Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Режим воздухопотребления




3.1. Определение нагрузок на компрессорную станцию

Нагрузкой на компрессорную станцию называется расход воздуха Q, необходимый пневмоприемникам предприятия (с учетом потерь). Производительность включенных в работу компрессоров компрессорной станции должна соответствовать нагрузке в любой рассматриваемый промежуток времени.

Q=Qn+q=Qk,

где Qn - количество воздуха, полезно расходуемое пневмоприемниками в единицу времени; q - потери воздуха при выработке, транспортировании, использовании; Qk - суммарная производительность работающих компрессоров на компрессорной станции. Воздухопотребление предприятия не равняется арифметической сумме паспортных расходов воздуха пневмоприемниками, так как по условиям режима и требованиям технологии производства не все потребители воздуха могут находиться в работе. При большом количестве пневмопотребителей нагрузка на компрессорную станцию является величиной статистической и может быть определена только

с некоторой вероятностью. В зависимости от потребности в сжатом воздухе нагрузка на компрессорную станцию может быть: неполной менее 50% от установленной производительности работающих компрессоров Qp, средней от 50% до 75%от Qp, и максимальной. В свою очередь, максимальная нагрузка условно подразделяется на максимально длительную и максимально возможную: 0,75· Qp<Q<Qp -максимально длительная нагрузка; Q=Qp - максимально возможная нагрузка. Практика эксплуатации компрессорных станций показывает [4,5], что длительность максимально длительной нагрузки обычно не превышает 30 мин и покрывается она всеми работающими компрессорами, за исключением резервных и находящихся в ремонте. Максимально возможная нагрузка обычно имеет кратковременный характер, она не является расчетной величиной, для ее покрытия включают в работу всю установленную производительность (вместе с резервной). Средняя, максимально длительная нагрузки на компрессорную станцию позволяют определить установленную, рабочую и резервную производительность компрессорной станции, расходы электрической или другого вида энергии, воды и вспомогательных материалов, диаметры внутрицеховых и межцеховых трубопроводов сжатого воздуха, стоимость I м3 сжатого воздуха. Для определения нагрузок на компрессорную станцию используют два метода: укрупненный и расчетный.

 

3.I.I. Укрупненный метод определения нагрузок на компрессорную станцию.

Укрупненный или приближенный метод основан на применении средних норм удельных расходов сжатого воздуха на единицу продукции или на каждую из операций обслуживаемого процесса. К примеру, суммарный годовой расход воздуха можно по укрупненному методу определить следующим образом:

м3

где а - средний расход воздуха на единицу продукции; А 2 -годовой выпуск продукции.

Средняя нагрузка в рабочую часть года составит

максимальная нагрузка

где - годовое число часов работы оборудования; Кmax - коэффициент, учитывающий максимум потребления сжатого воздуха. Нормы удельных расходов устанавливаются опытным путем и с течением времени пересматриваются в сторону снижения. Приближенный метод находит применение при планировании и составлении проектного задания воздухоснабжения предприятия.

3.1.2.Расчетный метод определения нагрузок на КС.

На стадии выполнения проектного задания или реконструкции действующего предприятия нагрузка на компрессорную станцию находится расчетным методом. Метод требует знания типов и количества потребителей сжатого воздуха. Определение расчетных пневмонагрузок основано на применении ряда статистических коэффициентов, что позволяет с достаточной для практических целей точностью по номинальным расходам воздуха пневмоприемниками и их количеству определить средние и максимальные нагрузки цеха или завода в целом. При проведении расчета различают два типа пневмоприемников: пневмоинструменты (кратковременный режим работы) и пневмооборудование (длительный режим работы). Для расчета средней цеховой пневмонагрузки все пневмоприемники каждого типа разбиваются на n характерных групп с более или менее одинаковым режимом работы, например: пневмомолотки, сверлильные машины, обдувочные сопла и т.д. Расчет ведется за наиболее загруженную смену, обычно за первую. По каждой j - й однотипной группе пневмоприеников средний расход воздуха находится по следующим формулам: для пневмоинструмента

(3.1)

 

для пневмооборудования

(3.2)

где qi инстр, qi обор - номинальные расходы воздуха, отнесенные к условиям всасывания компрессором соответственно i - ы пневмоинструментом и i - м пневмооборудованием в рассматриваемой характерной группе; Кспрзагр·Кодн·Кизн·Кут - коэффициент спроса, учитывающий загрузку пневмоинструмента, характеризуемую коэффициентом Кзагр; одновременность работы однотипных Кодн; пневмоприемников в группе, характеризуемую коэффициентом непроизводительные потери воздуха пневмоинструментами за счет износа пневмоприемников, характеризуемые коэффициентом Кизн; потери сжатого воздуха за счет утечек в соединениях трубопроводов, арматуры и в шлангах, характеризуемые коэффициентом Кут; - коэффициент использования пневмооборудования, здесь t - время работы пневмооборудования в течение смены, Т - продолжительность смены; Кзагр показывает, какую часть от максимально возможной составляет данная загрузка пневмоприемника; Кодн - учитывает, какая часть из всех установленных пневмоприемников находится в работе. Величины перечисленных коэффициентов определяются экспериментально, на основании статистической обработки результатов исследования работы большого числа пневмоприемников, имеют статистический характер и справедливы только для данного рассматриваемого типа производства. Приведенные формулы расчета нагрузок справедливы, кроме того, при условии, что однотипные пневмоприемники работают с одинаковыми коэффициентами нагрузки, использования и износа. Коэффициентом нагрузки Кнагр называют отношение расхода воздуха при работе оборудования на неполную мощность Qнм к расходу при работе с номинальной мощностью Qм

