Каталог :: Теплотехника

Курсовая: Расчет компрессорной станции

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) филиал г.Смоленск кафедра ПТЭ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО КУРСУ ПРЭПП: РАСЧЕТ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ Преподаватель: Запарожец Н. А. Группа: ЭО-98 Студент: Сычева Л.В. Смоленск 2000г

Задание.

1.Разработать и начертить генплан предприятия с указанием местоположения компрессорной станции (КС) в системе координат [X;Y] (формат А4, миллиметровка). 2.Определить местоположение КС. 3.С помощью расчетного метода произвести расчет нагрузок на КС. 4.Произвести выбор компрессоров для КС (три компрессора). 5.Произвести компановку основного и вспромагательного оборудования КС. 6.Графическая часть: 1-генплан предприятия со схемой сети воздухоснабжения предприятия. 2-конструкция элементов системы воздухоснабжения. Наименование цехов: 1.Сборочный. 2.Механический1 3 Механический2 4 Механический3 5 Кузнечный 6 Чугунолитейный 7 Сталелитейный 8 Термический

1.Методика расчета.

Рассчитываем нагрузку на компрессорную станцию с учетом цеховых максимальных нагрузок. Известны тип и количество теплоприемников в каждом цеху. Расчет ведется по следующим формулам : Максимально длительная нагрузка на КС: где -сумма максимальных расходов воздуха всеми цехами в ед. времени; ß-коэффициент неоднородности где Кmax – коэффициент максимального потребления сжатого воздуха Кmax=1.2-1.5; - средний расход воздуха по цеху. где - средний расход воздуха однотипной группы оборудования; - средний расход воздуха однотипной группы инструментов. где Кисп- коэффициент использования (Кисп=t/T) ; Кзагр- коэффициент загрузки, учитывающий какую часть от механических возможностей загрузки составляет данная загрузка теплоприемника с длительным периодом работы (Кзагр=0,5-0,7); Кодн- коэффициент одновременности работы однотипных пневмоприемников. Показывает какая часть оборудования находится в работе (Кодн=0,8-1,0); Кизн- коэффициент износа (Кизн=1,1-1,5); Кут- коэффициент утечек, учитывает потери воздуха в магистрали и внутрицеховых сетях (Кут=1,2-1,25); t-время работы в часах за смену в течении которого работают пневмоприемники; Т- продолжительность смены в часах (по максимальному расходу воздуха). 2.Расчет. Сборочный цех: 1. пневмомолотки: m=19, q=0.8м3/ч , Qср=19*0,8*0,584*1,1*0,7*1,2=8,20м3/ч 2. пневмозубила : m=14,q=0.7м3/ч, Qcр=14*0,7*0,62*1,1*0,75*1,2=6,02м3/ч 3. шлифовальные машины : m=16, q=0.6 м3/ч , Qср=16*0,6*0,569*1,1*0,8*1,2=5,768 м3/ч 4. сверлильные машины : m=18, q=1,3м3/ч , Qcp=18*1.3*0,588*1,1*0,9*1,2=16,346 м3/ч 5. обдувочное сопло: m=15, q=1.0м3/ч , Qср=15*1,0*0,6*1,12*0,77*1,2=9,314 м3/ч 6. молотки клепальные: m=17, q=0,6м3/ч, Qср=17*0,6*0,592*1,1*0,8*1,2=6,377 м3/ч 7. гайковерты: m=16, q=0.8 м3/ч, Qср=16*0,8*0,569*1,15*0,8*1,2=8,041м3/ч 8. ножницы : m=13, q=0,8 м3/ч, Qср=13*0,8*0,64*1,1*0,8*1,2=7,029м3/ч 9. подъемники :m=14, q=15 м3/ч, Qср=14*15*0,62*1,1*0,8*1,05=120,305м3/ч 10. суммарный расход воздуха: ∑Qср=8,202+6,015+5,768+16,35+9,314+6,377+8,041+7,029+120,305=177,788 м3/ч 11. максимальный расход воздуха по цеху: (Kmax=1,3) Qmax1=177,788*1.3=231,123 м3/ч Расчет по всем остальным цехам ведется аналогично. Результаты расчета сведены в таблице 4. Максимальный расход по предприятию: Qmax=231,123+240,952+239,226+232,109+1855,818+586,63+557,41+531,315= =4474,579 м 3/ч Таблица 1. Количество пневмоприемников
Наименование пневмоприемниковЦеха
12 3 4 5678
1Пневмотические молотки

