Система воздухоснабжения промышленного предприятия. Учебное пособие

б) основные размеры – габаритные, установочные и присоединительные, а в случае необходимости – установочные монтажные и предельные отклонения подвижных частей;

в) вид или схему расположения штуцеров, патрубков. Над схемой необходимо сделать надпись, например: "Схема расположения штуцеров, патрубков";

г) таблицу назначения штуцеров, патрубков;

д) техническую характеристику;

е) перечень составных частей изделия.

Таблицы составных частей и штуцеров следует располагать над основной надписью чертежа.

Компоновочный чертеж

На монтажных (компоновочных) чертежах показывается размещение составных частей системы на местах их эксплуатации (на станции, в цехе и т.п.).

Они включают планы и разрезы зданий с располагаемым в них оборудованием.

Поэтому на них необходимо показывать основные строительные элементы: стены,

перегородки, несущие колонны и стойки, оконные и дверные проемы, монтажные перекрытия и крыши, лестницы, площадки и т.п.

На компоновочных чертежах наносятся габаритные и установочные размеры оборудования и помещений, указываются наименования помещений, приводятся цифровые обозначения устанавливаемого в них основного и вспомогательного оборудования. Приводится таблица перечня оборудования.

Выполнение монтажного (компоновочного) чертежа регламентируется ГОСТ

2.109-73.

Все вышеуказанные требования относятся также и к курсовым проектам,

выполненным по научно-исследовательским и экспериментальным установкам.

21

4 Пояснения к выполнению курсового проекта на тему

4.1 Этапы выполнения курсового проекта

Исходными данными к проекту являются годовая потребность в сжатом воздухе и его параметры, требуемые потребителем. Кроме того, задается суточная неравномерность воздухопотребления (графиком или коэффициентами неравномерности потребления), число часов работы системы воздухоснабжения в году, геометрическая характеристика воздушной распределительной сети.

Указываются климатические условия работы компрессорной станции (КС).

Спроектировать компрессорную станцию для снабжения силовых и технологических потребителей сжатого воздуха. Обосновать схему прокладки воздухопроводов:

кольцевую или тупиковую, оценить технико-экономические показатели процесса выработки сжатого воздуха.

В ходе проектирования последовательно решаются следующие вопросы:

1)разрабатывается принципиальная схема КС. С учетом заданных количеств задвижек, поворотов, тройников и других элементов сети составляется расчетная схема воздушной магистрали;

2)с учетом неравномерности потребления сжатого воздуха оцениваются среднечасовая Qср, максимально возможная Qм.в и максимально длительная Qм.д

нагрузки. С учетом требований к параметрам воздуха и надежности подачи устанавливается рабочая нагрузка Qр и выбираются тип, типоразмер и количество компрессоров, принятых к установке на КС. Определяются рабочая Qраб, резервная

Qрез и установленная Qуст производительности компрессорной станции;

3) устанавливаются расчетные климатические условия работы системы. При расчете максимальных нагрузок в качестве исходных параметров принимаются среднемесячные значения температуры и энтальпии атмосферного воздуха в самый теплый период года (параметр Б, приложение Г) и среднегодовое барометрическое давление в заданном регионе;

22

4)осуществляется гидравлический расчет воздушной сети. Оцениваются потери давления во вспомогательных элементах КС (система осушки и др.) и

вычисляется значение давления воздуха на выходе из компрессорной установки;

5)производится тепловой (термодинамический) расчет компрессорной установки (КУ). Для правильного выбора воздухоосушительного оборудования и элементов системы водоснабжения тепловой расчет должен осуществляться для условий самого жаркого периода года (параметр Б, приложение 4.) и в режиме максимальной нагрузки. При этом вычисляются значения потребляемой мощности,

расхода охлаждающей воды, температуры и давления воздуха между ступенями и в

конце процесса сжатия воздуха в компрессоре;

6)определяются основные технико-экономические показатели компрессорной станции: расходы электроэнергии и технической воды на каждую 1000 м3 сжатого воздуха или на каждый м3 производительности станции; эксергетический КПД.

7)осуществляется механический расчет воздуховодов;

8)подбирается вспомогательное оборудование для очистки воздуха от пыли,

влаги и масла и осушки.

9) в графической части курсового проекта выполняется компоновка компрессорной станции. Вычерчивается принципиальная схема компрессорной станции, а также чертеж какого-либо подбираемого оборудования, основного – ком-

прессора, или вспомогательного: ресивера, масловодоотделителя, фильтра,

охладителя, осушителя. Прорабатываются отдельные вопросы техники безопасности

(ограждение движущихся частей агрегатов, дополнительные выходы, наличие монтажных площадок и др.).

4.2 Методы определения нагрузок на компрессорную станцию

Воздух на предприятиях используется в качестве силового (пневмоприводы,

пневмоинструменты, оборудование КИП и др.) и технологического (ВРУ, доменные печи) сырья.

Основным отличием силового и технологического потребления сжатого

23

воздуха является режим потребления: более равномерно у технологических потребителей и периодически у силовых потребителей.

В состав системы воздухоснабжения входят:

-компрессорная станция (КС) или отдельный компрессор;

-трубопроводы или баллонное хозяйство, обеспечивающее ком-

муникационную связь с потребителем;

-вспомогательные системы (осушки и очистки);

-система распределения у потребителя.

На КС имеются устройства для забора воздуха, очистки его от пыли,

компрессоры и приводные двигатели, теплообменники, системы маслоснабжения и вспомогательное оборудование для дополнительной обработки воздуха (очистка,

осушка, изменение давления, аккумуляция).

Нагрузкой на КС называют расход воздуха, необходимый пневмоприемникам с учетом потерь. Суммарная производительность компрессоров:

где Vn – количество воздуха, полезно используемое потребителем; q– потери воздуха при выработке, транспортировке и потреблении.

