Средневзвешенный коэффициент включения потребителей

Кафедра горной механики и транспорта

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Эксплуатация стационарных машин

Тема: Расчет компрессорной станции

 

 

Выполнил студент (факультет, курс, группа) ГМ - 10

(фамилия, имя, отчество)

Москвичев С. В.

 

(фамилия, имя, отчество)

(уч.звание, уч.степень, должность)

Руководитель проекта: доц., к.т.н., Зотов В. В. .

 

Москва 2015 г.

Вариант № 4

Исходные данные

Таблица 1 – Технические характеристики потребителей сжатого воздуха

№ п/п	Наименование потребителей сжатого воздуха	Обозначение	Количество,	Расход воздуха (	Рабочее давление (бар),	Коэффициент загрузки,	Коэффициент износа,	Коэффициент включения,
	Очистные комбайны	ко			4,5	1,0	1,10	1,0
	Погрузочные машины	пм			5,0	0,25	1,10	0,4
	Грейферы проходческие	гп			5,6	0,38	1,15	0,45
	Скребковые конвейеры	ск			3,5	0,8	1,10	1,0
	Буросбоечные станки	бс			4,5	1,0	1,20	0,5
	Отбойные молотки	мо		1,4	4,0	1,0	1,15	0,4
	Бурильные молотки	бм		3,5	5,0	1,0	1,15	0,65
	Вентиляторы ВМП	вм		5,0	4,0	0,7	1,0	1,0
	Пневмонасосы	нп		2,5	4,0	0,8	1,05	1,0
	Скреперные лебедки	сл		2,5	5,0	0,8	1,20	0,5
	Гировозы	гв			5,5	1,0	1,15	0,3

 

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

 

Общее количество потребителей сжатого воздуха

 

= + +…+ ,

 

где , , … , – общее количество потребителей сжатого воздуха заданного типа.

 

= 6+2+2+5+1+20+8+12+10+6+1=73

 

Средневзвешенный коэффициент включения потребителей

 

= ,

 

где – номинальный расход воздуха одним потребителем i-того типа;

– количество одноименных потребителей указанного типа;

коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха из-за износа машин и механизмов;

– коэффициент загрузки;

– коэффициент включения машин и механизмов;

m – количество групп однотипных потребителей.

 

= 0,85

1.3 Графическое определение коэффициента одновременности работы

= 0,93

 

1.4 Расчетный суммарный расход воздуха потребителями

 

= ,

 

где = 1,05÷1,15 – коэффициент запаса на неучтенные потребители сжатого воздуха. Принимаем = 1,1.

 

= 1,1×0,93×618,03 = 632,25 /мин

 

1.5 Суммарная протяженность пневматической сети

 

= + +… ,

 

где + +… - протяженности отдельных участков пневматической сети в соответствии с исходными данными

 

= 11500 м

 

1.6 Величина утечек из-за не герметичности системы трубопроводов пневматической сети

 

= ,

 

где – расчетное давление сжатого воздуха;

– нормативная величина удельных потерь сжатого воздуха при расчетном давлении у потребителей 5. Принимаем = 0,003 , = 5 бар.

 

=

 

1.7 Величина утечек в пунктах потребления сжатого воздуха

 

= ,

 

где = 0,4 – нормативная величина утечек в присоединительных элементах при давлении 5 бар

 

= = 29,2

 

1.8 Расчетная производительность компрессорной станции

 

= + + = 632,25+34,5+29,2 = 695,95

 

 

2 РАСЧЕТ ПУТЕВЫХ РАСХОДОВ СЖАТОГО ВОЗДУХА

 

2.1 Расчет путевого расхода сжатого воздуха на периферийных участках пневмосети, непосредственно примыкающих к пунктам потребления

 

= + 𝑎 + ,

 

где первое слагаемое отображает расчетное потребление сжатого воздуха в соответствующем пункте его потребления.

