- •Системы снабжения предприятий сжатым воздухом
- •"Технологические энергоносители
- •Часть 1
- •Введение
- •1. Общие сведения о системах производства и распределения энергоносителей
- •1.1. Общие понятия и определения
- •1.2. Функции системы прэ и методы их обеспечения
- •1.3. Функции вспомогательных элементов
- •1.4. Показатели эффективности системы
- •2. Общие сведения о Системах воздухоснабжения
- •2.1. Назначение, достоинства и недостатки систем воздухоснабжения
- •2.2. Структура и схемы систем воздухоснабжения
- •3. Характеристика потребителей сжатого воздуха
- •3.1. Области применения сжатого воздуха и энергоемкость его производства
- •3.2. Классификация потребителей
- •3.3. Параметры потребляемого сжатого воздуха
- •4. Режимы воздухопотребления
- •4.1. Определение нагрузок на компрессорную станцию
- •4.1.1. Виды нагрузок
- •4.1.2. Укрупненный метод определения нагрузок на кс
- •4.1.3. Расчетный метод определения нагрузки на кс
- •4.2. Выбор типа, типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции (кс)
- •5. Оборудование и схемы компрессорных станций систем воздухоснабжения
- •5.1. Общие сведения о компрессорном оборудовании
- •5.1.1. Классификация нагнетательных установок и области их применения
- •5.1.2. Поршневые компрессоры
- •5.1.3. Турбокомпрессоры
- •5.2. Технологические схемы компрессорных станций
- •5.2.1. Общие сведения о схемах
- •5.2.2. Технология получения сжатого воздуха на поршневой компрессорной установке
- •5.2.3. Технология получения сжатого воздуха в турбокомпрессорной установке
- •6. Основы теории компрессорных машин
- •6.1. Основные показатели работы (параметры) компрессорных машин
- •6.1.1. Производительность (подача)
- •6.1.2. Удельная работа сжатия
- •6.1.3. Развиваемое давление
- •6.1.4. Термодинамические кпд компрессора
- •6.1.5. Эксергетический кпд
- •6.1.6. Мощность компрессора
- •6.2. Ступенчатое сжатие и его расчет
- •6.2.1. Ступенчатое сжатие в поршневых компрессорах (пк)
- •6.2.2. Ступенчатое сжатие в турбокомпрессорах (тк)
- •6.3. Работа лопаточных машин
- •6.3.1. Основное уравнение турбомашин (уравнение Эйлера) и его анализ
- •6.3.2. Основные свойства турбокомпрессоров
- •7. Основные характеристики компрессоров
- •7.1. Характеристики объемных машин
- •7.2. Характеристики турбокомпрессоров
- •7.2.1. Теоретические характеристики
- •7.2.2. Действительные характеристики тк и их свойства
- •7.3. Определение рабочих параметров компрессорных машин по характеристикам
- •7.3.2. Рабочие параметры объемных машин (на примере пк)
- •7.3.3. Рабочие параметры турбокомпрессоров. Помпаж
- •7.4. Пересчет характеристик турбокомпрессора на другие условия работы
- •7.4.1. Задачи пересчета характеристик
- •7.4.2. Пересчет характеристик тк при изменении начальной температуры
- •7.4.3. Пересчет характеристик тк при изменении частоты вращения ротора
- •8. Регулирование работы компрессорных установок
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Регулирование поршневых компрессоров
- •8.2.1. Регулирование изменением частоты вращения коленчатого вала компрессора
- •8.2.2. Полный или частичный отжим всасывающих клапанов
- •8.2.3. Регулирование присоединением к цилиндру дополнительного объема
- •8.2.4. Регулирование дросселированием на всасывании
- •8.3. Регулирование турбокомпрессоров
- •8.3.1. Регулирование изменением частоты вращения ротора
- •8.3.2. Регулирование тк дросселированием на всасывании
- •8.3.3. Регулирование дросселированием на нагнетании
- •8.3.4. Регулирование поворотом входных направляющих лопаток
- •8.3.5. Регулирование поворотом лопаток диффузора
- •9. Приводы компрессоров
- •9.1. Привод поршневых компрессоров
- •9.2. Привод турбокомпрессоров
- •10. Вспомогательное оборудование компрессорных станций
- •10.1. Загрязнения атмосферного воздуха
- •10.2. Способы очистки воздуха и классификация воздухоочистительных устройств
- •10.3. Основные показатели воздушных фильтров
- •10.4. Влаго- и маслоотделители
- •10.5. Воздухосборники (ресиверы)
- •10.6. Теплообменники (то) компрессорных установок
- •11. Компоновка компрессорных станций
- •11.1. Типы компоновок
- •11.2. Машинный зал, размещение оборудования
- •12. Осушка сжатого воздуха
- •12.1. Способы осушки воздуха
- •12.2. Термодинамические основы осушки охлаждением
- •12.3. Установки для осушки воздуха охлаждением
- •12.4. Адсорбционный способ осушки
- •13. Транспортирование сжатого воздуха
- •13.1. Трубопроводы компрессорной станции
- •13.2. Потери энергии при транспортировке сжатого воздуха
- •13.3. Аэродинамический расчет воздухопровода
- •13.4. Конструкции воздушных сетей
- •14.Повышение эффективности работы систем воздухоснабжения
- •14.1. Повышение работоспособности сжатого воздуха его нагревом перед использованием
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Часть 1
- •420066, Казань, Красносельская, 51
- •420066, Казань, Красносельская, 51
4.2. Выбор типа, типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции (кс)
Различают установленную, рабочую и резервную производительности компрессорной станции.
