Расчет потребности в сжатом воздухе для отдельных потребител (Типовик неизвестного варианта), страница 3

Принимаем для цеха №2 =0,9.

V_{мд цех2}=V_{мах цех2}=0,951,124=46,012 м³/мин.

Для расчета, используя данные таблицы 1.8 [1], выбираем компрессор. Нашим условиям удовлетворяеют поршневые компрессоры: 1 шт. – 2ВМ4-24/9 и 1 шт. – 305ВП-30/8. В качестве резервного компрессора для двух цехов выбираем компрессор 305ВП-30/8.

Характеристики компрессоров приведены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 Характеристики поршневых компрессоров для цеха №2.

Марка компрессора	2ВМ4-24/9	305ВП-30/8	305ВП-30/8 резервный
Производительность, м3/мин	24	30	30
Давление всасывания Рвс, МПа	0,1	0,1	0,1
Давление нагнетания Рнг, МПа	0,9	0,9	0,9
Тип электродвигателя	А2К8/24-8/16У4	БСДК-15-21-12	БСДК-15-21-12
Мощность электродвигателя Nдв, кВт	160	200	200
n, об/мин	740	500	500
Габаритные размеры компрессорной установки, мм	2685*1485*1550	2440*1880*2670	2440*1880*2670
Масса установки, кг	3750	7480	7480

Максимальный расход воздуха по заводу в целом:

V_мах=V_{мах цех1}+ V_{мах цех2}=119,075+51,124=170,199 м³/мин.

Максимально длительная нагрузка на компрессорную станцию:

V_мд= V_{мд цех1}+ V_{мд цех2}=107,168+46,012=153,18 м³/мин.

1. Принципиальные схемы систем воздухоснабжения для потребителей.

2.1. Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения доменного цеха.

К ДП 2

К ДП 1

К-5500-42-1

(резерв)

К-5500-42-1

К-5500-42-1

КИСЛОРОД

Т

Т

Т

ПАР

Рис.2.1 Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения доменного цеха.

2.2. Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения ВРУ.

К-3000-61-1

(резерв)

К-3000-61-1

К-905-61-1

ВОЗДУХ

ВОЗДУХ

ВОЗДУХ

Рис.2.2 Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения ВРУ.

2.3. Принципиальная схема системы воздухоснабжения пневмоприемников.

КО

Р

ВМО

2ВМ4-24/9

КО

ВМО

Р

ЦЕХ 1

2ВМ4-24/9

КО

ВМО

Р

3 05ВП-30/8

КО

ВМО

Р

305ВП-30/8

КО

ВМО

КОЛЛЕКТОР

Р

305ВП-30/8

(резерв)

КО

ВМО

Р

2ВМ4-24/9

ЦЕХ 2

КОЛЛЕКТОР

КО

ВМО

Р

305ВП-30/8

Рис.2.3 Принципиальная схема системы воздухоснабжения пневмоприемников.

3. Технологическая схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменный цех.

от К-5500-42-1

ГР

ЦН

ГЗ ОК

К

А

У

П

Е

Р

РВ

ДП №1

АПК

Т

I

I

II

К-5500-42-1

ГЛ

КФ

ГЛ

ИР

от К-5500-42-1

(резерв)

коллектор

Рис.3.1 Технологическая схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменный цех.

Принципиальная схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменную печь №1, показывает графически процесс получения сжатого воздуха компрессорной установки или компрессорной станцией. Здесь не показаны способы присоединения трубопроводов к арматуре и оборудованию, а также стенам и другим конструкциям здания.

Фактически схема представляет собой две линии: воздушную и водяную.