На рис.3.1 представлен график зависимости Киспр от числа пневмоприемников, составленный по данным, расходов воздуха на судостроительных заводах [4] при Кизн = Кут =1,13 и Кнагр =1,33. Как видно из рисунка, коэффициент спроса тем меньше, чем больше однотипных групп пневмоинструментов с кратковременным режимом работы подключено к пневмосети. Средняя расчетная нагрузка по цеху определяется по формуле

(3.3)

где n - число однотипных групп; q -потери воздуха от утечек неработающих, но подключенных к пневмосети пневмоприемников.

 

Рис.3.1. Зависимость коэффициента К спр от числа пневмоприемников n

При работе предприятия вероятно односменное, сезонное и кратковременное увеличение расхода воздуха в цеху или отделении за счет включения одновременно группы крупных потребителей сжатого воздуха. Такой режим работы пневмоприемников создает максимальный расход воздуха, который определяется по формуле

Qmax=Kmax· Qср.расч ,

где Kmax - коэффициент максимума, зависящий от характера нагрузки, вероятности одновременного включения в работу большого количества пневмоприемников или перераспределения загрузки смен. Коэффициент Kmax обычно принимается равным 1,2-1,5 Большие значения Kmax относятся меньшему количеству потребителей с большими расходами воздуха при сравнительно редком включении. По значению Qmax определяются диаметры трубопроводов сжатого воздуха. Максимально длительную нагрузку определяют по формуле

(3.4)

где β - коэффициент неодновременности, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок цехов или отделений предприятия; - сумма максимальных расходов воздуха всеми потребителями предприятия, питающимися сжатым воздухом от компрессорной станции в рассматриваемый промежуток времени. В зависимости от состава и числа цехов предприятия с неодинаковыми режимами работы коэффициент β имеет различные значения от 0,85 до 0,95 и с увеличением числа цехов уменьшается. Расчет нагрузок на компрессорную станцию сводится в таблицу. Пример расчета представлен в табл. 3.1. 3.2. Выбор типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции. При проектировании компрессорных станций, различают их установленную Qуст, рабочую Qраб и резервную производительности.

 

 


 

Таблица 3.1

Пример расчета расхода воздуха пневмоприемниками завода.

 

Наименование потребителя сжатого воздуха Кол-во однотипных пневмоприемников Номинальный расход воздуха при непрерывной работе, /мин Коэффициент Средний расход Коэффициент, учитывающий потребление воздуха Максимальный расход воздуха, /мин
Использование оборудования одновременности износа загрузки утечек Пневмооборудования, /мин Пневмоинструмента, /мин Общий, /мин  
1.Сборочный цех                        
Пневмомолотки   1,4   0,6 1,12 0,7 1,1   10,86      
Пневмозубила   0,8   0,8 1,12 0,7 1,1   3,31      
Шлифовальные машины   0,3   0,7 1,12 0,7 1,1   1,81      
Сверлильные машины   1,2   0,7 1,12 0,7 1,1   7,24      
Пескоструйные сопла     0,4   1,7   1,0 10,8        
Обдувные сопла       0,77 1,2 0,7 1,1   4,98      
Итого по цеху                   39,0 1,4 54,6
2. Итого по мех цеху №1                   12,1 1,4 16,94
3. Итого по мех цеху №2                   12,2 1,4 17,08
4. Итого по мех цеху №3                     1,4  
5. Итого по кузнечному цеху                   159,3 1,4  
Итого по заводу                       332,62

 

 


Установленная производительность - сумма номинальных производительностей всех компрессоров, размещенных на станции:

(3.5)

где Qki - производительность одного компрессора, нм3 /мин;

nраб и nрез - число рабочих и резервных компрессоров на станции, ШТ.

Резервная производительность - сумма номинальных производительностей резервных компрессоров данной компрессорной станции, нм /мин. Рабочая производительность - сумма номинальных производительностей всех компрессоров станции, кроме резервных:

Q раб =Qуст-Qрез, (3.6)

Методики выбора указанных производительностей, а также количества и типоразмеров компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей, получающих сжатый воздух от данной компрессорной станции. При снабжении сжатым воздухом предприятий, потребляющих сжатый воздух с давлением не выше 1-1,2 МПа. и имеющих в своем составе множество мелких и средних разнотипных пневмоприемников, рабочая производительность компрессорной станции выбирается исходя из назначения, максимально длительной нагрузки предприятия- Qмд нм3 /мин и категорийности технологических процессов, обслуживаемых сжатым воздухом. Обычно на компрессорных станциях таких предприятий устанавливают однотипные агрегаты (поршневые - если Qмд < 400 нм3 /мин, и центробежные или осевые – если Qмд > 400 нм3 /мин). Один из устанавливаемых агрегатов является резервным. Если на станции необходимо установить агрегаты с разно производительностью, то резервный компрессор должен иметь производительность самого крупного рабочего агрегата. Если категория технологических процессов, обеспечиваемых сжатым воздухом, не допускает снижения воздухопотребления, то рабочая производительность станции принимается равной максимально длительной нагрузке предприятия

