Система воздухоснабжения промышленного предприятия

Система воздухоснабжения промышленного предприятия

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА»

Пояснительная записка к курсовой работе:

“Система воздухоснабжения промышленного предприятия”

по дисциплине:

“Технологические энергоносители промышленных предприятий”

Преподаватель:

доц. к.т.н. Н.А. Курбатская

Студент гр.07-ПТЭ: Ходькина А.Е.

Брянск 2011г.

Произведен расчет системы воздухоснабжения машиностроительного завода. Определена потребность в сжатом воздухе предприятия и на основе типового проекта выбрана компрессорная станция 6(5)К-24А, производительностью 120 м3/мин. Приведен аэродинамический и прочностной расчеты сетей. Представлено описание компрессорной станции.

Введение

Сжатый воздух - один из самых распространенных энергоносителей на любом промышленном предприятии, а совокупность устройств, связанных с его обработкой и распределением, является достаточно сложной энергоемкой энергетической промышленной системой, от уровня совершенства которой зависят показатели технологических процессов, где используется сжатый воздух. В свою очередь система воздухоснабжения предназначена для централизованного обеспечения разнообразных промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров (давление, расход, температура, влажность) в соответствии с заданным графиком.

Эффективная и надежная работа системы воздухоснабжения является основной целью при проектировании, что обеспечивается:

определением достоверного воздухопотребления,

обоснованным по расходу сжатого воздуха и давлению выбором компрессорной станции,

правильной организацией транспортной сети сжатого воздуха,

обеспечением потребителей сжатым воздухом определенных параметров и в нужном количестве.

Потребность предприятия в сжатом воздухе определяется видом и объемом производства, номенклатурой выпускаемой продукции и исходного сырья, структурой цехов, особенностями технологического процесса и технической характеристикой установленного оборудования. Она представляет собой суммарное потребление сжатого воздуха всеми цехами предприятия, производством или оборудования, характеризуемое расчетными расходами сжатого воздуха. Они могут быть определены различными способами:

по нормам расхода сжатого воздуха на единицу объема или массы выпускаемой продукции,

по удельному расходу воздуха, требуемого для сжигания единицы топлива,

по нормам расхода, необходимым для работы единицы каждого оборудования.

Максимальная производительность компрессорной станции должна полностью соответствовать потребностям предприятия в сжатом воздухе, для чего

нужно сделать корректный выбор устанавливаемого оборудования, по возможности или необходимости предусмотрев резерв.

Вспомогательное оборудование компрессорной станции предназначено для обеспечения надежной работы компрессоров, подачи потребителям сжатого воздуха необходимого давления, температуры, чистоты и влажности.

Наружные сети сжатого воздуха представлены системой воздухопроводов и ответвлений. Организация коммуникаций может быть тупикового или кольцевого типа. Назначение заключается в обеспечении минимальных потерь давления при транспортировке сжатого воздуха.

Аэродинамическим расчетом сетей устанавливается давление, отпускаемое потребителю. Давление воздуха, отпускаемого от компрессорной станции, должно быть больше требуемого давления. Определяются диаметры трубопроводов магистрали и ответвлений. С помощью прочностного расчета определяются минимально возможная толщина стенок межцеховых трубопроводов.

Проектирование, строительство и эксплуатация компрессорной станции должны осуществляться с соблюдением действующих нормативов и определенных правил, выработанных практикой.

Грамотно спроектированная система предприятия позволяет сократить затраты на выработку сжатого воздуха до 30%.

I. Конструкторско-технологическая часть

. Определение потребности машиностроительного завода в сжатом воздухе

Для выбора компрессорной станции определим потребность каждого цеха машиностроительного завода в сжатом воздухе.

При определении потребности предприятия в сжатом воздухе можно выделить четыре группы потребителей.

К первой группе относятся цеха, в которых нормы расхода приведены на единицу массы объема выпуска. К таким цехам относят:

заготовительный №1,

кузнечный №2.

Ко второй группе потребителей относится механосборочный цех №3, в котором нормы расхода сжатого воздуха приводятся на единицу конкретного оборудования.

К третьей группе потребителей относится термический цех №4 с удельным расходом сжатого воздуха при сжигании 1 м3 природного газа.

К четвертой группе относятся цеха с нормой расхода сжатого воздуха на конкретный цех, а именно:

штамповочный №5,

сварочный №6,

цех металлопокрытий №7,

инструментальный №8,

малярно-сдаточный №9,

прочие цеха №10,11.

Определение потребности заготовительного цеха №1 в сжатом воздухе

Среднечасовой расход сжатого воздуха, необходимый для заготовительного цеха, м3/ч:

,

где N - общее количество видов заготовок;- удельный расход сжатого воздуха для i-го вида заготовок на 1 тонну выпускаемой продукции, м3/т;- годовой выпуск i-го вида заготовок, т/год;

Ф - годовой фонд времени по заготовительному цеху, ч/год.

Таблица 1 Нормы расхода воздуха для заготовительного цеха, м3/час

Расчетный расход сжатого воздуха для заготовительного цеха:

,

где Кэ - эксплуатационный коэффициент, учитывающий утечки сжатого воздуха в сетях, износ оборудования у потребителя, кратковременное превышение максимального расхода сжатого воздуха над среднечасовым расходом.

Определение потребности кузнечного цеха №2 в сжатом воздухе

Определяем среднечасовой расход сжатого воздуха цехом № 2 для поковок из черного металла:

Таблица 2 Нормы расхода воздуха для выпуска поковок из черного металла, м3/час

Таблица 3 Нормы расхода воздуха для выпуска поковок из цветного металла, м3/час

Среднечасовой расход сжатого воздуха для поковок из цветных металлов:

Среднечасовой расход сжатого воздуха для кузнечного цеха:

.