Атмосферный воздух засасывается через воздухозаборник (ВЗ), откуда поступает в камеру фильтров. Воздухозаборник предусматривает в своей конструкции различные приспособления от попадания в воздухозаборные трубы посторонних предметов, например сеточка от попадания птиц. Из КФ очищенный воздух по трубопроводу через измеритель расхода (ИР) поступает в компрессор. Измеритель расхода непосредственным образом соединен с усилителем сигнала (У), который управляет антипомпажный клапан (АПК). Задвижка на входе в первую секцию компрессора не ставится, это обусловлено наличием обратного клапана (ОК) в нагнетательном трубопроводе, а также тем, что при низких температурах окружающей среды ( -15 ⁰ и ниже ) задвижки могут отмерзать. Между секциями компрессора расположен промежуточный охладитель (ПО), где происходит охлаждение воздуха и конденсация влаги, которая в дальнейшем отводится из аппарата. ПО является теплообменником типа «вода-воздух», где вода подается через циркуляционный насос (ЦН) из градирни насадочного типа (ГР). Обычно при проектировании ПО добиваются того, чтобы на выходе вода имела температуру не более 5060 ⁰С во избежание солевых отложений.

После прохождения последней секции поток воздуха разделяется: часть воздуха (основная), проходя через главную задвижку и обратный клапан ОК, поступает в общий коллектор; другая часть поступает в глушитель (ГЛ) через АПК и в разгрузочный вентиль (РВ). Как отмечалось выше, АПК управляет усилитель (У), который получает сигнал от ИР. При включении компрессора сначала работает РВ (при этом ОК закрыт), затем постепенно закрывают РВ при этом открывая ОК. АПК предохраняет компрессор от режима помпажа, который свойственен турбокомпрессорам. Концевой охладитель на данной установке не ставится, так как нет необходимости охлаждать воздух перед его подачей в каупер (доменный воздухонагреватель), где происходит дополнительный нагрев воздуха перед поступлением в доменную печь. На компрессорной станции имеется оборудование для записи температур на промежуточном теплообменнике, измерения частоты вращения компрессора, расхода газа, температуры масла в подшипниках и др.

4. Расчет энергетических показателей компрессора, работающего на доменный цех.

4.1 Расчет идеального процесса сжатия компрессора.

Расчитываем энергетические характеристики компрессора К-5500-42-1, обеспечивающего доменный цех сжатым воздухом при сжатии без потерь.

Характеристики данного компрессора приведены в таблице 1.2 данного расчета.

Производительность – 4360 м³/мин;

Давление всасывания - 0,0981 МПа;

Давление нагнетани – 0,51 МПа;

Потребляемая мощность – 17200 кВт;

Число ступеней по секциям – 2+2.

Р_н

Т

Р_вс

Р₂

2

4

Т₂

Т₁

1

3

5

S

Рис4.1 Диаграмма идеального процесса сжатия воздуха в компрессоре.

На T-S диаграмме (рис. ) показано изменение параметров рабочего тела при сжатии в компрессоре с промежуточным охлаждением. Характерные точки процесса представлены на указанном рисунке. Следует отметить, что давление в точке 1 равно давлению всасывания , то есть P₁=P_вс=0,0981 МПа, давление в точке 5 – давлению нагнетания P₅=Р_нг=0,51 МПа.

Суммарная степень сжатия компрессора:

_сум= = =5,199

Степень сжатия в каждой степени:

₁=₂= =

Промежуточные давления определяются из соотношений = .

И учитывая, что охлаждение в теплообменниках происходит по изобаре Р=const, то давления Р₂=Р₃, Р₄=Р₅. Тогда промежуточные давления процесса сжатия:

Р₂=Р₃=Р₁=2,280,0981=0,224 МПа;

Р₄=Р₅=Р_нг=Р₂=2,280,224=0,51 МПа.

Работа идеального сжатия в одной секции ( в идеальном процессе работа в каждой секции одинакова):

Дж/кг

Суммарная работа компрессора:

L_=L_{s i}=278183,927=156367,854 Дж.

Плотность воздуха на всасе компрессора:

= кг/м³.

Массовый расход воздуха: G=V= кг/с.

Суммарная мощность идеального компрессора:

N_s=G L_=84,293156367,854=13180715,517 Вт=13180,716 кВт,

тогда разность между паспортной и полученной мощностями:

N=N-N_s=17200-13180,716=4019,284 кВт.

Изотермический КПД компрессора:

_{изот комп}= %.

4.2 Расчет реального процесса сжатия компрессора.