Q раб = Qмд,(3.7)

Если некоторое снижение воздухопотребления допустимо, то при прохождении максимально длительной нагрузки включается и резервный компрессор, а рабочая производительность станции обеспечивает только 75-90% максимально длительной нагрузки

Q ра б = (0,75 - 0,9) Qмд, (3.8)

Величина резервной и установленной производительности компрессорной станции с однотипными агрегатами зависит от числа компрессоре - Nраб, обеспечивающих рабочую производительность станции. Оптимальное количество рабочих и резервных компрессоров на станции определяется на основе технико-экономических расчетов, исходя из минимума приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию компрессорной станции

П=Ен·К+Э, (3.9)

Рассмотрим только основные составляющие выражения (3.9). Капитальные затраты на компрессорное оборудование, руб., являются определяющими в сумме капзатрат на компрессорную станцию и подсчитываются по выражению

(3.10)

где Куд - удельные капитальные затраты на один нормальный кубометр в минуту производительности компрессора, руб./нм3 /мин. Значение Куд для поршневых и центробежных компрессоров в ценах 1980 г. приведены на рис.3.2. Анализ выражения(3.10)и кривых на рис.3.2 показывает, что при увеличении количества рабочих агрегатов на станции снижается производительность каждого из них, а следовательно, уменьшаются единичные производительности Qрез и Qуст. Одновременно при снижении производительности компрессоре возрастают удельные капзатраты - Куд. Совместное действие снижения Q уст и увеличения Куд при возрастании числа рабочих компрессоров приводит к тому, что при каком-то определенном количестве компрессоров потребуются минимальные капитальные затраты (см. рис. 3.3). Среди ежегодных издержек производства доминирующую роль играют затраты на оплату электроэнергии, израсходованной на привод компрессоров и на зарплату обслуживающему персоналу. Количество обслуживающего персонала и издержки на его зарплату Эп возрастают с увеличением количества агрегатов на станции. Издержки на оплату потребляемой электроэнергии падают с увеличением количества агрегатов, так как в этом случае при снижении нагрузки легче регулировать производительность компрессорной станции путем выключения из работы части агрегатов (обратное влияние может оказывать незначительный рост КПД с увеличением производительности компрессора). Суммируя основные составляющие выражения (3.3) легко установить, что минимум приведенных затрат соответствует определенному числу рабочих компрессоров - (см. рис.3.3). В зависимости от тарифа на электроэнергию и уровня зарплаты в том или ином регионе, а также в зависимости от типа используемых компрессоров оптимальное число рабочих компрессоров на станции лежит в пределах =(2-4) шт. Установив оптимальное количество рабочих компрессоров, определяют оптимальную производительность единичного агрегата и по каталогам выбирают типоразмер компрессоре с производительностью Qк ближайшей к оптимальной и с требуемой степенью сжатия воздуха. При снабжении сжатым воздухом ограниченного количества потребителей, каждый из которых требует значительного расхода воздуха, изменяющегося по индивидуальному графику (доменный цех воздухоразделительная станция и т.п.), как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения от центробежных или осевых компрессоров. При этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором, а общее количество рабочих компрессоров на станции определяется числом обслуживаемых потребителей.

 


 





Рис.3.2, Удельные капзатраты в компрессорное оборудование; I - поршневые компрессоры; 2 - центробежные

 

 



Рис.3-3. Приведенные затраты в компрессорную станцию с различным количеством рабочих компрессоров.


В зависимости от состава и характеристики установок, потребляющих сжатый воздух, рабочие компрессоры, устанавливаемые на станции, могут различаться по производительности и степени сжатия. Категория обслуживаемых потребителей и их требования к надежности воздухоснабжения определяют необходимое количество резервных агрегатов на станции (один с производительностью и степенью сжатия самого крупного рабочего компрессора или несколько агрегатов). Типоразмер рабочего компрессора для каждого потребителя выбирается так, чтобы он мог обеспечить режим его работы с максимальным расходом, нм3 /мин, и давлением сжатого воздуха

Qк ≥ q·Аmax ·(1+П)/60,(3.11)

где Аmax -максимальный часовой выпуск продукции потребителем сжатого воздуха, единицы продукции/ч; q - удельный расход воздуха, н м3 /ед. продукции; П -доля потерь воздуха по тракту воздухопровода. В тоже время, при выборе компрессора учитывается и то, что он должен обеспечивать устойчивую работу и экономичность процесса сжатия при всех необходимых потребителю режимах. Если диапазон изменения требуемых потребителю режимов подачи воздуха широк, то используют компрессоры с паротурбинным приводом, а при стабильных режимах воздухе потребления - электропривод.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-18; Просмотров: 2179; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.