Проектирование компрессорной станции

Проектирование компрессорной станции

Задание

компрессор фильтр воздухооладитель смазочный Для компрессорной станции, функциональная схема которой приведена на рис 1, выбрать марку и количество компрессоров, определить мощность электродвигателей для них, рассчитать воздушные фильтры, концевые воздухоохладители, водомаслоотделители, воздухосборники, воздухопроводы, расходы охлаждающей воды и смазочного масла.

Потребители сжатого воздуха: ковочные или штамповочные молоты 10,0 т — 1 шт.; 12,0 т — 2 шт.; молоты клёпальные — 6 шт.; сверлильные машины — 10 шт.; шлифовальные машины — 8 шт.; машины для резки металла — 6 шт.; винтозавёртывающие машины — 4 шт.; пескоструйные аппараты — 4 шт.

1 — воздухозаборник

2 — фильтр

3 — компрессор

4 — концевой охладитель

5 — водомаслоотделитель

6 — обратный клапан

7 — воздухосборник

8 — предохранительный клапан График безразмерного расхода сжатого воздуха потребителями Тип компрессоров — поршневые воздушные крейцкопфные с прямоугольным расположением цилиндров. Система охлаждения — оборотная. Температура охлаждающей воды, поступающей на компрессоры и концевые воздухоохладители t_в1 = 25 °C.

Привести функциональную схему компрессорной станции и график расхода сжатого воздуха потребителями в абсолютных значениях расхода. Рассмотреть и проанализировать не менее двух вариантов по марке и количеству выбранных компрессоров для покрытия заданного графика расхода и выбрать наилучший.

Решение

1. Расчётный объёмный расход воздуха:

n_i — количество однотипных потребителей воздуха;

V_i — расход воздуха потребителями каждого типа;

К_0i — коэффициент одновременности для каждой однотипной группы потребителей.

2. Рабочая производительность компрессорной станции

где К_р — коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха вследствие утечек из-за неплотностей в соединениях, арматуре, сальниках и т. п.

3. Количество и тип компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции

Проанализировав наиболее продолжительные участки графика расхода сжатого воздуха получаем 4 варианта комплектации компрессорной компрессорами.

Четвёртый вариант (50*7) является экономически не выгодным так как имеет заниженный КПД при нагрузке

Из таблицы видно, что 1-й вариант при нагрузке 24% имеет заниженный КПД, так как поставляют 100 м³/мин вместо 80, против других вариантов.

2-й вариант имеет большое число разных компрессоров и в плане надёжности проявляет себя с худшей стороны.

При остановке самого крупного компрессора, остальные должны покрывать не менее 75% потребности в сжатом воздухе Заменяем самые крупные компрессоры менее производительными и повторяем расчёт:

В плане экономичности при выходе из строя произвольного компрессора схема 50−4; 30−3; 20−1 выигрывает по сравнению со схемой 50−5; 30−2. Также она является более гибкой.

Параметры компрессоров устанавливаемых на компрессорной станции

4. Мощность электродвигателя для привода компрессоров: ВП-50/9, ВП-30/9, ВП-20/9.

где: P₁ — абсолютное давление всасывания, P₂ — абсолютное давление нагнетания; V_к — производительность компрессора при условиях всасывания; з_из — изотермический КПД; з_м — механический КПД; з_эд — КПД электродвигателя.

5. Для отчистки воздуха, поступающего в компрессор, применяем висциновый фильтр с наполнителем из колец Рашига. Для подбора, для каждого компрессора, висцинового фильтра определим необходимую площадь лобового (поперечного) сечения F_к фильтра, при условной скорости газа в фильтре щ_к, =1 м/с.

количество ячеек 3.

количество ячеек 4.

количество ячеек 6.

6. В качестве концевых воздухоохладителей при низких давлениях воздуха (менее 3 МПа) используем кожухотрубчатый теплообменник с противоточной схемой движения сред. Температура воздуха t₁ на входе в охладитель принимаем равной 170 °C. Расход воды V_кх через охладитель выбирается исходя из нормы 3,0 литра на 1 м³/мин всасываемого воздуха.

Температура охлаждающей воды t_в2 на выходе из цилиндров компрессора и концевых охладителей не должна быть выше 40 °C, а температура выходящего из охладителя сжатого воздуха t₂ не должна превышать температуру выходящей воды более чем на 20°

7. Отводимый от воздуха тепловой поток где, с_воз — удельная теплоёмкость воздуха; t₁, t₂ — температура воздуха на входе и выходе из концевого воздухоохладителя.

8. Температура воды после концевого охладителя

9. Площадь поверхности теплообмена концевого воздухоохладителя

где средняя логарифмическая разность температур греющей и нагреваемой сред

10. Полный расход масла всеми компрессорами

11. Полный расход охлаждающей воды G_в:

где расход охлаждающей воды на концевые охладители:

12. допустимая скорость воздуха щ_доп при входе в пакет жалюзей водомаслоотделителя определяется из условия устойчивости плёнки на поверхности жалюзей, при динамическом воздействии на неё.

где:

g — ускорение свободного падения;

у — коэффициент поверхностного натяжения для воды;

— плотность воздуха при 0,9 МПа;

с_в = 983,574 кг/м³ — плотность воды при 0,9 МПа

13. Объёмный расход воздуха через водомаслоотделитель при давлении нагнетания

14. Объём водомаслоотделителя

15. Объём воздухосборника рассчитывается по эмпирической формуле где V_сб — объём воздухосборника в м³

V_к — производительность компрессора в м³/мин Для сглаживания пульсаций сжатого воздуха объём воздухосборника должен быть не менее чем в 20 раз больше объёма цилиндра компрессора

16. Диаметры всасывающего и нагнетательного воздуховодов для каждого компрессора определяются по сортаменту (ГОСТ 8734−75) исходя из скоростей воздуха: во всасывающем трубопроводе 8 м/с и в нагнетательном 15 м/с.

17. Подбор диаметра трубопроводов на всасе компрессоров

Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 273×7 мм с условным проходом 250 мм.

Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 325×9 мм с условным проходом 300 мм.

Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 426×10 мм с условным проходом 400 мм.

18. Подбор диаметра трубопроводов на напоре компрессоров Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 219×7 мм с условным проходом 200 мм.

Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 273×7 мм с условным проходом 250 мм.

Выбираем трубопровод по ГОСТ 8734–75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру — 325×9 мм с условным проходом 300 мм.

Список использованной литературы

1. Н. Н. Гладышев, В. В. Филатов, Т. Ю. Короткова, В. Д. Иванов «Технологические энергоносители предприятий. (Воздухоснабжение промышленных предприятий): учебное пособие» СПбГТУРП 2008.

2. ГОСТ 8734–75 «Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент.» СтандартИнформ 2007.

3. В. В. Портнов «Воздухоснабжение промышленного предприятия. Учебное пособие» ГОУ ВПО Воронежский Государственный Технический Университет 2007.