Расчетный расход сжатого воздуха для цеха:

.

Определение потребности механосборочного цеха №3 в сжатом воздухе

Среднечасовой расход сжатого воздуха для цеха:

,

- удельный расход воздуха i-го оборудования,;- количество оборудования i-го наименования в цехе; - коэффициент использования оборудования, учитывающий отношение времени работы оборудования за смену к продолжительности этой смены;о - коэффициент одновременности работы оборудования, учитывающий одновременное потребление сжатого воздуха однотипными видами оборудования.

Таблица 4 Нормы расхода воздуха для механосборочного цеха, м3/час

Расчетный расход сжатого воздуха для механосборочного цеха:

Определение потребности заготовительного цеха №1 в сжатом воздухе

Среднечасовой расход сжатого воздуха для цеха:

,

где qуд - количество расходуемого воздуха для сжигания 1м3 природного газа, определяется из теплового расчета и составляет 10м3 воздуха на 1м3 сжигаемого газа (с учетом потерь в воздухопроводах);годпр - расход природного газа на технологические нужды, м3/год;

Нормы расхода воздуха для термического цеха.

Удельный расход сжатого воздуха при сжигании 1 м3 природного газа qуд=10 м3вз/м3газа.

Расчетный расход сжатого воздуха на термический цех:

Определение потребности штамповочного цеха №5 в сжатом воздухе

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

;

Определение потребности сварочного цеха №6 в сжатом воздухе

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

;

Определение потребности цеха металлопокрытий №7 в сжатом воздухе

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

;

Расчет расхода сжатого воздуха, потребляемого инструментальным цехом

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

;

Определение потребности инструментального цеха №8 в сжатом воздухе

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

;

Определение потребности прочих цехов №10,11 в сжатом воздухе

Расход сжатого воздуха определяем по заданному среднечасовому расходу:

.

. Суммарный требуемый расход сжатого воздуха

Потребности в сжатом воздухе в целом для предприятия определяется как сумма расчетных расходов по отдельным цехам:

В результате проведенных расчетов можно сделать вывод, что наибольший объем сжатого воздуха приходится на четвертую группу потребителей (цеха №5-11) и составляет 80% от потребности всего предприятия.

Анализ структуры воздухопотребления показывает, что наибольший расход сжатого воздуха требуется цеху №10 - 25%, а наименьший - цеху №5 - 0,3%.

. Выбор компрессорной станции

Выбор типа, марки, количества и производительности компрессоров, устанавливаемых в машинном зале компрессорной станции, производится на основе:

средней расчетной и максимальной длительной нагрузок на компрессорную станцию;

требуемого давления сжатого воздуха у потребителей;

принятого способа подачи сжатого воздуха пневмоприемникам;

сведений о типах и марках компрессоров, выпускаемых компрессорными заводами.

Выбирая компрессор по давлению, необходимо следить за тем, чтобы конечное давление воздуха, выходящего из компрессора, превышало требуемое давление воздуха у мест потребления не более чем на 3-4 атм., т.к. редуцирование воздуха с высокого давления на низкое является не экономично и не целесообразно.

При выборе компрессора следует руководствоваться следующими соображениями:

.Общее количество компрессоров, устанавливаемых в машинном зале компрессорной станции, должно быть не более 10.

.Производительность каждого в отдельности компрессора не должна превышать производительности резервного компрессора.

.Давление воздуха на входе в компрессор, а так же создаваемое им давление на выходе, должны соответствовать паспортным данным

.Принятый к установке компрессор должен быть не дорогим и надежным в эксплуатации.

.Для выработки сжатого воздуха должен использоваться только воздушный компрессор.

Выбирая тип компрессора, следует учитывать, что при больших потребления сжатого воздуха (более 400 м3/мин) рациональнее применять компрессоры центробежного типа. Для высоких конечных давлений сжатого воздуха следует применять только поршневые компрессоры.

Снабжение сжатым воздухом цехов данного машиностроительного завода проектируется от отдельно стоящей компрессорной станции. Станция должна располагаться вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны и т.п.). Компрессорную станцию желательно располагать воздухосборниками, обращенными на север или северо-восток.

Типовой проект компрессорной станции необходимо выбирать, учитывая потребности предприятия в сжатом воздухе. Для данного предприятия подходит компрессорная станция 6(5)К-24А. Максимальная производительность компрессорной станции равна 144 м3/мин при работе всех шести компрессоров, производительность которых в отдельности составляет по 24 м3/мин. В целях повышения надежности и бесперебойности подачи сжатого воздуха на промышленном предприятии на станции один из компрессоров является резервным. Следовательно, производительность компрессорной станции составит 120 м3/мин, что полностью подходит для нужд предприятия в сжатом воздухе при давлении 900 кПа.

Нагрузки на обе ветки магистрали целесообразно сделать равновеликими м3/мин.

. Аэродинамический расчет систем воздухоснабжения предприятия.

Важной частью проектирования систем снабжения сжатым воздухом является аэродинамический расчет, который заключается в определении потерь давления в воздухопроводах, определения их диаметров, давлений у абонентов. Для технического оборудования промышленного предприятия обычно требуется сжатый воздух с давлением, равным 800 кПа, следовательно, у абонентов давление сжатого воздуха не должно быть меньше 800 кМПа. Давление, нагнетаемое компрессорами, составляет 900 кПа. Все остальные необходимые данные для расчета приведены в задании. Рекомендуемые скорости движения сжатого воздуха:

в магистральных трубопроводах - w = 15-20 м/с,

в ответвлениях к цехам - w = 10-15 м/с.

