Рассчитать компрессорную станцию

Введение

Изучение дисциплины «Технологические энергоносители предпри-ятий» состоит в освоении структуры и методов функционирования систем производства и распределения различных энергоносителей: сжатого воздуха, искусственного холода, продуктов разделения воздуха, воды и топлива, а также в ознакомлении с технологическими схемами и оборудованием, ко¬торые используются при производстве и потреблении различных энерго¬носителей.
Освоение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных из курсов: «Техническая термодинамика», «Тепломассообмен», «Тепловые двигатели и нагнетатели» и «Тепломассообменное оборудование предпри-ятий». Приобретенные студентами знания служат основой для выполнения курсовой роботы.
Курсовое проектирование проводится с целью систематизации, за-крепления, расширения и контроля теоретических и практических знаний по дисциплине «Технологические энергоносители предприятий».
Задачи курсового проектирования заключаются в приобретении уме-ний самостоятельно рассчитывать потребность в энергоносителе по исход-ным данным, выбирать основное и вспомогательное оборудование, состав-лять и рассчитывать принципиальную схему энергетической станции для выработки энергоносителя, выполнять тепловые, гидравлические и конст-руктивные расчеты аппаратов и коммуникаций.
В ходе проектирования студент должен проявить свои профессио-нальные знания и творческие способности для обоснованной разработки темы задания и уметь в сжатой и наглядной форме доказать преимущества принятых им решений.
Разработка проекта в конструкторских организациях происходит в несколько этапов: эскизное, техническое и рабочее проектирование.

1. Основная часть
1.1 Функциональная схема компрессорной станции

Функциональная схема определяет общую структуру КС и способ соединения основного и вспомогательного оборудования.
Состав оборудования КС учитывает следующие особенности поршневых компрессоров:
1) прерывистая и неравномерная подача воздуха, обусловленная возвратно-поступательным движением поршня;
2) подаваемый воздух загрязнен пылью, маслом и влагой;
3) при постоянной частоте вращения вала компрессора изменение степени повышения давления воздуха практически не приводит к изменению подачи.
Функциональная схема КС с поршневыми компрессорами приведена на рисунке 2.
К основному оборудованию относится компрессорный агрегат, включающий компрессор с электродвигателем. Остальное оборудование относится к вспомогательному.

Рисунок 1 - Функциональная схема КС с поршневыми компрессорами:
1 - заборник воздуха; 2 - фильтр; 3 - компрессорный агрегат; 4 - концевой охладитель; 5 - водомаслоотделитель; 6 - обратный клапан; 7 – ресивер(возухосборник); 8 - предохранительный клапан;9 - сливные воронки


1.2 Расчет расхода сжатого воздуха

Расчетный расход сжатого воздуха на группу однотипных потребителей, нм3 /мин:

где - количество однотипных потребителей сжатого воздуха;
- средний расход воздуха потребителем каждого типа, нм3 /мин;
- коэффициент одновременности для каждой однотипной группы потребителей воздуха;
- коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха из-за износа и неплотностей в арматуре, сальниках, и утечек из воздушной сети; для пневматического оборудования принимается = 1,5 и для пневмоинструмента = 1,1-1,15;
- коэффициент использования пневмооборудования или пневмоинструмента, представляющий собой долю времени эксплуатации за смену.
Расчетный расход сжатого воздуха КС, нм3 /мин:

Максимальный возможный расход сжатого воздуха на группу однотипных потребителей, нм3 /мин:

где - коэффициент максимума; принимается = 1,2- 1,5 в зависимости от характера нагрузки и возможного одновременного включения в работу пневмоприемников.
Максимальная возможная нагрузка КС, нм3/мин:

Максимальная длительная нагрузка КС, нм3 /мин:

где - коэффициент неодновременности, учитывающий несовпадение по времени максимальных нагрузок однотипных групп потребителей, = 0,85 - 0,95.
Расчет сводится в таблицу 4.

Таблица 4- Расчет расхода сжатого воздуха
№ потребителя i Количество однотипных потребителей ni Средний расход воздуха,
Коэффициент одновременности
Коэффициент утечек
Коэффициент использования
Расчетный расход воздуха,
нм3 /мин Коэффициент максимума
Максимальный возможный расход воздуха ,
нм3 /мин:

1 10 10,0 0,7 1,15 0,75 60,375 1,2 72,45
5 9 24,0 0,76 1,15 0,7 132,149 1,2 158,579
6 2 30,0 0,9 1,15 0,7 43,47 1,5 65,205
8 3 55,0 0,9 1,15 0,5 85,3875 1,4 119,543
9 8 1,5 0,76 1,15 0,4 4,1952 1,2 5,03424
11 7 3,0 0,76 1,5 0,35 8,379 1,2 10,0548
15 15 2,0 0,6 1,5 0,5 13,5 1,2 16,2
17 3 1,2 0,9 1,5 0,3 1,458 1,4 2,0412
19 11 0,6 0,67 1,5 0,6 3,9798 1,2 4,77576
21 8 2,0 0,76 1,5 0,7 12,768 1,2 15,3216
Всего =469,2 нм3 /мин


Максимальная длительная нагрузка КС, нм3 /мин:


1.3 Построение суточного графика размерного расхода воздуха

При построении суточного графика размерного расхода воздуха используется максимальная длительная нагрузка и суточный график безразмерного расхода воздуха (рисунок). Полагаем, что V =100 % соответствует значению = 445,7 нм3/мин. Значениям V < 100 % соответствуют значения V< .
Площадь, ограниченная осью абсцисс, графиком и крайними ординатами, вмасштабе соответствует суточному расходу сжатого воздухаVсут=1125792 нм3/сут.
Vсрсут= нм3/мин.
На рисунке 3 показан суточный график размерного расхода сжатого воздуха.

Рисунок 3- Суточный график размерного расхода сжатого воздуха

1.4 Выбор компрессоров для КС

Количество установленных компрессоров:

где - количество рабочих компрессоров;
- количество резервных компрессоров.
Обычно =3-6.
Если выбраны одинаковые компрессоры с производительностью , то:

Таким образом, при прохождении максимальной длительной нагрузки включаются рабочие и резервные компрессоры.
Обычно =1.
Установленная производительность КС:

В аварийных ситуациях возможен выход из строя одного компрессора, что учитывается коэффициентом покрытия максимальной длительной нагрузки:

Значение определяется категорией технологических процессов, которые обеспечиваются сжатым воздухом.
Если категория технологических процессов не допускает снижения подачи сжатого воздуха, то = 1. Если допустимо снижение подачи воздуха, то = 0,75 - 0, 9.
При использовании на КС компрессоров разной производительности возможен выход из строя компрессора с наибольшей производительностью.
В данной работе рекомендуется рассмотреть и проанализировать не менее двух вариантов КС, использующих компрессоры различных марок и различной производительности.
Для каждого варианта рассчитываются суточные показатели режима работы КС:
коэффициент использования установленной производительности:

количество часов использования установленной производительности:

коэффициент резерва: