Определение нагрузок на компрессорную станцию

Виды нагрузок

Нагрузкой на компрессорную станцию называют количество воздуха Q, м³/с (м³/мин), необходимое потребителям (с учетом потерь) в рассматриваемый промежуток времени. Она должна покрываться производительностью включенных в работу компрессорных машин, т.е.

Q = Q _п+ Q _пот= Q _р, (4.1)

где Q _п – количество воздуха полезно расходуемое потребителем; Q _пот – потери воздуха при выработке, транспорте и использовании (утечка, продувка и т.п.); Q _р – суммарная производительность работающих компрессоров на КС.

Нагрузка может быть:

неполной, т.е. когда нагрузка на станцию Q £0,5 Q _р;

средней, когда 0,5 Q _р< Q <0,75 Q _р;

максимальной, это когда Q >0,75 Q _р.

В свою очередь максимальную нагрузку на КС условно подразделяют:

на максимально длительную Q = Q _м.д, если Q _р> Q >0,75 Q _р;

на максимально возможную Q = Q _м.в, если Q ³ Q _р.

Максимально длительная нагрузка покрывается всеми работающими компрессорами, за исключением машин находящихся в резерве и планово-предупредительном ремонте. Продолжительность максимально длительной нагрузки не превышает обычно 20-30 минут.

Для покрытия максимально возможной нагрузки включаются все, даже резервные компрессоры. Эта нагрузка имеет кратковременный характер. Она не является расчетной величиной.

Если известны значения средней, максимально длительной и максимально возможной нагрузок, то можно определить установленную Q _уст, рабочую Q _раб и резервную Q _рез производительности компрессорной станции. Это, в свою очередь, позволяет рассчитать расходы электроэнергии, воды и других вспомогательных материалов при производстве сжатого воздуха. Можно определить диаметры воздухопроводов, оценить стоимость 1000 м³ сжатого воздуха, т.е. получить все необходимые для проектирования КС показатели.

Для определения нагрузок на компрессорную станцию используют два метода: укрупненный и расчетный.

 

4.1.2. Укрупненный метод определения нагрузок на КС

Этот метод основан на применении средних норм удельных расходов сжатого воздуха на единицу продукции или на каждую из операций технологического процесса.

По этому методу суммарный годовой расход воздуха Q _г, м³/год, можно определить как

Q _г=aП_г, (4.2)

где a – средний удельный расход воздуха (на единицу продукции), со временем пересматривается в сторону уменьшения; П_г – годовой выпуск продукции в соответствующих единицах.

По годовому расходу можно оценить среднечасовую нагрузку Q _ср, м³/ч, компрессорной станции в рабочую часть года:

, (4.3)

где t_раб.г – годовое число часов работы оборудования.

Максимальная нагрузка Q _max, м³/ч, по этому методу определяется, как:

Q _max= k _max ×Q _ср, (4.4)

где k _max =1,2-1,5 – коэффициент, учитывающий максимум потребления воздуха. Он берется из опыта работы аналогичных предприятий и с течением времени пересматривается в сторону снижения. Большие значения k _max относятся к меньшему количеству потребителей с большими расходами воздуха при сравнительно редком включении.

Приближенный метод находит применения при перспективном проектировании нового предприятия и составлении проектного задания на разработку системы воздухоснабжения.

 

4.1.3. Расчетный метод определения нагрузки на КС

Расчетный метод определения нагрузки на КС используется на стадии проектирования или реконструкции действующего предприятия. Он может быть применен тогда, когда известны типы и количество всех потребителей воздуха – пневмоприемников. Он основан на применении ряда статистических коэффициентов по опыту работы подобных предприятий.

Для получения среднечасовой потребности в сжатом воздухе необходимо составить почасовой суточный график потребления сжатого воздуха или, иначе, расчетный почасовой суточный график нагрузки КС. Это ступенчатая диаграмма, где расход воздуха в течение часа считается неизменным (в действительном графике так не бывает). Пример такого графика приведен на рис.4.1.

 

 

Рис.4.1. Почасовой суточный график воздухопотребления

 

 

Этот график может быть составлен на основании детального изучения, в течение каждого часа, числа включенных пневмоприемников и их загрузки в течение суток с максимальным воздухопотреблением. (Q _s – суточное воздухопотребление). Для этого все пневмоприемники разбивают на две группы:

а) пневмоинструменты – с кратковременным режимом работы, (например, пневмомолотки, пневмозубила, сверлильные машины, фортуны и др.);

б) пневмооборудование – с длительным режимом работы (дутье, пневмотранспорт, эрлифт и т.п.).

В таком случае расчетная среднечасовая нагрузка на КС Q _ср.р, м³/ч, определяется суммой:

, (4.4)

где Q _ср.ин – среднечасовой расход воздуха однотипной группой пневмоинструменов; Q _ср.об – среднечасовой расход воздуха однотипной группой пневмооборудования; m ₁ и m ₂ – количество типов инструмента и оборудования соответственно; Q _пот – потери воздуха от утечек (по статистическим данным).

В то же время:

; (4.5)

, (4.6)

где – коэффициенты спроса и использования инструментов и оборудования соответственно; – число однотипных инструментов и единиц оборудования соответственно; – паспортные расходы воздуха на единицу пневмоприемников при непрерывной их работе в номинальном режиме.

Коэффициенты находят из статистической обработки опытного хронометрирования работы пневмоприемников:

, (4.7)

где – время использования инструмента и оборудования за смену, ч; T – продолжительность смены, ч.

При работе предприятия возможны кратковременные увеличения расхода воздуха за счет включения одновременно группы крупных потребителей. Такой режим работы пневмоприемников создает максимальный расход воздуха. Его можно оценить как

, (4.8)

где - коэффициент максимума, зависящий от характера нагрузки и вероятности одновременного включения в работу большого количества пневмоприемников.

Большие значения относятся к случаю малого числа потребителей с большими расходами воздуха и сравнительно редкими включениями.

По значению Q _max определяют диаметры трубопроводов сжатого воздуха и максимально длительную нагрузку:

, (4.9)

где b=0,85-0,95 – коэффициент неодновременности включения потребителей. Он зависит от числа групп пневмоприемников с неодинаковыми режимами работы. Значение b уменьшается, если число таких групп растет.