Определение нагрузок на компрессорную станцию

Основной задачей при расчете воздушных компрессорных станций является расчет и выбор основного оборудования - компрессоров. Выбор типа, марки, количества и производительности компрессоров производят на основе: средней расчетной и максимально длительной нагрузок на компрессорную станцию; требуемого давления сжатого воздуха у потребителя.

Нагрузкой на компрессорную станцию Q называется расход воздуха, требуемый пневмоприемникам предприятия с учетом потерь энергоносителя при выработке, транспортировании и использовании.

Нагрузка на компрессорную станцию может быть:

 

неполной Q £ 0,5·Q_р, (4.1)

средней 0,5·Q_p < Q £ 0,75·Q_p, (4.2)

максимальной Q = Q_p, (4.3)

 

где Qp - производительность работающих компрессоров станции, м³/с.

Определяем максимальный расход воздуха всеми потребителями предприятия:

 

Q_max = Q_ср · K_max, м³/с,

 

где K_max – коэффициент максимума (K_max = 1,2 – 1,5);(4.4)

Q_max = 36,1*1,3 = 46,9 м³/с

Максимально длительную нагрузку определяем по выражению:

 

где  -0,85-0,95 – коэффициент неодновременности, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок отделения предприятия;

= 0,9*46,9=42,21 м³/с

=(0,05-1,5)*42,21=2,1105-63,315 м³/с

Определяем максимально длительную нагрузку в 1-ю смену:

 

Q = Q_max · (0,6 ÷ 0,9) (4.5)

 

Q = 64,97 · 0,8 = 51,97 м³/с

Определяем максимально длительную нагрузку во 2-ю смену:

 

Q = Q · (0,4 ÷ 0,8) (4.6)

 

Q = 51,97 · 0,8 = 41,576 м³/с

Установленную производительность компрессорной станции следует принимать такой, чтобы работающие компрессоры покрывали максимально длительную нагрузку не менее, чем на 75¸90%:

 

В = ·100% = 75¸90%,(4.7)

где В - степень покрытия максимальной нагрузки на компрессорной станции, в основную 1 смену, при выходе из строя наибольшего по производительности компрессора, %;

Q_к - производительность наибольшего компрессора, подлежащего ремонту или находящегося в резерве, м³/с.

Степень использования компрессоров для покрытия максимально длительной нагрузки во 2-ю смену определяется по зависимости:

 

P₂ = 100%,(4.8)

 

где Q_ki - любой набор сумм производительностей выбранных компрессоров станции, который минимально перекрывает максимально длительную нагрузку Q_мд во 2-ю смену, м³/с.

Возможная производительность компрессорной станции Q_кс определяется включением в работу поочередно всех комбинаций выбранных компрессорных машин.

Таким образом, из отобранных компрессоров составляются различные варианты комплектации станции основными агрегатами с последующим расчетом показателей работы.

Наилучший вариант - это 100%-ное обеспечение максимально длительной нагрузки по всем трем сменам; наиболее гибкая работа компрессорной станции при изменении нагрузки (т.е. максимальное количество возможных производительностей КС); количество выбранных компрессоров; их однотипность; технические характеристики компрессоров и т.д. Приоритетное расположение тех или иных показателей определяется для каждого конкретного предприятия в зависимости от специфики его производства, режима работы, количества смен и т.п.

Тип выбираемого компрессора зависит от конкретных условий, в которых он должен работать.

Так, например, поршневые компрессоры, сжимающие воздух от 0,5 до 100 МПа и более, производительностью до 1,7 м³/с, рационально применять в компрессорных установках производительностью до 8,5 м³/с.

Другой основной тип применяемых на КС агрегатов - это турбокомпрессоры. Турбокомпрессоры единичной производительностью от 2 до 140 м³/с целесообразно применять в компрессорных установках для создания давления сжатого воздуха от 50 кПа до 1 МПа в производствах потребляющих более 8,5 м³/с.

Если на станции устанавливаются компрессоры равной производительности, то число рабочих машин определяется как отношение максимально длительной нагрузки в 1 смену к производительности рабочего компрессора:

 

n = .(4.9)

 

Если получаемая при этом дробная часть числа меньше 0,5, то к машинам данной марки дополнительно устанавливается одна машина меньшей производительности; если больше 0,5, то все компрессоры принимаются одинаковой производительности и число машин следует брать ближайшее большее.

Производительность резервного компрессора определяют после того, как выбраны типы и производительности рабочих компрессоров, причем производительность резервного компрессора была бы максимальной производительностью.

При расчете установленной производительности компрессоров необходимо учитывать изменение нагрузки по сменам, перспективы роста нагрузок, характер предприятия и т.д.

компрессорная установка может состоять из одного или нескольких компрессоров. При периодическом расходе сжатого воздуха, когда есть возможность останавливать компрессор на профилактический ремонт без ущерба для производства, достаточно одного компрессора. В остальных случаях устанавливаются не менее двух компрессоров. Оптимальное число рабочих компрессоров на станции n = 2¸4 шт. Наибольшее число компрессорных машин на КС, как правило, не превышает 6¸8 шт.

Отбор ряда основных агрегатов для составления различных вариантов комплектации КС производится по двум параметрам: заданному расходу и давлению газообразного энергоносителя. Давление нагнетания выбранных компрессоров должно быть по возможности минимальным. В противном случае значительно возрастают непроизводительные капитальные и эксплуатационные расходы на станцию. Производительность отбираемых машин для комплектации КС может изменяться в достаточно широких пределах от 5 до 100% от максимально длительной нагрузки станции Q_мд¹

 

Таблица 4.1

№	Марка	Pнагн мПа	Qp м3/с	n шт.	B %	P2 %
1	К-250-61-5	0,882	4,25	10	90,62	93,1
2	К-345-91-1	1,37	5,92	7	84,15	95,07
3	К-350-61-2	0,736	6,17	7	87,7	91,22
4	К-500-61-2	0,736	8,5	5	80,55	99,32
5	К-500-61-1	0,882	8,75	5	82,99	96,49
6	К-3250-42-1	0,441	39,5	2	993,58	85,49

 

1) Марка К-250-61-5:

n =  = 10 шт.

%=90,62%

2) Марка К-345-91-1:

n =  = 7 шт.

3) Марка К-350-62-1:

n =  = 7 шт.

4) Марка К-500-61-2:

n =  = 5 шт.

5) Марка К-500-61-1:

n =  = 5 шт.

6) Марка К-3250-42-1:

n =  = 2 шт.

Сравниваем рассчитанные варианты комплектации КС основным оборудованием (таблица 4.1). В первую очередь сравниваем по: давлению нагнетания компрессора (оно должно быть по возможности меньше), по числу компрессоров (оптимальное количество 4ё6 шт.) и коэффициенту покрытия максимально длительной нагрузки в первую смену.

По этим параметрам оптимальным является вариант №6, который также имеет неплохую степень покрытия максимально длительной нагрузки в первую смену (В=94,93%). Поэтому выбираем вариант №6 (Марка К-1500-62-2).

Выбираем 3 компрессоров марки К-1500-62-2 с параметрами:

- производительность Q = 24,67 м³/с;

- давление нагнетания Р_нагн = 0,736 МПа;

- количество ступеней n = 6 шт.