19

14

13

14

17

19

22

13

2пневмозубила

14

13

13

13

16

15

17

13

3Шлифовальные машины

16

14

14

14

15

15

15

13

4сверлильные машины СМ 22

18

14

14

14

13

13

13

13

5Пневмозажимные патроны

25

24

20

6

Пневмопистолеты на 100м3

14

14

15

15

7пневмотрамбовка

29

27

8

Пневмомолоты 1т

10т

14

13

12

9Пейскоструйное сопло

14

14

14

13

10обдувочное сопло

15

13

14

14

13

11

Формовачная машина на 100м3

13

12

12

12

Форсунки на 100м3/ч мазута

12

13

13

12

13Молотки клепальные Н46

17

14Молотки рубильночеканные РК44

18

15гайковерты

16

16ножницы

13

17подъемники

12

12

12

12

12

12

12

12

Таблица 2. Расчетные коэффициенты.
Наименование пневмоприемниковКиспКзагрКизнКут

Номинальный расход воздуха q,м3

1Пневмотические молотки0,50,71,11,20,8
2пневмозубила0,30,751,11,20,7
3Шлифовальные машины0,60,81,11,20,6
4сверлильные машины СМ 220,40,91,11,21,3
5Пневмозажимные патроны0,8-----1,151,21,3
6

Пневмопистолеты на 100м3

0,911,11,20,1
7Пневмотрамбовка обор.0,41,121,21,2
8

Пневмомолоты 0,5т

обор 1т

10т

0,61,11,210
0,651,11,216,5
0,61,11,240
0,451,11,255
9Пейскоструйное сопло обор0,31,151,24
10обдувочное сопло 0,90,771,121,21
11Формовачная машина обор 0,21,11,20,8
12

Форсунки на100кг/ч мазута

на 1 кг/ч мазута

на 50 кг/ч мазута

0,51,11,230
0,21,11,20,6
0,61,11,220
13Молотки клепальные Н46060,81,11,209
14Молотки рубильночеканные РК440,70,651,11,20,75
15гайковерты0,80,81,151,20,4
16ножницы0,80,81,11,21
17подъемники0,10,81,11,0515
Таблица 3. Расчетные коэффициенты.
Кол-во работающего инструмента23461015203050

Кодн

0,90,8750,850,80,70,60,580,50,5

Таблица 4.

Результаты расчета.
Потребители сжатого воздухаКол-во пневмоприемников

q,

м3

Кисп

Кодн

Кизн

Кзагр

Кут

Qcp, м3

Qmax

обор

Инстр

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1.сборочный цех

пневмомолотки

19

0,8

0,584

1,1

0,7

1,2

8,202

пневмозубила

14

0,7

0,62

1,1

0,75

1,2

6,015

Шлифовальные маш.

16

0,6

0,569

1,1

0,8

1,2

5,768

Сверлильные маш.

18

1,3

0,588

1,1

0,9

1,2

156346

Обдув. сопло

15

1,0

0,6

1,12

0,77

1,2

9,314

Молотки клеп.

17

0,9

0,592

1,1

0,8

1,2

6,377

Гайковерты

16

0,4

0,569

1,15

0,8

1,2

8,041

Ножницы

13

1,0

0,64

1,1

0,8

1,2

7,029

Подъемники

12

15

0,62

1,1

0,8

1,05

120,305

Итого по цеху

177,787

231,123

2.механический цех№1

пневмомолотки

14

0,8

0,62

1,1

0,7

1,2

6,416

пневмозубила

13

0,7

0,64

1,1

0,75

1,2

5,766

Шлифовальные маш.

14

0,6

0,62

1,1

0,8

1,2

5,5

Сверлильные маш.

14

1,3

0,62

1,1

0,9

1,2

13,405

Пневмозаж. Патроны

25

1,3

0,8

1,15

1,2

35,88

Обдув. Сопло

13

1,0

0,64

1,12

0,77

1,2

8,61

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

125,453

Итого по цеху

185,348

240,952

3.механический цех№2

пневмомолотки

13

0,8

0,64

1,1

0,7

1,2

6,15

Пневмозубила

13

0,7

0,64

1,1

0,75

1,2

5,766

Шлифовальные маш.

14

0,6

0,62

1,1

0,8

1,2

5,5

Сверлильные маш.

14

1,3

0,62

1,1

0,9

1,2

13,405

Пневмозаж. Патроны

24

1,3

0,8

1,15

1,2

34,445

Обдув. Сопло

14

1,0

0,62

1,12

0,77

1,2

8,983

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

125,453

Итого по цеху

184,02

239,226

4.механический цех№3

пневмомолотки

14

0,8

0,62

1,1

0,7

1,2

6,416

пневмозубила

13

0,7

0,64

1,1

0,75

1,2

5,766

Шлифовальные маш.

