый к-ым пневмоприёмником, установленным в цехе. Так как нам известная технология определения на данном предприятии, то есть количество инструментов, количество воздуха, потребляемого инструментом.

Где k – количество видов пневмоприемником в цехе,

– количество инструментов k-го наименования в цехе, ед,

– потребление воздуха в единицу времени k-ым пневмоприемником,

- коэффициент спроса.

Значение находиться в каталогах завода-изготовителя пневмориемника.

Значение определяют из уравнения

Где - коэффициент загрузки пневмоприёмника,

- коэффициент утечки,

- коэффициент износа,

- коэффициент использования.

 

Коэффициент загрузки учитывает степень использования мощности пневмоприёмника по отношению к номинальной мощности нового пневмоприёмника при расчетном режиме .

- на крупносерийном производстве

- на мелкосерийном производстве

Коэффициент утечек учитывает массовые потери воздуха на участке присоединения инструмента к сети. Он представляет собой отношение расхода газа при входе в пневмоприемник к расходу его при выходе из сети

Значение у пневматических инструментов колеблется от 1,05 до 1,1. Для пневматического оборудования, которое подсоединяется к сети металлическими трубами, изменяется от 1 до 1,05, так как утечки значительно меньше.

Коэффициент износа учитывает утечки газа через щели подвижных и неподвижных деталей и представляет собой отношение расхода воздуха в изношенном инструменте к расходу в новом инструменте при нормальном режиме работы

Значение колеблется от 1,05 до 1,15. Если , то инструмент необходимо заменить новым. Значение для пневматического оборудования допускается до 1,5.

Оборудование это более дорогое, сложное в ремонте и трудно заменяется

Коэффициент использования является отношением времени использования инструмента в смену ко времени смены .

Значение по данным опыта для различных пневмоприёмников приведены ниже.

Наименование пневмоприёмников
Молоты свободной ковки	0,35-0,55
Молоты штамповочные	0,45-0,65
Прессы	0,55-0,75
Прессы для клёпки	0,30-0,50
Трамбовки	0,20-0,40
Вибраторы	0,30-0,50
Пескоструйные камеры	0,60-0,80
Молотки клепальные	0,06-0,14
Молотки рубильные	0,20-0,40
Формовочные машины	0,02-0,06
Пневматические подъемники	0,02-0,06
Дрели (сверлилки)	0,01-0,02
Обдувочные сопла	0,08-0,20
Пневмапатроны	0,02-0,08

 

При расчёте нагрузки в горнодобывающей промышленности (шахтные, рудничные КС) вместо коэффициента использования в коэффициент спроса подставляются коэффициент одновременности работы инструмента . Этот коэффициент показывает, что в течение какого-то времени (для пневмоприемников одна минута) столько-то инструментов будут работать одновременно. Коэффициент заменяет , если нет других данных.

n			4,5,6							30 и бол.
	0,9	0,9	0,8	0,77	0,75	0,7	0,67	0,6	0,58	0,5

 

Максимально возможная производительность, потребляемая пневмоинструментом.(), находится как отношение среднего расхода газа, потребляемого k-ым пневмоприёмником, установленным в цехе() к коэффициенту

Максимально длительная нагрузка, находится как

Пример расчёта таблиц 1,2,3 (на примере механического цеха 1):

1. Сверлильная пневматическая машина.

 

2. Сверлильная пневматическая машина.

3. Сверлильная пневматическая машина.

4. Шлифовальная пневматическая машина.

5. Шлифовальная пневматическая машина.

6. Пневмопатроны.

7. Пневмопатроны.

8. Сопла для удаления стружки.