 

= + 0,003×600 + = 154,46

= + 0,003×600 + = 30,51

= + 0,003×900 + = 33,14

= + 0,003×1000 + = 126,7

= + 0,003×1200 + = 89,53

= + 0,003×500 + = 134,86

 

2.2 Путевой расход сжатого воздуха на участках магистрального трубопровода

 

= + 𝑎 ,

 

где – путевые расходы на присоединяемых периферийных участках пневматической сети

 

= + 0,003×400 = 127,9

= + 89,53 + 1,2 = 218,6

= + 4,2 = 127,9

= + 33,14 + 4,8 = 68,5

= + 0,9 = 155,36

= + 1,2 = 582,76

= + 6,6 = 589,36

 

2.3 Результаты расчета путевых расходов

 

Таблица 2 – Путевые расходы

Обозначение участка сети	Перечень потребителей	Длина участка (м),	Количество потребителей,	Путевой расход воздуха ( ,
1-2	6ко, 2пм, 2гп, 5ск, 1бс, 20мо, 8бм, 12вм, 10нп, 6сл, 1гв			589,36
2-3	6ко, 2пм, 2гп, 5ск, 1бс, 20мо, 8бм, 12вм, 10нп, 6сл, 1гв			582,76
2-4	2ко, 1пм, 3ск			155,36
2-6	2гп, 20мо, 6сл, 1бс, 4нп			68,5
3-7	4ко, 1пм, 2ск, 8бм, 12вм, 6нп, 1гв			357,7
7-9	2ко, 1пм, 1ск, 8бм, 12вм, 6нп			218,6
9-10	2ко, 1пм, 1ск			127,9

 

 

3 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕТИ

 

3.1 Среднее давление в воздухопроводах пневматической сети

 

= + ,

 

где = 1,5 ÷ 2,0 бар – предварительно заданная максимальная потеря давления в воздухопроводах пневматической сети. Принимаем = 1,6

 

= + = 6,4 бар

 

3.2 Нормативная удельная потеря давления

 

= 0,0003 бар/м

 

3.3 По заданным путевым расходам, а также среднему давлению и нормативному значению удельных потерь давления графически определяем диаметры труб и действительные удельные потери давления на участках пневмосети. Для этого используем номограмму на рис. 4.4 [1].

 

Таблица 3 – диаметры труб и действительные удельные потери давления по участкам

Обозначение участка сети	Диаметр трубопровода (мм),	Действительные удельные потери давления на участках (бар/м),
1-2		0,00024
2-3		0,00023
2-4		0,0003
2-6		0,00021
3-7		0,00026
7-9		0,00026
9-10		0,00019

 

3.4 Полная потеря давления на участках пневматической сети

 

= 1,15

 

= 1,15×0,00024×2200 = 0,6 бар

= 1,15×0,00023×400 = 0,1 бар

= 1,15×0,0003×300 = 0,1 бар

= 1,15×0,00021×1600 = 0,39 бар

= 1,15×0,00026×1400 = 0,42 бар

= 1,15×0,00026×400 = 0,12 бар

= 1,15×0,00019×400 = 0,09 бар

 

3.5 Результаты расчетов потерь давления на участках пневматической сети

 

Таблица 4 – Результаты расчетов потерь давления

Индекс участка	,	, бар	, бар/м	, мм	, бар/м	, м	, бар
1-2	589,36	6,4	0,0003		0,00024		0,6
2-3	582,76	6,4	0,0003		0,00023		0,1
2-4	155,36	6,4	0,0003		0,0003		0,1
2-6	68,5	6,4	0,0003		0,00021		0,39
3-7	357,7	6,4	0,0003		0,00026		0,42
7-9	218,6	6,4	0,0003		0,00026		0,12
9-10	127,9	6,4	0,0003		0,00019		0,09

 

 

4 РАСЧЕТНОЕ ДАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

 

4.1 Расчетное давление компрессорной станции по максимальному рабочему давлению потребителей

 

p = + ,

 

где – суммарные потери давления в воздухопроводах от компрессорной станции до потребителя с максимальным рабочим давлением. = 5,6.

