Проектирование компрессорных установок горных предприятий. Занятие 7

Основные параметры компрессоров
Объемная производительность QВС
количество воздуха, всасываемого в компрессор в единицу времени.
QВС приводят к нормальным физическим условиям (P0 = 101325 н/м2, Т0 = 273 К):

Основные параметры компрессоров
Конечное давление P – это допустимое максимальное избыточное давление PИЗ, на котором может работать компрессор и при котором сохраняются условия безопасности.
В паспорте компрессора указывается избыточное давление, а в термодинамических расчетах пользуются абсолютным давлением Pабс:
Pабс = PИЗ + PАТМ

Основные параметры компрессоров
Объемная производительность и рабочее давление указывается в маркировке компрессора
2М10-120/8 – поршневой компрессор оппозитного типа, 2-х рядный, поршневое усилие 10 тс, производительность 120 м3/мин, избыточное рабочее давление 0,8 МПа (8 ати);
ЦК-135/8 – центробежный компрессор производительностью 135 м3/мин, избыточное рабочее давление 0,8 МПа (8 ати);
ВКМ-25/8 – винтовой компрессор маслозаполненного типа, производительностью 25 м3/мин, избыточное давление нагнетания 0,8 МПа (8 ати).

Основные параметры компрессоров
Мощность компрессоров объемного принципа действия:
Теоретическая NТ, кВт
где LТ – удельная работа компрессора при теоретическом процессе сжатия, Дж/м3; QК – производительность компрессора, м3/мин

Основные параметры компрессоров
Мощность компрессоров объемного принципа действия:
Индикаторная Ni, кВт
где ηi – индикаторный к.п.д. компрессора.
Мощность на валу (эффективная), кВт
где ηм – механический к.п.д. компрессора

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1. Расчет производительности компрессорной станции и выбор компрессоров
Производительность КС, приведенная к нормальным условиям, определяется по формуле
КС – коэффициент сезонности, зависящий от температуры всасываемого воздуха;
ϕ = 1,02…1,05 - коэффициент, учитывающий возможное повышение давления в некоторых пунктах потребления сжатого воздуха по сравнению с расчетным;
μ = 1,02…1,05 - коэффициент, учитывающий расход сжатого воздуха неучтенными механизмами;

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Vпп - доля производительности КС, расходуемая непосредственно подключенными к воздухопроводу потребителями для выполнения полезной работы;
Vпп2 - доля производительности КС, расходуемая подключенными к воздухопроводной сети пневмопотребителями с учетом повышенного потребления сжатого воздуха, связанного с утечками воздуха;
VВПС – доля производительности КС, расходуемая на преодоление сопротивления воздухопроводной сети;
VПР – доля производительности КС, расходуемая на утечки в присоединениях к магистральному воздухопроводу ввиду негерметичности конструкции соединения.

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
qi – номинальный расход сжатого воздуха потребителями i-го типа (принимается из каталогов или технических условий на пневмопотребители);
N – общее количество типов пневмопотребителей, питающихся от рассчитываемой КС;
ni – количество потребителей i-го типа, подключенных к пневмосети действующих участков (определяется проектом);
Кni – коэффициент сменности, учитывающий уменьшенное количество потребителей i-го типа, работающих в смену, по сравнению с количеством потребителей данного типа, подключенных к пневмосети действующих участков;

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Квi – коэффициент включения, учитывающий использование потребителя i-го типа во времени;
M – количество участков воздухопровода;
Bj – предельно допустимые утечки сжатого воздуха j-го участка воздухопровода;
Lj – длина j-го участка воздухопровода (согласно проекта);
v = 0,5 м3/мин – предельно допустимые утечки сжатого воздуха на одно присоединение к магистрали;
m – количество присоединений к магистрали;
Кобi – коэффициент, учитывающий степень использования оборудования i-го типа:

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Фактическая производительность КС с учетом износа компрессоров:

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2. Расчет и выбор воздухопроводов
Чтобы определить диаметр трубопровода, необходимо знать потери давления воздуха на данном участке ΔPi, связь которых с диаметром труб di устанавливается следующей зависимостью:
где λ - коэффициент гидравлического трения (для шахтных ВС λ = 0,0334);
li – приведенная длина i-го участка ВС, м;
di – диаметр i-го участка ВС, м;
vi – скорость движения воздуха на i-м участке ВС, м/с;
- плотность сжатого воздуха
(при давлении 0,4 МПа ρ = 7 кг/м3).

РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Исходя из предварительно заданных максимальной потери давления до самого удаленного участка ΔPmax и длины воздухопровода до самого удаленного воздухоприемника lmax, диаметры всех участков ВС определяются:

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ

РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Воздушные фильтры
Для очистки атмосферного воздуха перед поступлением его в цилиндры в начале всасывающего трубопровода устанавливаются фильтры коробчатые висцинового или сетчатого типа, а также ячейковые.
Площадь поверхности воздушного фильтра, м2
где WФ –скорость воздуха, проходящего через фильтр

РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Воздухосборники
Для сглаживания пульсаций давлений сжатого воздуха в поршневой компрессорной установке должны быть предусмотрены воздухосборники (буферные емкости), которые устанавливаются на фундамент вне здания КС.
Емкость воздухосборника, который выполняет также функции аккумулятора, влаго- и маслоотделителя, м3
где Q – производительность компрессора или КС, м3/мин.

КОМПОНОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ
КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
Требования, предъявляемые к компрессорным станциям:
Обеспечить при наименьшей стоимости строительства необходимую надежность, безопасность и удобство обслуживания станции при максимальной автоматизации всех процессов.
Обеспечить соблюдение требований безопасности, охраны труда, санитарных и строительных норм, технических условий и противопожарных правил и правил проектирования промышленных предприятий.

КОМПОНОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
Компрессорная станция с поршневыми компрессорами (вид в плане).