Расчет можно производить по двум направлениям: используя формулы гидравлики или по специальным номограммам сжатого воздуха. В работе применяется первых подход.

Расчет расхода сжатого воздуха на первом участке магистрали осуществляется путем сложения всех расходов потребляемых абонентами, питающимися от этой магистрали.

Расход через ответвление определяется расходом сжатого воздуха потребляемого потребителем, находящимся в конце ответвления.

Расход через участок магистрали находится как разность расходов на предыдущем участке магистрали и примыкающем к началу расчетного участка ответвлении.

Расчет расходов сжатого воздуха на каждом участке правого крыла трубопровода:

Расчет расходов сжатого воздуха на каждом участке левого крыла производится аналогично.

Методику расчета рассмотрим на примере i-ого участка:

Принимается скорость движения воздуха , м/с.

Расчетный расход сжатого воздуха на i-ом участке,  определяется из уравнения состояния идеального газа:

,

где Vрi - расчетный расход сжатого воздуха на i-ом участке, м3/с при условиях свободного воздуха pсв=100 кПа; tсв=15°С;

рсж - давление сжатого воздуха на участке, кПа;

Тсж - температура сжатого воздуха, К.(tсж=40°С)

Для определения теплофизических свойств воздуха используем следующие аналитические зависимости:

 [6,стр.91]

 [6,стр.93]

где -плотность сжатого воздуха на i-ом участке трубопровода, кг/ м3,

- среднее давление сжатого воздуха на i-м участке (предварительно оценивается как давление в начале участка), кПа,

-кинематическая вязкость на i-ом участке, м2/с.

При известном расчетном расходе и выбранной скорости, определяется диаметр трубопровода, м:

По ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные» принимается наружный диаметр трубы Dнi, мм; толщина стенки δстi, мм; и находится внутренний диаметр dвнi= Dнi- 2δстi, мм.

Уточняется скорость движения сжатого воздуха в трубопроводе, м/с:

.

Определяется режим движения потока сжатого воздуха. Режим выбирается по значению критерия Рейнольдса, которое можно вычислить по формуле:

,

Полученное значение числа Re определяет режим движения потока среды:

при < 2300 - ламинарный режим;

при =2300÷5000 - переходный режим;

при > 5000 - турбулентный режим.

Как показывает опыт, турбулентный режим движения потока сжатого воздуха в зоне квадратичного сопротивления, обеспечивается принятым ранее диапазоном скоростей для магистрали (15-20м/с) и ответвлений (10-15м/с).

Для определения конечного давления на участке, потери давления определяют методом эквивалентных длин. Для этого соответствующие части арматуры условно заменяются «эквивалентными длинами», т.е. такими длинами, чтобы потери давления на этом условном участке были равны потерям давления в местном сопротивлении. Данный метод применим в частности в зонах квадратичного сопротивления (при турбулентном режиме), т.е. когда потери давления на участке трубопровода пропорциональны квадрату скорости движения рассматриваемой среды.

Так как режим движения турбулентный, по графику Никурадзе можно судить о том, что данный режим движения относится к зоне квадратичных

сопротивлений. Эту зону также называют зоной автономодельности, то есть независимости, так как в этой зоне коэффициент сопротивления трения  не зависит от числа Рейнольдса. В общем случае гидравлические потери рассчитываются по формуле

,

где - потери давления на трение, Па

 - потери давления в местных сопротивлениях, Па,

но в зоне квадратичного сопротивления X=f(Re) превращается в зависимость . Только в этой зоне применяется метод «эквивалентных длин» для определения потерь давления.

,

где lэквi - эквивалентная длина местных сопротивлений на i-ом участке, м

 - заданная длина i-го участка [см.задание].

Значения коэффициентов сопротивления следует принять:

для колена ;

для вентиля .

Значения коэффициентов сопротивления тройников ζтр отдельно вычисляется для магистрали и ответвлений по следующей методике:

сжатый воздух компрессор воздухоснабжение

В случае, если диаметр на расчетном и предыдущем участках магистрали одинаковые, для определения значений коэффициентов сопротивления тройников ζтр можно использовать методику расчета представленную в [9,стр 224].

Значение коэффициента трения i можно найти, зная вторую критическую величину числа , определяемую по формуле

При числах Re > Reкр коэффициент l не зависит от числа Re и определяется по формуле:

При числах Re < Reкр коэффициент l определяется по формуле:

кэ- эквивалентная шероховатость (кэ=0,2 мм) [9].

Удельной падение давления определяется по формуле, Па/м:

Падение давления на i-м участке составят, Па:

Давление в конечной узловой точке i-го участка, кПа:

Далее необходимо вычислить среднее давление на участке, и сравнить его с предварительно принятым при определении теплофизических свойств воздуха. Если погрешность между средним и примятым давлениями является допустимой (1-3%), перерасчет не требуется.

. Прочностной расчет системы воздухоснабжения предприятия

Важную роль для соблюдения необходимых условий надежности систем воздухопроводов играет прочностной расчет, суть которого состоит в определении соответствия диаметров и толщин стенок прочностным требованиям. Для этого определяем минимально необходимую толщину стенок.

,

где Р - среднее давление на участке, кПа;н - наружный диаметр трубы, мм;=1,7 - коэффициент запаса;

 - предел текучести материала трубы.

Расчётная толщина стенки сопоставляется с её действительным значением и при необходимости уточняется за счёт выбора в соответствии с ГОСТом другого наружного диаметра трубы. Если минимальная необходимая толщина стенки меньше принятой нами ранее, то исходя из условий прочности, дальнейшее уточнение толщины стенки не требуется, и значит условия прочности на данном участке обеспечены.