 

= + = 0,6 + 0,1 = 0,7 бар

 

p = 5,6 + 0,7 = 6,3 бар

 

4.2 Расчетное давление компрессорной станции по наиболее протяженному участку пневматической сети

 

p = + ,

 

где – рабочее давление наиболее удаленного потребителя;

– суммарная потеря давления в воздухопроводах до наиболее удаленного потребителя сжатого воздуха.

 

= = 1,33 бар

 

= 5,0 бар

 

p = 5,0 + 1,33 = 6,33 бар

 

4.3 В качестве расчетного принимаем наибольшее значение давления p = 6,33 бар.

 

5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

 

5.1 Выбор компрессоров производится по расчетной производительности и расчетному давлению р компрессорной станции. Выбор типа компрессора обычно производится на основе технико-экономического сравнения вариантов. Установлено, что при производительности компрессорной станции менее 200 целесообразны однотипные поршневые компрессоры горизонтального или прямоугольного типа с номинальной подачей от 10 до 50 . При расчетной производительности от 200 до 500 следует применять горизонтальные поршневые компрессоры 4М10-100/8 с номинальной подачей 100 . Центробежные компрессоры рекомендуется использовать вместе с некоторым количеством поршневых (25%), которые включаются в работу в периоды циклов пониженного воздухопотребления. Кроме того, поршневые компрессоры необходимы для подачи масла во внешнюю пневматическую сеть для исключения коррозии труб и оборудования. Для выбранных компрессоров необходимо указать марку и основные технические характеристики в соответствии с табл. 4.4 [1]

 

5.2 Количество компрессоров на компрессорной станции.

 

5.2.1 Исходя из указаний [1] выбираем два компрессора центробежных К-250-61-2 и два поршневых 4М10-100/8 в качестве рабочих компрессоров.

 

= 4

 

Таблица 5 – Параметры рабочих компрессоров

 

Технические параметры	К-250-61-2	4М10-100/8
Производительность,
Абсолютное давление, бар: на всасывании
на нагнетании
Частота вращения вала, об/мин
Мощность компрессора, кВт
Расход охлаждающей воды при 20º С, л/мин
Расход масла, г/час	-
Масса компрессора, кг
Электродвигатель: Марка	СТМ-1500-2	СДК2-17-26-12к
Мощность, кВт
Напряжение, В
Масса, кг
Компрессорная установка Габариты, мм: длина
ширина
высота
Диаметр воздуховода, мм: всасывающего	-
нагнетательного	-
Масса, кг

 

5.2.2 Количество резервных компрессоров.

Для обеспечения надежной работы компрессорной станции предусматриваются резервные компрессорные агрегаты, количество которых зависит от типа выбранных компрессоров. Исходя из рекомендаций по выбору резервных компрессоров предусматриваем одну резервную компрессорную установку К-250-61-2 и одну 4М10-100/8.

 

= 2

 

5.2.3 Общее количество компрессоров.

 

= + = 4 + 2 = 6

 

5.3 Количество воздухосборников на компрессорной станции.

При = 3, = 3.

 

5.4 Расчетная емкость воздухосборника

 

= 1,6 ,

 

где – подача компрессора.

 

= 1,6 = 16 м³

 

Выбор воздухосборников производим по табл. 4.4 [1]. Указываем марку и характеристики.

 

Таблица 6 – Характеристики воздухосборника

 

Технические параметры	Значения
Марка	В-16
Вместимость, м³	16,0
Внутренний диаметр, мм
Толщина стенки, мм: обечайки
днища
Масса, кг
Подача компрессора, м³/мин

 

5.5 Выбор концевых охладителей сжатого воздуха, устанавливаемых на выходе из компрессоров производится по табл. 4.8 [1]. Выбираем для центробежных компрессоров ВОК-250, для поршневых – ХК-100.

