Проектирование компрессорной станции

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.

- воздухозаборник

- фильтр

- компрессор

- концевой охладитель

- водомаслоотделитель

- обратный клапан

- воздухосборник

- 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°С.

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.

-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; η_из - изотермический КПД; η_м - механический КПД; η_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 ω_к, =1 м/с.

 количество ячеек 3.

 количество ячеек 4.

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°С. 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°С, 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 ω_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;

σ - коэффициент поверхностного натяжения для воды;

 - плотность воздуха при 0,9 МПа;

ρ_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 - 273х7 мм с условным проходом 250 мм.

Выбираем трубопровод по Гост 8734-75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру - 325х9 мм с условным проходом 300 мм.

Выбираем трубопровод по Гост 8734-75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру - 426х10 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 - 219х7 мм с условным проходом 200 мм.

Выбираем трубопровод по Гост 8734-75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру - 273х7 мм с условным проходом 250 мм.

Выбираем трубопровод по Гост 8734-75 с ближайшим большим сечением по внутреннему диаметру - 325х9 мм с условным проходом 300 мм.

Список использованной литературы

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

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