14

0,6

0,62

1,1

0,8

1,2

5,5

Сверлильные маш.

14

1,3

0,62

1,1

0,9

1,2

13,405

Пневмозаж. Патроны

20

1,3

0,8

1,15

1,2

28,704

Обдув. Сопло

14

1,0

0,62

1,12

0,77

1,2

8,983

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

109,771

Итого по цеху

178,545

232,109

5.кузнечный цех

пневмомолотки

17

0,8

0,592

1,1

0,7

1,2

7,459

пневмозубила

16

0,7

0,569

1,1

0,75

1,2

6,309

Шлифовальные маш.

15

0,6

0,6

1,1

0,8

1,2

5,702

Сверлильные маш.

13

1,3

0,64

1,1

0,9

1,2

12,849

Пневмопистолет

14

0,1

0,62

1,1

1

1,2

1,146

Пневмотрамбовка

29

1,2

0,4

1,12

1,2

18,708

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Пневмомолоты 1т

14

16,5

0,65

1,1

1,2

198,198

13

40

0,6

1,1

1,2

411,84

10т

12

55

0,45

1,1

1,2

392,04

Пескоструйное сопло

14

4

0,3

1,15

1,2

23,184

Формовочная маш.

13

0,8

0,2

1,1

1,2

2,746

Форсунки

12

30

0,5

1,1

1,2

237,6

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

109,771

Итого по цеху

1427,552

1855,818

6.чугунолитейный цех

пневмомолотки

19

0,8

0,584

1,1

0,7

1,2

8,202

Пневмозубила

15

0,7

0,60

1,1

0,75

1,2

6,237

Шлифовальные маш.

15

0,6

0,6

1,1

0,8

1,2

5,702

Сверлильные маш.

13

1,3

0,64

1,1

0,9

1,2

12,849

Пневмопистолет

14

0,1

0,62

1,1

1

1,2

1,146

Пневмотрамбовка

27

1,2

0,4

1,12

1,2

17,413

Пескоструйное сопло

14

4

0,3

1,15

1,2

23,184

Формовочная маш.

12

0,8

0,2

1,1

1,2

2,534

Форсунки

13

30

0,5

1,1

1,2

257,4

Молотки руб.-чеканные

18

0,75

0,588

1,1

0,65

1,2

6,811

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

109,771

Итого по цеху

451,254

586,63

7.сталелитейный цех

пневмомолотки

22

0,8

0,564

1,1

0,7

1,2

9,172

Пневмозубила

17

0,7

0,592

1,1

0,75

1,2

6,974

Шлифовальные маш.

15

0,6

0,6

1,1

0,8

1,2

5,702

Сверлильные маш.

13

1,3

0,64

1,1

0,9

1,2

12,849

Пневмопистолет

15

0,1

0,6

1,1

1

1,2

1,188

Пескоструйное сопло

14

4

0,3

1,15

1,2

23,184

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Формовочная маш.

12

0,8

0,2

1,1

1,2

2,534

Форсунки

13

30

0,5

1,1

1,2

257,4

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

109,771

Итого по цеху

428,774

557,406

8.термический цех

пневмомолотки

13

0,8

0,64

1,1

0,7

1,2

6,12

Пневмозубила

13

0,7

0,64

1,1

0,75

1,2

5,766

Шлифовальные маш.

13

0,6

0,64

1,1

0,8

1,2

5,272

Сверлильные маш.

