Дроздова Л.Г. Стационарные машины и установки

Подождите немного. Документ загружается.

135

Производительность компрессорной станции:

прпрзiиini

niор

nVVKKVnККV

∑

ут

к.с

, (8.1)

где

= 1,05…1,1 – коэффициент резерва производительности компрес-

сорной станции на неучтенных потребителей;

– средневзвешенный коэффициент одновременности работы потреби-

телей (коэффициент одновременности работы – отношение числа рабо-

тающих в данный момент потребителей к общему числу тех, которые

должны находиться в работе);

– номер группы однотипных потребителей;

– число групп однотипных потребителей;

– число однотипных потребителей;

– номинальный расход воздуха одним потребителем данной группы

при непрерывной его работе, м

/мин;

– коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха в связи с

износом потребителей;

– коэффициент загрузки, учитывающий изменение расхода воздуха

потребителями при отклонении фактической нагрузки от номинальной и

при регулировании; для комбайнов и их лебедок, бурильных и отбойных

молотков, буро-сбоечных станков, гировозов

= 1; для породо-

погрузочных машин

= 0,25; для вентиляторов местного проветривания

= 0,7; для маневровых лебедок

= 0,8;

yт

= 3 м

/мин – допустимые утечки через неплотности на 1 км магист-

рального трубопровода;

– длина магистрального воздухопровода по шахте, км;

= 0,4 м

/мин – допустимые утечки через неплотности в месте присое-

динения одного потребителя к воздухопроводу;

- число мест присоединений потребителей.

В среднем утечки воздуха на 1 км воздухопровода без деления их

на утечки в магистральном трубопроводе и в местах присоединения по-

требителей можно принимать 4…5 м

/мин.

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы потре-

бителей определяется в зависимости от средневзвешенного коэффициен-

та включения работающих потребителей

и общего числа потребите-

лей

(рис. 8.1).

136

Рис. 8.1. Коэффициент одновременности работы потребителей сжатого воздуха

Коэффициент включения определяют по формуле

∑

зiuinii

iср

KKVn

KKKVn

вi

max

. (8.2)

Коэффициент включения

отдельного потребителя (относитель-

ное машинное время его работы) принимается равным: для комбайнов, их

лебедок и вентиляторов местного проветривания – 1; для бурильных мо-

лотков – 0,65; для буросбоечных станков – 0,5; для породопогрузочных

машин и отбойных молотков – 0,4; для гировозов – 0,3; для маневровых

лебедок – 0,05.

Выбор типа и числа компрессоров производится следующим обра-

зом: при производительности компрессорной станции 200…500 м

/мин

принимают поршневые компрессоры 4М10-100/8, при 500…1000 м

/мин

– центробежные компрессоры К-250, при большей производительности –

центробежные компрессоры К-500.

Число резервных компрессоров принимают: на 1-2 работающих – 1

резервный, на 4-5 работающих – 2 резервных, на 3 работающих – 1 ре-

зервный при поршневых и 2 резервных при центробежных компрессорах.

Тип и марка компрессора выбирается по табл. 8.1, 8.2.

Давление сжатого воздуха у компрессорной станции

(МПа) ус-

танавливается как сумма давления у потребителей и потерь давления в

магистральном воздухопроводе и шлангах.

При ориентировочных расчетах:

∆Ρ

⋅

, (8.3)

137

где

– избыточное давление у потребителей, принимается равным 0,5

МПа;

∆Ρ

= 0,03 МПа – средние удельные потери давления в магист-

ральном трубопроводе;

– длина воздухопровода от компрессорной

станции до самого удаленного потребителя, км;

∆Ρ

= 0,03 МПа – сум-

марные потери давления в шлангах.

8.2. Расчет воздухопроводной сети

В соответствии со схемой вскрытия месторождения составляют схе-

му воздухопроводной сети. Точкам разветвления и концевым точкам воз-

духопровода присваивают цифровые или буквенные обозначения, разби-

вая схему на отдельные участки.

На схему наносят фактические длины участков

l ; учет сопротив-

лений в арматуре и фасонных частях трубопровода производится увели-

чением фактической длины на 10%, т.е.

фр

⋅

1,1

По формуле 8.1. определяют расходы воздуха на каждом участке и

полученные значения наносят на схему. Зная расход воздуха на участках,

по номограмме (рис. 8.2) определяют оптимальные диаметры труб

опт

зависимости от давления компрессоров

и затем выбирают стандарт-

ные трубы большего диаметра

; диаметры труб указывают на схеме.