Рабочая производительностьКС, м3/мин, – сумма номинальных производительностей всех компрессоров станции, за исключением резервных.
Резервная производительность, м3/мин, – сумма номинальных производительностей резервных компрессоров данной КС.
Установленная производительностьКСQуст, м3/мин, – это сумма номинальных производительностей всех компрессорных машин, установленных на станции, включая резервные:
, (4.10)
где m– число компрессоров на КС;, – номинальная производительность одного (i-го) компрессора, м3/мин
Методики выбора указанных производительностей, а также количества, типов и типоразмеров компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей и графика потребления сжатого воздуха от компрессорной станции.
На КС, снабжающих большое число мелких потребителей воздухом с давлением не выше 1-1,2 МПа, обычно устанавливают однотипные агрегаты.
Опыт проектирования показал, что экономически целесообразно размещать на КС: поршневые (ПК) или винтовые компрессоры (ВК), если Qм.д400 м3/ч, и центробежные (ЦБК) или осевые нагнетатели (ОК) приQм.д400 м3/ч.
Считается достаточно надежным решением устанавливать одну резервную машину при числе рабочих компрессоров праб 7.
Если на КС необходимо установить машины с разной производительностью, то резервный(е) компрессор(ы) должен(ны) иметь производительность самого крупного рабочего агрегата, т.е. (основное правило резервирования).
Если потребители не допускают снижения подачи воздуха, то рабочая производительность станции принимается равной максимально длительной нагрузке, т.е. . Если некоторое снижение подачи воздуха допустимо, то рабочая производительность обеспечивает только 75-90 % максимально длительной нагрузки, т.е.и для покрытияQм.дприходится включать резервный компрессор.
Величины Qустина КС с однотипными компрессорами зависят от числа рабочих компрессоровnраб. Покажем это на примере.
Пусть нам дан суточный график потребления сжатого воздуха в % от Qм.д. Считаем, чтоQуст=Qм.д. На КС приняты к установке однотипные агрегаты (и рабочие, и резервные).
Построим диаграмму зависимостей Qустиот числа устанавливаемых на КС рабочих машин –nраб(см. рис. 4.2):
На диаграмме справа– суточный график потребления сжатого воздуха;
слева– дана кривая изменения установленнойQусти резервнойпроизводительностей (=QустQрабприQраб=const) от числа установленных на КС рабочих компрессоров.
Из диаграммы видно, что с увеличением числа рабочих машин на КС снижается производительность единичных агрегатов Qк. Снижаются и значенияиQуст. При этом, однако, увеличиваются капитальные удельные затраты Зкап, так как стоимость двух машин больше, чем стоимость одной машины с той же производительностью. Таким образом, с увеличениемnрабстоимость рабочих компрессоров Срабрастет, а стоимость резерва Срезснижается (см. рис. 4.3). Это указывает на то, что существует вариант, когда капитальные суммарные затраты Симеют минимум.
Рис. 4.2. Зависимость установленной производительности КС от числа принятых к установке рабочих машин
В ежегодных издержках производства сжатого воздуха доминируют затраты на электроэнергиюдля привода компрессоров ина зарплатуобслуживающему персоналу. Издержки на заработную плату растут с ростомnраб. При этом издержки на электроэнергию снижаются, так как с увеличением числа агрегатов более экономичным будет регулирование производительности путем отключения и включения отдельных машин.
Рис. 4.3. Зависимости стоимостей рабочих и резервных компрессоров устанавливаемых на КС от числа принятых к установке рабочих машин
Суммируя основные составляющие приведенных затрат З, легко установить, что минимум этой суммы будет соответствовать определенному (оптимальному) числу рабочих компрессоров –.
Опыт проектирования и эксплуатации показал, что оптимальное число рабочих машин составляет: на КС с поршневыми компрессорами шт.; на КС с турбокомпрессорамишт. Точное число зависит от уровня тарифов на электроэнергию и заработной платы в том или ином регионе и может быть установлено только на основании технико-экономического сравнения вариантов.
Установив оптимальное количество рабочих компрессоров, определяют оптимальную производительность одной машины , м3/мин:
, (4.11)
по каталогу выбирают компрессор с производительностью, близкой к оптимальной.
Для крупных потребителей, работающих по индивидуальному графику (доменная печь, воздухоразделительная установка и т.п.), как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения от ЦБК или ОК. В этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором.
Контрольные вопросы
1. Что называют нагрузкой компрессорной станции?
2. Какие нагрузки КС называют максимально длительными и максимально возможными?
3. Что представляет собой укрупненный метод определения нагрузки КС?
4. В каком случае используется расчетный метод определения нагрузки?
5. Как выбирается рабочая производительность компрессорной станции?
6. Как формулируется основное правило резервирования компрессорных машин?
7. Как выбирается тип нагнетателей, принимаемых к установке на компрессорной станции?
8. Как выбирается оптимальное число рабочих компрессорных машин на КС с поршневыми и центробежными нагнетателями?
9. Какое соотношение принимают обычно между числами рабочих и резервных компрессоров на КС при установке на ней однотипных машин?
10. Какой расчет позволяет окончательно выбрать оптимальное количество устанавливаемых на КС рабочих машин?