Результаты расчета сводим в таблицы 5,6,7 и 8.

Компрессорная станция, отпускающая сжатый воздух с абсолютным давлением 900 кПа, сможет обеспечить для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением 800 кПа. Таким образом, в результате проведенного аэродинамического расчета были подобраны трубопроводы, которые обеспечивают необходимый расход и нужное давление у потребителей.

В результате прочностного расчета сжатого воздуха мы определили, что расчетная толщина стенки трубопроводов не превышает толщин стенок труб, выбранных по ГОСТ - 10704-91 для всех участков воздухопровода.

На выбор толщины стенки также повлияли следующие факторы:

легкость монтажа установки и ремонта пневмосистем с помощью электросварочных инструментов; минимально необходимая разновидность диаметров и толщин стенок труб заказчика; влияние фактора одновременной остановки всех пневмоинструментов одновременно и возможность возникновения гидравлического удара; устойчивость к негативному воздействию вибрации; сохранение прочности и надежности пневмотрубопровода в течение длительного времени.

II. Техническая характеристика компрессорной станции

. Область применения и основные показатели

Компрессорная станция 6(5)К-24А предназначается для применения на предприятиях всех отраслей промышленности, номинальное потребление которых находится в пределах 120÷140 м3/мин при давлении 9 кгс/см2 по манометру, без превышенных требований в отношении чистоты сжатого воздуха.

Максимально-длительная производительность компрессорной станции при одном агрегате, находящемся в резерве или ремонте, составляет 120 м3/мин.

Шестой компрессор, в случае необходимости, покрывает пиковые нагрузки.

Режим работы компрессорной станции принимается трехсменный круглосуточный.

Типовой проект применим в несейсмичных районах с расчетными зимними температурами -20о,-30о(основной вариант) и -40 оС.

Проектирование, строительство и эксплуатация компрессорных станций должны осуществляться с соблюдением действующих нормативов и определенных правил, выработанных практикой. В своих расчетах мы руководствуемся главой СНиП-М1-71 «Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования» и СН-245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий».

Компрессорная станция должна располагаться вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны и т.п.). Компрессорную станцию желательно располагать воздухосборниками, обращенными на север или северо-восток. Кроме этого, при привязке следует рассматривать вопрос о блокировании компрессорной станции с основными корпусами объектов энергетического и вспомогательного хозяйств, а также с производственными корпусами предприятий, в соответствии с п.27 «Указаний по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений машиностроительной промышленности» (СН-118-68). По суммарной производительности всех установленных на станции компрессоров компрессорная станция 6К-24А относится к ком-прессорным станциям средней производительности.

При проектировании компрессорных станций необходимо учитывать степень пожарной безопасности и взрывоопасности технологического процесса.

По степени пожарной безопасности технологического процесса компрессорная станция 6К-24А, производящая сжатый воздух, относится к категории Д, т. е. к производствам, связанным с обработкой несгораемых веществ и материалов холодном состоянии.

. Техническая характеристика основного оборудования

Компрессор

Настоящим проектом предусматривается установка компрессоров марки 2ВМ4-24/9, изготовляемых Пензенским компрессорным заводом. Тип компрессора - горизонтальный. Двухрядный, крейцкопфный, оппозитный.

Таблица 9 Характеристика компрессора

Привод компрессора осуществляется от электродвигателя, ротор которого насажен на вал компрессора.

На компрессоре установлен промежуточный холодильник, совмещенный с влагомаслоотделителем.

Холодильник концевой

Для понижения конечной температуры сжатого воздуха, выходящего из последней ступени компрессора, а также обеспечения наилучшего последующего отделения масла и влаги из воздуха перед нагнетанием его в воздухосборник в машинных залах компрессорных станций устанавливаются концевые холодильники.

Принцип работы концевых холодильников таков: сжатый воздух, выходящий из последней ступени компрессора, проходит через сосуд, внутри которого по трубе или пучку труб циркулирует холодная вода. В охладителе сжатый воздух отдает свое тепло охлаждающей воде.

Конструкцией концевого холодильника предусмотрено совмещение концевого холодильника и влагомаслоотделителя в одном аппарате.

Холодильник вертикальный кожухотрубный с поверхностью теплообмена 14 м2 на рабочее давление Ризб=8 кгс/см2 устанавливается после компрессора для охлаждения сжатого воздуха и осаждения конденсирующихся при этом паров влаги и масла.

Холодильники концевые, изготавливаемые Борисоглебским заводом «Химмаш», комплектуются Пензенским компрессорным заводом и поставляются по требованию заказчика по отдельному соглашению и за отдельную плату.

Воздухосборник

Воздухосборник необходимо устанавливать вне помещения, в местах, не опасных для прохожих и персонала компрессорной станции. Территорию, занимаемую воздухосборником, необходимо ограждать забором. Устанавливать воздухосборники в помещении можно лишь с разрешения технической инспекции и пожарной охраны.

Не разрешается ставить воздухосборники против окон и дверей помещений.

При очень низких температурах наружного воздуха и высокой температуре сжатого воздуха, выходящего из компрессорной станции, поверхность воздухосборников необходимо покрывать термоизоляцией, например торфоплитами.

Производить отепление воздухосборника опилками и другими легковоспламеняющимися материалами не разрешается.

Воздухосборник устанавливается после концевого холодильника для выравнивания пульсаций давления сжатого воздуха в сети. Воздухосборник вертикальный емкостью 6,3 м3 на рабочее давление Ризб=8 кгс/см2.

Фильтр воздушный с глушителем шума

Для очистки от механических примесей всасываемого компрессором воздуха предусмотрена установка воздушного фильтра с пластинчатым глушителем шума над ним, смонтированных в железобетонной шахте вне здания.