В зависимости от потребности в сжатом воздухе нагрузка на КС может быть:

– неполная:

где Vрасч – установленная производительность работающих компрессоров;

–средняя:

– максимальная:

24

а) максимально длительная:

б) максимально возможная:

Максимально возможная нагрузка имеет очень кратковременный характер

(менее 30 минут) и не является расчетной величиной. Для ее покрытия включают всю установленную мощность, включая резервную.

В качестве расчетной величины используют значение максимально длительной нагрузки.

Для определения нагрузок на КС используют два метода расчета:

укрупненный, для потребителей технологического воздуха;

расчетный, для потребителей силового воздуха.

Укрупненный метод определения нагрузок на КС

Применяется для крупных потребителей сжатого воздуха, работающих в стабильном режиме.

Средняя годовая потребность в сжатом воздухе, м3/год:

где – удельный или нормативный расход воздуха на единицу продукции,

м3/ед.прод.;

П – количество выпускаемой продукции в год, ед.прод./год.

Часовая производительность, м3/час:

25

где hчас – число часов работы в год, час.

Минутная производительность, м3/мин:

V

V час , (4.8)

мин 60

Максимальная производительность, м3/мин:

где Kmax – коэффициент максимума, зависящий от типа производства;

в расчетах принимают Kmax 1,05 1,15.

Расчетный метод определения нагрузок на КС

Применяется для предприятий с большим количеством мелких потребителей.

При этом на стадии проектирования необходимо иметь данные по типам и количеству потребителей.

Все потребители разбиваются на две группы:

пневмоинструменты (ПИ) – потребители, характеризующиеся кратковременным режимом работы;

пневмооборудование (ПО) - потребители, характеризующиеся более длительным режимом работы;

4.3.1Средняя нагрузка по ПИ

Средняя нагрузка по i-группе ПИ, м3/мин:

26

где qi – паспортное потребление пневмоинструментов i-й группы, м3/мин;

n– число пневмоинструментов в группе, шт.;

Kспр – коэффициент спроса:

где Kодн – коэффициент одновременности, учитывающий

неодновременность включения в работу ПИ (прил.B);

Kзагр – коэффициент загрузки, учитывающий степень загрузки от-

дельных ПИ; врасчетах принимают Kзагр 0,85 0,95;

Kут – коэффициент утечек, учитывающий утечки в оборудовании;

в расчётах принимают Kут 1,15 1,20;

Kизн – коэффициент износа, учитывающий степень износа оборудо-

вания; врасчетахпринимают Kизн 1,05 1,30.

Средняя нагрузка всем ПИ, м3/мин:

4.3.2 Средняя нагрузка по ПО

Средняя нагрузка по i-группе ПО, м3/мин:

27

4.3.3 Средняя нагрузка на КС

Средняя нагрузка на компрессорную станцию определяется по формуле:

где Vпот – потери воздуха от утечек у подключенных, но не работающих пневмоприемников, потери в трубопроводах. Принимаются равными от 15 до 30 %

от суммарной расчетной нагрузки всех пнемоприемников:

При работе предприятия возможно односменное, сезонное или кратковременное увеличение расхода воздуха за счет включения группы крупных потребителей. Тогда расход воздуха:

28

где max Д – коэффициент, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок; в расчетах принимают max Д 0,85 0,95 (с увеличением числа цехов коэффициент max Д уменьшается).

Расчет нагрузок на КС сводится в таблицу.

4.4 Рекомендации по выбору компрессоров

Выбор типа, количества и производительности компрессоров производят на

основе:

1.Средней расчетной и максимально длительной нагрузке на компрессорную станцию.

2.Требуемого давления сжатого воздуха у потребителей.

3.Принятого способа подачи сжатого воздуха пневмоприемникам. Если пневмоприемники подключены к сети, питающейся от КС, то производительность компрессоров должна соответствовать максимально длительной нагрузке. Если пневмоприемники питаются от баллонов или воздухосборников, то производительность должна соответствовать средней расчетной нагрузке.

4.Сведений о типах и марках компрессоров, выпускаемых заводами.

29

При конечном давлении до 0,6 МПа применяются одноступенчатые компрессоры, при большем давлении - многоступенчатые. Для экономии электроэнергии и удобства эксплуатации установок в КС, работающей на один трубопровод пневмосети, рекомендуется устанавливать компрессоры, имеющие одинаковые конечные значения.

При необходимости эксплуатации пневмоприемников, требующих различного давления, вопрос выбора компрессора решается в зависимости от количества расходуемого воздуха того или иного давления, стоимости прокладки воздухопроводов.

При подборе компрессоров должны выполняться условия:

1. Общее количество компрессоров, устанавливаемых в машинном зале не должно быть более 4-х. Предельное количество компрессоров может достигать восьми, так как при этом сильно удлиняется здание станции и возникают неудобства при их обслуживании.

2. Производительность каждого компрессора в отдельности не должна быть больше производительности резервного компрессора и должна находиться в пределах допустимых границ регулирования.

3.Производительность компрессоров должна быть такой, чтобы он работал во всех сменах с высоким коэффициентом полезного действия.

4.Для выработки сжатого воздуха можно использовать только воздушные компрессоры.

5. Давление воздуха на входе в компрессор, в его всасывающем

патрубке, а также создаваемое компрессором должно соответствовать паспортным данным и обеспечивать требуемое давление у потребителя.

6.Установленная мощность электродвигателя должна быть, по возможности, минимальной.

7.Габариты компрессорной установки должны быть минимальными.

8. Желательно, чтобы стоимость эксплуатационных затрат на

1000 м3 вырабатываемого воздуха также была минимальной.

30