В зависимости от расхода воздуха и давления

по номограмме

(рис. 8.3) определяют оптимальные удельные потери давления

уд

∆Ρ

(МПа/км) для всех участков сети. Умножением удельных потерь на рас-

четные длины участков получают оптимальные потери давления на этих

участках, т.е.

рудопт

⋅

∆Ρ

Для всех участков сети вычисляют скорость движения воздуха по

формуле

ср

ρπ

, (8.4)

где

= 1,293 – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м

;

–

объемный расход воздуха при нормальных условиях, м

/мин.

Потери давления

∆Ρ

на всех участках сети вычисляют по формуле

ср

Р∆ ρ

, (8.5)

138

где

– коэффициент гидравлического трения (при расчетах шахтных

воздуховодов принимают

= 0,0334);

– расчетная длина участка воз-

духопровода, м, равная сумме фактической и эквивалентной длин; экви-

валентная длина учитывает сопротивления в арматуре и фасонных частях

воздуховода и принимается равной 10% фактической длины;

– ско-

рость движения воздуха, м/с;

ср

– средняя плотность сжатого воздуха

кг/м

;

– внутренний диаметр труб, м.

Полученные значения наносятся на схему. В расчете должно быть

соблюдено условие

опт

∆Ρ

≤

∆Ρ

. При нарушении этого условия следует

применять трубы большего диаметра.

Рис.8.2. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальному диаметру

Рис. 8.3. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальным

удельным потерям

139

8.3. Расчет мощности компрессора и выбор

приводного двигателя

В качестве электропривода компрессоров применяют обычно син-

хронные двигатели, и лишь в тех случаях, когда они не подходят по мощ-

ности или по числу оборотов, применяют асинхронные двигатели.

Выбирают приводной двигатель по расчетной мощности:

из

киз

ηη

601000

⋅

, (8.6)

где

из

– работа при изотерическом сжатии, Дж;

– производитель-

ность компрессора;

из

= 0,8 - 0,75 – кпд при изотерическом сжатии;

= 0,85 - 0,95 – кпд механическое.

303,2

lqVPL

из

⋅⋅=

, (8.7)

где

,PP

- начальное и конечное давление, соответственно

,VV

- на-

чальный и конечный объем.

Мощность с учетом 10 – 20 % резерва составляет

рнр

−

по табл. 8.3 выбираем приводной электродвигатель.

8.4. Расчет и выбор охлаждения компрессоров

Расход воды на охлаждение можно установить по данным завода

изготовителя компрессоров или приближенно по средним удельным

нормам; на 1 м

воздуха: для поршневых двухступенчатых компрессо-

ров с давлением до 8 ати – 4,5 – 5,5 л/м

; для поршневых одноступен-

чатых – 1,5 – 2 л/м

; для турбокомпрессоров с давлением до 7 – 8 ати

– 5 – 6 л/м

Разность температур воды на выходе и входе в систему охлаждения

должна быть 10 – 15

при температуре нагретой воды не более 40

С.

Необходимое количество охлаждающей воды для работающих ком-

прессоров определяется по формуле

1000

⋅

, (8.8)

где

– число работающих компрессоров;

– расход воды на 1 м

сжа-

того воздуха.

140

8.5. Расчет и выбор воздухосборника

Воздухосборники представляют собой стальные цилиндрические ре-

зервуары, устанавливаемые между компрессорами и воздухопроводной се-

тью (рис. 8.4). Они служат для сглаживания колебаний давления, которое

обусловливается прерывистым характером подачи сжатого воздуха порш-

невыми компрессорами. В воздухосборнике происходит частичная конден-

сация паров воды и масла, содержащихся в сжатом воздухе.

Объем индивидуального воздухосборника определяется по формуле

QV 6,1

, (8.9)

где

– производительность компрессора, м

/мин.

Воздухосборники выбираем по табл. 8.4.

Рис. 8.4. Воздухосборник

141

8.6. Расчет и выбор фильтров

Для

очистки воздуха от пыли применяются фильтры. У небольших

компрессоров фильтр устанавливается непосредственно на всасывающем

патрубке или всасывающем трубопроводе. На компрессорных станциях

фильтры устанавливаются в специальных воздухоприемных камерах,

располагаемых у стены здания станции.

Для компрессорных станций принимаем один общий фильтр, со-

стоящий из отдельных сменных ячеек размером 500х500 мм.