Фильтр имеет четыре ячейки типа ФЯВ, которые заполнены двенадцатью гофрированными винипластовыми сетами. Общая фильтрующая поверхность равна 0,88 м2. Забор воздуха производится через жалюзийную решетку, закрепленную в шахте выше отметки +30 м. При установке компрессоров производительностью 100 м3 (4ВМ10-100/8), фильтрующая поверхность ячеек достаточна. Ячейки фильтра являются сухими, по мере загрязнения и повышения их сопротивления до 20÷25 мм вод. ст. промываются водой температурой не выше 60 оС. Очистку вынутых из глушителя пластин наиболее целесообразно осуществлять с помощью пылесоса и методом стряхивания. При монтаже глушителя в железобетонной шахте имеющийся зазор между коробом и шахтой должен быть заполнен изоляцией.

. Вспомогательное хозяйство

Масляное хозяйство

В специально выделенном от машинного зала помещении с отдельным выходом в тамбур предусматривается установка расходного бака емкостью 300 л для компрессорного масла и расходного бака емкостью 50 л для машинного масла.

Баки герметичные, с установкой дыхательных трубок, выводимых наружу по месту.

Баки расположены на площадке с отметкой +2,4 м

Два ручных насоса марки БКФ-4 служат для наполнения баков маслом из подвезенных емкостей: один насос для компрессорного масла, другой для машинного.

Для смазки цилиндров и сальников должно применяться компрессорное масло марки К-12, К-19 по ГОСТ 1861-73 температура вспышки 242 °С, ориентировочный расход масла 0,15 кг/ч на компрессор, допускается замена на КС-19 по ГОСТ 9243-75.

Смазка цилиндров и сальников производится от лубрикатора. Подача масла в лубрикатор осуществляется самотеком по трубопроводу из расходного бака компрессорного масла через дополнительный бачок к лубрикатору, соединенный с емкостью лубрикатора уравнительной линией. Дополнительный бачок установлен на стойке у компрессора. Необходимый уровень масла в лубрикаторе поддерживается автоматически с помощью реле уровней, установленных в дополнительном бачке лубрикатора.

Для смазки механизма движения (коренные подшипники, кривошипные головки шатунов. Параллели рам и крейцкопфные головки шатунов) должно применяться масло индустриальное 45 или 50, ГОСТ 1707-51, с температурой вспышки соответственно 190 и 200 оС. Масло заливается в картер рамы и заменяется через 2000-2500 часов работы.

В отношении смазки компрессоров необходимо строгое соблюдение п.п.2-33÷2-41 «Правил устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов».

Бак для продувок

В специальном приямки располагается металлический бак для продувки холодильников и воздухосборников, отстоя масла из водомасляной эмульсии, слива отстоявшегося масла в маслосборник и чистой воды в канализацию.

К баку подводятся коллекторы продувочной линии, трубопровод опорожнения компрессоров и холодильников от воды, а также коллектор пусковых линий компрессоров.

Для опорожнения маслосборника к нему подводится трубопровод сжатого воздуха и отводиться труба над отметкой 0,00. Для перелива масла из маслосборника в передвижную емкость открываются вентили на трубопроводах сжатого воздуха и масла. Под давлением воздуха масло выдавливается на поверхность и вывозится на сепарацию.

Установка для химической очистки трасс сжатого воздуха

В нагнетательных трубопроводах образуются нагаромасляные отложения, которые самовозгораясь, могут приводить к разрушительным взрывам.

Для их очистки применяются раствор пожаробезопасного моющего препарата МЛ-72, ТУ-84-348-73, который приготавливается в специальной установке. Установка передвижная, имеет точки подключения к электросети при передвижнии по машинному залу. Раствор вспрыскивается через форсунку, которая вставляется во втулку, расположенную на трубопроводе сжатого воздуха. Форсунка соединяется с установкой гибким шлангом. Контроль за состоянием трубопроводов производится через катушки или арматуру.

Промывку трубопроводов необходимо производить в нерабочее время последовательно каждый агрегат при отключенных задвижках у концевых холодильников остальных компрессоров.

Промывка ячеек фильтров

Для промывки ячеек фильтров в здании компрессорной станции выгорожено помещение, в котором установлены: две ванны для промывки чистой водой и водой с содовым раствором, два стола для отстоя и ванна для зарядки ячеек фильтров.

Загрязненные ячейки фильтров промываются в горячем (70÷80 оС) щелочном растворе концентрацией 5÷10%, затем моются чистой горячей водой (70÷80 оС), укладывается на стол для стока воды и просушиваются. Затем опускаются в ванну с подогретым висциновым или веретенным маслом и укладывается на стол для стекания излишков масла. К ваннам для промывки и зарядки подводится пар для разогрева воды, щелочного раствора и масла.

Время работы по промывке и зарядке ячеек фильтров составляет около 4 часов в месяц.

Глушители шума

Для глушения шума от всасывающих и стравливающих воздухопроводов проектом предусмотрены глушители шума.

Глушитель шума всасывания (ГШВ) представляет собой металлический корпус, покрытый звукопоглощающим материалом, в который вставлены звукопоглощающие кассеты.

Глушитель шума стравливания (ГШС) - трубчатый. Эффективность глушителей шума представлена в таблице 4

Таблица 10

Мероприятия по технике безопасности, пожарной безопасности и охране труда

При изготовлении монтажа и эксплуатации поршневых компрессорных установок необходимо соблюдать требования техники безопасности в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных установок, воздухопроводов и газопроводов», утвержденных Госгортехнадзором.