 

Таблица 7 – Характеристики концевых охладителей

 

Технические параметры	ХК-100	ВОК-250
Поверхность охлаждения, м
Избыточное давление, бар: воздуха
охлаждающей воды
Температура воздуха, ºС: на входе
на выходе
Температура воды, ºС
Масса, кг

 

5.6 Выбор фильтров для очистки всасываемого атмосферного воздуха производится по табл. 4.9 [1]. Предпочтение отдается масляным самоочищающимся фильтрам марки КТ. Компрессорная станция оборудуется двумя фильтрами, рабочим и резервным, каждый из которых должен обеспечивать расчетную производительность компрессорной станции. Указывается марка выбранного фильтра и его характеристики. Исходя из производительности компрессорной станции выбираем фильтр КТ-60.

 

Таблица 8 – Характеристики фильтра

 

Технические параметры	Значения
Марка	КТ-60
Рабочее сечение, м²	6,31
Расход воздуха, м³/мин
Количество масла, кг
Габариты, мм: толщина
длина
ширина
Масса, кг

6 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

 

6.1 Степень сжатия воздуха в ступени компрессора (а – поршневого, б – центробежного)

 

= ,

 

где и – давления на выходе и входе в компрессор.

 

а) = 3

б) = 3

 

6.2 Температура воздуха на выходе из компрессора

 

= ,

 

где = 288 К – температура атмосферного воздуха;

n = 1,2 – показатель политропы сжатия.

 

а) = 345,6 К

б) = 345,6 К

 

6.3 Удельное количество теплоты, отводимой водяной рубашкой цилиндра компрессора

 

= ( - ),

 

где k = 1,4 – показатель адиабатного сжатия воздуха;

= 0,721 кДж/(кг × К) – изохорная теплоемкость воздуха.

 

а) = 41,5 кДж/кг

б) = 41,5 кДж/кг

 

6.4 Удельная теплота, отводимая в промежуточных, последующих и концевых охладителях пневматической установки

 

= ( - ),

 

где = 1,005 кДж/(кг × К) – изобарная теплоемкость воздуха;

и – температура вначале и в конце охладителя.

 

а) = 12,5 кДж/кг

б) = 36,6 кДж/кг

 

6.5 Полное удельное количество теплоты, отводимое в компрессорном агрегате

 

= + ,

 

где и – количество ступеней и охладителей на один компрессорный агрегат, = 2, = 2.

 

а) = 108 кДж/кг

б) = 156,2 кДж/кг

 

6.6 Полное количество теплоты, отводимой системой охлаждения компрессорного агрегата в единицу времени

 

= 60 Q,

 

где = 1,2 кг/м³ - плотность воздуха;

Q – производительность компрессора.

 

а) = 777 600 кДж/ч

б) = 2 811 600 кДж/ч

 

6.7 Расчетный расход охлаждающей воды на один компрессорный агрегат

 

= ,

 

где = 4,2 кДж/(кг × К) – теплоемкость воды;

= 1000 кг/м³ - плотность воды

= 25º С, = 40º С.

 

а) = 12,3 м³/ч

б) = 44,6 м³/ч

 

6.8 Общий расход воды системой охлаждения

 

= (а) (а) + (б) (б) = 113,8 м³/ч

 

6.9 Необходимая площадь брызгальных бассейнов

 

= (0,8 ÷ 1,3) = 113,8 м²

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Гришко А. П., Шелоганов В. И. Стационарные машины и установки. Учебное пособие для вузов. – М.: МГГУ, 2004.

2. Гришко А. П. Эксплуатация стационарных машин. Методические указания. – М.: МГГУ, 2006

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Исходные данные
1 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
2 РАСЧЕТ ПУТЕВЫХ РАСХОДОВ СЖАТОГО ВОЗДУХА
3 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕТИ
4 РАСЧЕТНОЕ ДАВЛЕНИЕ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
6 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ
ЛИТЕРАТУРА