Необходимая площадь фильтрации определяется по формуле:

F =

. (8.10)

Необходимое число ячеек на фильтре:

яч

, (8.11)

где

– скорость воздуха, равна 0,9 м/мин;

– площадь ячейки, м

Таблица 8.1

Техническая характеристика компрессоров типа ВП

Тип компрессора

Показатели

ВП-10/8 ВП-30/8 ВП-50/8 ВП-100/8

Производительность,

/мин

Рабочее давление, ат

Диаметр цилиндров, мм

низкого давления

высокого давления

Ход поршня, мм

Скорость вращения вала

компрессора, об/мин

Мощность на валу ком-

прессора, кВт

Масса компрессора без эл.

двигателя, кг

Основные размеры, мм

длина

ширина

высота

270

160

180

735

57,7

1550

1600

950

1550

470

295

220

500

172,5

4160

2425

1660

2650

600

350

300

375

275

7500

3700

3100

3300

100

830

490

370

187

530

20630

6855

4855

4000

142

Таблица 8.2

Техническая характеристика горизонтальных

двухступенчатых компрессоров

Тип компрессора

Параметр

Единица

измерения

1ВГ 2ВГ 55В

Производительность

Рабочее давление (не более)

Количество цилиндров

Скорость вращения вала

компрессора

Мощность электродвигателя

Скорость вращения элек-

тродвигателя

Габаритные размеры:

длина

ширина

высота

Вес компрессора

/мин

кГ/см

шт.

об/мин

кВт

об/мин

мм

кг

187

360

187

6600

6670

2450

–

100

167

625

167

6120

4425

2460

25700

100

167

590

167

6460

5200

2942

26940

Таблица 8.3

Характеристика приводов компрессора

Компрессор

Произ-

води-

тель-

ность,

/мин

Давле-

ние

возду-

ха,

кГ/см

Электродвигатель

Мощ-

ность

двига-

теля,

кВт

Ско-

рость

враще-

ния,

об/мин

160В-20/8

55В

2ВГ

В-300-2к

160В-40/8

100

Асинхронный с фазным

ротором АМ-6-128-8

То же, АК-112-8

Синхронный двигатель

СМ-136-8

Синхронный двигатель

МС-324-7/36

Синхронный двигатель

ДСК-260/24-36

Синхронный двигатель

СДК-320-333

Асинхронный двигатель

с короткозамкнутым ро-

тором ДАМСО-1410-8

155

160

146

590

625

250

310

735

750

136

167

333

730

143

Таблица 8.4

Техническая характеристика воздухосборников

Размеры воздухосборника, мм

Внутренние

диаметры, мм

Марка

воздухо-

сборника

Емкость,

нар

а б в г д е ж з

Вес,

кг

и к

Р-2

Р-3

Р-5

Р-6,5

Р-8

Р-10

Р-16

Р-20

6,5

1000

1200

1400

1600

1800

2000

3090

3180

4030

4750

4604

5600

6915

6955

2235

2980

3720

3480

4470

5900

5850

1300

1200

1300

1750

2800

2600

150

250

1000

600

800

1650

2000

1600

100

110

150

560

900

1300

1500

1770

2125

3680

4235

100

125

200

100

125

200

144

ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Задача 4.1.

Рассчитать пневматическую установку для шахты с годовой произ-

водительностью

= 1,2 млн т угля, разрабатывающую крутые пласты на

глубине 400 м. Схема воздухопроводной сети показана на рисунке 4.1. По-

рядок отработки шахтного поля – прямой.

На участках

Ι, ΙΙ

работают комбайны и по два отбойных молот-

ка, а на участках

ΙΙΙ, V

- по 11 отбойных молотков. На каждом участ-

ке, кроме того, работают два бурильных молотка, одна породопогрузочная

машина, одна маневровая лебедка и один вентилятор местного проветри-

вания.

Рис. 4.1. Схема воздухопроводной сети к примеру

Решение. 1. Производительность (м³/мин) компрессорной станции

( ) ( )

17,2(













∑++

+−∑+∑

утутпрпрпр

пiвiвiзiдiиiпi

пi

пiвiзiдiиiпiпi

IkVkпV

kkkkkkпVkkkkkпV

kсVк

где

- коэффициент сезонности, учитывающий зависимость производи-

тельности компрессорной станции от температуры всасываемого воздуха:

при

= - 10

°С,

= 0,893; при 0

°С

- 0,932; 10

°С

- 0,966; 20

°С

- 1,0; 30

°С

- 1,034; 40

°С

- 1,068. За температуру всасываемого воздуха принимают