Сосуды работающие под давлением выше pизб = 0,7 кгс/см2, перед пуском в

работу, а также периодически через установленные сроки должны подвергаться освидетельствованию органами Госгортехнадзора. Машины, сосуды, аппараты и трубопроводы, работающие под давлением, оснащенные контрольно-измерительными приборами и предохранительными устройствами.

Все каналы и приямки перекрыты рифленым железом.

Необходимо следить за плотностью соединений трубопроводов воздуха, масла, состоянием опор под трубопроводы, не допускать их вибрирования и трения друг о друга.

Всасывающая труба компрессора изолируется по всей длине, что предохраняет не только от выпадения влаги в холодное время года, но является и шумоглушением. Шумоглушением также является теплоизоляция воздухоохладителей и трубопроводов сжатого воздуха. Установленный шумоглушитель на всасывающем трубопроводе разработан на основании рекомендаций ВНИИОТ ВЦСПС. При работе компрессора на выхлоп в атмосферу (во время пуска) выпуск воздуха осуществляется через специальный шумопоглощающий патрубок.

Помещение оператора звукоизолировано от шума работающих компрессоров. При осмотре работающего оборудования машинисту-обходчику необходимо пользоваться индивидуальными средствами защиты от шума, как например, ушные заглушки, наушники.

Здание компрессорной станции по пожароопасности технологического процесса относится к категории Д.

Для обеспечения пожарной безопасности проектом предусмотрены следующие мероприятия:

автоматическая пожарная сигнализация в помещении промывки фильтров, КРУ, ЩСУ;

пожарная сигнализация от извещателей типа ПКИЛ - 9 в машинном зале и лестничной клетке у выходов;

стационарная установка пенного пожаротушения типа ОВПУ - 250, подключаемая по месту к линии водопровода и сжатого воздуха.

. Наружные сети сжатого воздуха

Системы воздухоснабжения промышленных предприятий предназначены для централизованного снабжения промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров(давление, влажность,температура и т.д.) в соответствии с расходом и графиком потребления. Система включает в себя компрессорные и воздуходувные станции, трубопроводный и баллонный транспорт для подачи сжатого воздуха к потребителям, воздухосборные устройства - ресиверы и потребители самого предприятия.

Конфигурации воздушных сетей предприятия.

Мощность основного и вспомогательного оборудования установленного на компрессорной станции выбирается исходя из условий технологического процесса. Их схемы могут существенно отличаться и зависят в первую очередь от мощности предприятия. Например схема СВСПП (система воздухоснабжения промышленного предприятия) средней мощности может выглядеть следующим образом:

- секция поршневых компрессоров компрессорной станции- секция турбокомпрессоров компрессорной станции- транспортные магистрали- межцеховые сети- кольцевая сеть предприятия- тупиковые сети- напорные сети

- поршневые компрессоры

- центробежные компрессоры

- фильтры

- водо-маслоотделитель

- концевые холодильники

- ресивер

- потребители воздуха

- дожимной компрессор

- запорно-регулирующая аппаратура

- потребитель воздуха (использует воздух двух давлений)

Типы воздушных сетей.

Для доставки воздуха потребителям используются разветвленные воздушные сети:

радиального,

магистрального,

кольцевого,

тупикового типов.

Тупиковые сети представляют собой газопровод, разветвляющийся по различным направлениям к потребителям газа. Концы этих газопроводов не соединяются друг с другом, поэтому их называют тупиковыми. Недостатком этой сети является различная величина давления газа у отдельных потребителей, причем по мере удаления от источника газоснабжения или ГРП давление газа снижается. Так как питание газом всех сетей происходит только в одном направлении, то возникают затруднения при ремонтных работах. Эти сети применяют в начальный период газификации города, небольших населенных пунктов или отдельных районов города. Тупиковыми бывают внутриквартальные и дворовые газопроводы, присоединяемые к уличным закольцованным (кольцевым) газопроводам. Преимуществом тупиковых сетей является меньшая длина газопроводов по сравнению с кольцевыми сетями.

Тупиковые сети применяют главным образом в зданиях, где допускается перерыв в подаче сжатого воздуха в случае выхода из строя части или всей сети газопровода. Это могут быть жилые, административные, а иногда и производственные здания.

Кольцевые представляют собой систему смежных замкнутых контуров или колец. В отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи сжатого воздуха потребителям тупиковые и кольцевые сети далеко не равноценны.

В кольцевой сети при аварии (или выключении) любого ее участка воздух может быть подан в обход по параллельно расположенным линиям. Магистрали по кольцевой схеме выравнивают давление перед потребителями и дают возможность рассредоточить выработку сжатого воздуха (компрессорные станции) в целях снижения его расхода по отдельным линиям. Магистрали по кольцевой схеме принимают одного диаметра, который определяют по расходу в одном направлении в размере 70 % от общего расхода всех потребителей, охватываемых кольцом. Общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной, и поэтому ее строительная стоимость дороже.

Воздухопровод должен иметь минимальные утечки и потери давления. Применяется надземная (на эстакадах) и подземная (в каналах ниже глубины промерзания грунта) прокладка магистральных воздухопроводов. Подземная прокладка нежелательна, так как автоматически образуются зоны, где скапливаются грязь, вода и масло. Коллектор сжатого воздуха цеховой сети находится на отметке выше 3,0 м и соединяется подъемной трубой с подземной магистралью. В месте соединения этих труб образуется зона сепарации механических частиц и влаги, которые накапливаются в магистральном трубопроводе, увеличивают гидравлическое сопротивление и усложняют эксплуатацию пневмосистемы. Надземные магистральные воздухопроводы должны укладываться с уклоном не менее 1:200 в сторону движения воздуха. Рекомендуется укладка магистральных воздухопроводов рядом с теплопроводами в общей изоляции, что дает значительную экономию воздуха вследствие его подогрева и предотвращает выделение влаги.

Межцеховые и внутренние сети сжатого воздуха.

Сети сжатого воздуха на предприятии разделяют на:

межцеховые

внутренние

Межцеховые сети - участки сети от сборных коллекторов компрессорной станции до ввода в конкретный цех.

Межцеховые сети прокладываются в каналах и траншеях (подземный способ прокладки), по эстакадам или лотках (надземный способ прокладки). Выбранный способ прокладки должен обеспечивать возможность проведения ремонтных работ и ликвидаций аварий без остановки компрессорной станции.

Внутрицеховые сети сжатого воздуха начинаются от ввода воздухопровода в цех. При прокладке внутрицеховой сети используется кольцевая схема. В отличие от тупиковой она обеспечивает более надежное снабжение потребителей сжатым воздухом, выравнивает давление в сети, но требует больших расходов металла.

Очистка воздуха на вводе в цеховую сеть позволяет повысить герметичность запорных устройств за счет уменьшения износа уплотняющих поверхностей, особенно это касается запорно-регулирующей шаровой арматуры. При этом также уменьшается износ и повышается точность расходомеров (измерительных диафрагм и других измерительных приборов), особенно чувствительных к эрозии.

В местах ввода воздушной сети в цех оборудуются узлы ввода. Они могут быть выполнены по следующей схеме:

- измерительная диафрагма

- редукционный клапан

- манометры

- дифманометры

- водо-маслоотделитель

В состав узлов ввода также могут входить другие приборы и устройства (термометры, сборные коллектора, задвижки и т.д.).

Трубопроводная арматура.

Для отключения отдельных участков цепи и осуществления переключений различного рода устанавливается запорно-регулирующая аппаратура (арматура).

Трубопроводная арматура - важный элемент повседневной жизни, от качества которого зависит нормальное функционирование предприятий.Именно качество и высокие эксплуатационные характеристики шиберных задвижек, шаровых кранов, редукционных и обратных клапанов, поворотных затворов в целом определяет надёжность и долговечность трубопроводных систем подачи и распределения жидких сред и теплоносителей. Трубопроводная арматура является соединительной частью для трубопроводов.

К ней относятся:

. вентили- запорное устройство насажено на шпиндель, проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости. Вентили (В.) широко применяется для перекрывания потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов до 300 мм при рабочих давлениях до 2500кГ/см2 и температурах сред от -200 до +450°С в тех случаях, когда к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования.

Вентиль трубопроводный

- шпиндельвинт;

- крышка с сальником;

- клапанная тарелка;

- седло клапана;

- корпус.

. задвижки-это трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используется преимущественно в качестве запорной арматуры.

Параллельная задвижка с невыдвижным шпинделем

- диски;

- скошенные клинья;

- маховик;

- шпиндель;

- гнезда

. заслонки-предназначены для регулирования количества воздуха и невзрывоопасных газовоздушных смесей, агрессивность которых по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества не выше агрессивности воздуха. Температура воздуха до 80°С без содержания липких веществ и волокнистых материалов. С содержанием пыли и других твёрдых примесей в количестве не более 100 мг/м3. Применяются в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, воздушного отопления и других санитарно-технических системах с рабочим давлением до 1000 Па (100 кгс/м2).

4. регуляторы- это устройство, которое управляет величиной контролируемого параметра. Регуляторы используются в системах автоматического регулирования. Они следят за отклонением контролируемого параметра от заданного значения и формируют управляющие сигналы для минимизации этого отклонения.

. клапана - устройство, устанавливаемое на трубопроводе или сосуде и предназначенное для открытия или закрытия при наступлении определённых условий (повышении давления в сосуде, изменении направления тока среды в трубопроводе).

Клапаны имеют большое число конструктивных разновидностей. Клапаны могут быть односедельными и двухседельными, последние применяются обычно только как распределительные и регулирующие. В зависимости от направления потока через арматуру клапаны подразделяются на проходные, прямоточные и угловые. В проходных клапанах рабочая среда на выходе из корпуса имеет то же направление, что и на входе. Прямоточные клапаны - проходные со спрямлённой линией движения потока. Они имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с проходными. В угловых клапанах направление потока среды на выходе перпендикулярно к направлению потока на входе.

Редукционный клапан непрямого действия

-сновной запорно-регулирующий элемент - золотник

-нерегулируемая пружина с малой жесткостью

-винт

-пружина

- вспомогательное запорно-регулирующий элемента в виде шарикового клапана

,7,8,10,11-полости

- капиллярный канал

Режим течения сжатого воздуха в сетях. Экономическая скорость.

Пределы отдельных зон течения сжатого воздуха в сетях ограничиваются числом Рейнольдса: Re < 2000 - режим ламинарный, Re = 2000-4000 - режим переходный и Re > 4000 - режим турбулентный. При переменном расходе сжатого воздуха оно может изменяться в широких пределах в основном из-за скорости потока в трубах. Однако расчет магистральных и цеховых трубопроводов (выбор диаметров труб и падение давления по трассе) обычно проводят по оптимальной скорости потока, пренебрегая изменением ее в условиях эксплуатации. Здесь важно установить режим течения потока в трубах и соответственно расчетную формулу по определению коэффициента сопротивления по длине L.

Сеть воздухоснабжения, как и всякое сооружение, должна быть запроектирована наиболее экономично. При заданном расходе сжатого воздуха уменьшение расчетной скорости потока св ведет к увеличению затрат на строительство трубопровода и снижению затрат на энергию, необходимую на преодоление сопротивления трубопровода при транспортировке воздуха.

Значение экономически наивыгоднейшей скорости находится в пределах 6 м/с. При скорости св = 9 м/с эксплуатационные затраты возрастают на 2 %. Учет местных условий, таких как стоимость электроэнергии, длительность эксплуатации трубопроводов, наличие на них тепловой изоляции и др., вносит поправки в этот график. Единой экономически наивыгоднейшей скорости цля всех линий одной сети установить вообще нельзя. Такая скорость для отдельных участков этой сети различна и зависит не голько от расчетного расхода воздуха на данной линии, но и от расположения участка в сети, конфигурации самой сети и т. д.

Заключение.

Спроектирована система воздухоснабжения машиностроительного завода, включающего 11 цехов потребления сжатого воздуха, в которых устанавливается новое технологическое оборудование, потребляющее в процессе работы сжатый воздух с давлением до 800 кПа от отдельно стоящей компрессорной станции 6(5)К-24А производительностью 120 м3/мин, при давлении 900 кПа, которая была выбрана по суммарному потреблению данного энергоносителя всеми потребителями (120 м3/мин), а значит она способна обеспечить машиностроительный завод сжатым воздухом в таком количестве, чтобы производство сохраняло свою работоспособность. Такая компрессорная станция включает в себя шесть стационарных воздушных двухступенчатых оппозитных крейцкопфных компрессора марки 2ВМ10-24/9,один из которых резервный.

Потребности машиностроительного завода в сжатом воздухе были определены как сумма расчетных расходов воздуха всех цехов потребителей, определенных на основе нормы расхода приведенных на единицу массы объема выпуска для первой группы потребителей:

Заготовительный цех №1 - 0,407 м3/мин

Кузнечный цех №2 - 13,032 м3/мин,

на основе нормы расхода сжатого воздуха приведенного на единицу конкретного оборудования для второй группы потребителей:

Механосборочный цех №3 - 6,545 м3/мин,

на основе удельного расхода сжатого воздуха при сжигании 1 м3 природного газа для третьей группы потребителей:

В результате суммарное потребление предприятием сжатого воздуха составлило м3/мин, при максимальном давлении у потребителя  кПа, а минимальном -  кПа. При этом максимальное потребление энергоносителя приходится на цех №10 33,569 м3/мин, а минимальное на цех №5 - =0,22 м3/мин.

Принята тупиковая схема воздухопроводов с подачей воздуха по двум направлениям, так как нет особых требований к надежности, одинаковое давление у потребителей не требуется и цеха разобщены.

Нагрузки на оба крыла магистрали были выбраны равновеликими и составили  м3/мин.

Был произведен аэродинамический расчет сетей сжатого воздуха, соединяющих компрессорную станцию с каждым цехом, а именно - были определены потери давления, которые составили:

от 2177 Па, до 14197 Па для левого крыла магистрали,

от 4323 Па до 21751 Па для правого крыла магистрали.

Следовательно система воздухоснабжения, отпускающая сжатый воздух с абсолютным давлением 900 кПа, обеспечит для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением Р=800 кПа.

Также были определены диаметры трубопроводов на каждом участке магистрали и ответвлений и по ГОСТу 10704-91 подобран сортамент труб, который составил:

для левого крыла - 95×1,8 и 88×1,6 мм,

для правого - 102×1,8 и 88×1,6 мм.

Диаметры ответвлений составили:

для левой части - 12×1 и 51×1,4 мм,

для правой части - 12×1, 36×1,2 и 51×1,4 мм.

Прочностным расчетом была обоснована возможность использования принятых труб, при принятом коэффициенте запаса 1,7.

Так же были изучены наружные сети сжатого воздуха, их возможные конфигурации, типы воздушных сетей, и применяемая трубопроводная арматура. Более детально были рассмотрены тупиковые и кольцевые типы.

В результате можно сделать вывод, что недостатком тупиковых сетей является различная величина давления сжатого воздуха у потребителей, причем по мере удаления от источника газоснабжения или ГРП давление газа снижается. В том числе, так как питание газом всех сетей происходит только в одном направлении, возникают затруднения при ремонтных работах и применяют их главным образом там, где допускается перерыв в подаче сжатого воздуха в случае выхода из строя части или всей сети газопровода.

Кольцевые в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи сжатого воздуха потребителям превосходят над тупиковыми, так же выравнивают давление перед потребителями и дают возможность рассредоточить выработку сжатого воздуха (компрессорные станции) в целях снижения его расхода по отдельным линиям. Общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной, и поэтому ее строительная стоимость дороже.

Список используемой литературы

1. Компрессорные станции / И.Г. Блейхер, В.П. Лисеев. - Машгиз, государственное научно-техническое издание машиностроительной литературы, 1959.- 323с.

. Берман А.Я., Маньковский О.Н., Марр Ю.Н., Рафалович А.П. Системы охлаждения компрессорных установок - Л., Машиностроение, 1984. -228с.

.Ю.В. Кузнецов, М.Ю. Кузнецов Сжатый воздух. 2-е издание, перераб. и доп. Екатеринбург: УрО РАН, 2007

. ГОСТ 10704-91«Трубы стальные электросварные прямошовные»

. ГОСТ 20073-81 «Компрессоры воздушные поршневые стационарные общего назначения»

. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989.- 365 с.

. Тарасов В.М. Эксплуатация компрессорных установок. /В.М. Тарасов.- М.: Машиностроение, 1987.-136с

.Типовой проект 904-1-59.85

. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям/ Сафонов А.П. Учеб. пособие для вузов.-3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985.-232 с.