13

1,3

0,64

1,1

0,9

1,2

12,849

Пневмопистолет

15

0,1

0,6

1,1

1

1,2

1,118

Пескоструйное сопло

13

4

0,30

1,15

1,2

21,528

Обдувочное сопло

13

1

0,64

1,12

0,77

1,2

8,61

Форсунки

12

30

0,5

1,1

1,2

237,6

Подъемники

12

15

0,66

1,1

0,8

1,05

109,771

Итого по цеху

408,704

531,315

Итого по заводу4474,579
3. Выбор компрессоров. Максимально длительная нагрузка на КС при коэффициенте неоднородности ß=0,9: Qмд=β∑Qmaxi=0.9*4474,579=4027,12 м3/ч Выбираем три компрессора 2ВМ10-50/9 с производительностью Q=3000м3 /ч. Один из компрессоров остается в резерве, а 2-а других обеспечивают производительность Q=3000 м3/ч каждый. При этом избыток производительности остается в резерве и будет использоваться в дальнейшем при расширении предприятия или/и при его реконструкции Поскольку в воздухопроводах системы снабжений цехов сжатым воздухом температура воздуха не должна превышать 200 0С, то в компрессорах используется система промежуточного охлаждения сжимаемого воздуха. Одна из таких схем приведена на чертеже (лист 2). 4. Определение местоположения КС. КС должна размещаться в ближайшем соседстве от наиболее крупного потребителя сжатого воздуха и в центре нагрузок по отношению ко всем остальным потребителям. Это условие позволяет обеспечить минимальность гидравлических потерь в воздухопроводах. В общем случае центр нагрузок или местоположение КС на рассматриваемом предприятии определяется подобно центру тяжести системы материальных точек по формулам :, Где Qmaxi-расчетный максимальный расход воздуха ; Xi., Yi- координаты центров нагрузки по сжатому воздуху; Xc, Yc- искомые координаты местоположения компрессорной станции.
I12345678
Xi100170170170280370370420
Yi1202701707027012565200
Qi231,123240,952239,226232,1091855,818586,63557,406531,315
231,123*(100-Xc)+240,952*(170-Xc)+239,226*(170-Xc)+232,109*(170- Xc)+1855,819*(280-Xc)+586,63*(370-Xc)+557,407*(370-Xc)+531,315*(420-Xc)=0 231,123*(120-Yc)+240,952*(270-Yc)+239,226*(170-Yc)+232,109*(70- Yc)+1855,818*(270-Yc)+586,63*(125-Yc)+557,406*(65-Yc)+531,315*(200-Yc)=0 Xc=292,8 м Yc=193,7 м 5.Компоновка основного и вспомогательного оборудования Методика выбора производительностей, количества и типоразмеров компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей получающих сжатый воздух от данной КС. При снабжении сжатым воздухом предприятий с давлением не выше 1-1.2 МПа рабочая производительность КС выбирается исходя из назначения, максимально длительной нагрузки предприятия и категорийности технологических процессов, обслуживаемым сжатым воздухом. Обычно на КС устанавливают однотипные агрегаты. Один из которых является резервным. Если на станции необходимо установить агрегаты с разной производительностью, то резервный компрессор должен иметь производительность самого крупного рабочего агрегата. Величина резервной и установленной производительности КС с однотипными агрегатами зависит от числа компрессоров – Nраб, обеспечивающих рабочую производительность станции. Оптимальное количество рабочих и резервных компрессоров на станции определяется на основе технико-экономических расчетов, исходя из минимума приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию КС. При снабжении сжатым воздухом ограниченного количества потребителей, каждый из которых требует значительного расхода воздуха, изменяющегося по индивидуальному графику, как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения от центробежных или осевых компрессоров. При этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором, а общее количество компрессоров на станции определяется числом обслуживаемых потребителей. Для обеспечения экономичной, надежной и длительной работы компрессорной станции, уменьшения износа компрессоров, а также для подачи потребителям сжатого воздуха требуемого давления, необходимой температуры, чистоты и минимальной влажности компрессорные установки дополняются вспомогательным оборудованием. В состав вспомогательного оборудования входят: - Устройства для очистки всасываемого воздуха от механических примесей и влаги—фильтры и фильтр-камеры; - Устройства для очистки и осушки нагнетаемого воздуха от масла и воды—маслоотделители, системы осушки ; - Устройства для охлаждения нагнетаемого воздуха—межступенчатые и концевые холодильники; - Сосуды для выравнивания пульсаций давления в сети и аккумулирования воздуха—воздухосборники; - Системы автоматического контроля и управления работой компрессорной установки. Очистка воздуха в специальных устройствах таких как воздухоприемники, фильтры, фильтр-камеры и т.д. осуществляются двухступенчато. В первой ступени, как правило, крупные частицы отделяются силами инерции, во второй- осуществляется фильтрация мелких частиц. Устройство грубой очистки воздуха обычно компануется вместе с фильтрами в единую фильтр-камеру. Устройство грубой очистки устанавливают при размещении компрессорной станции в местности с большой запыленностью наружного воздуха для загрузки фильтров тонкой очистки. 6. Расчет диаметров воздухопроводов и потерь напора в них. 6.1 Находим длины расчетных участков воздухопровода Участок 6-2: l6-2=x2-x6=20 м 6.2 Определяем расходы воздуха Qн транспортируемого по участкам, м³/с Участок 6-2: Qн=Q6-2/3600=23,226/3600=0,0665 м³/с 6.3 Задаемся температурой сжатого воздуха : Тсж=120 0С=393 К 6.4 Диаметры рассматриваемых участков воздухопроводов. ­­______________ d=√4QнТсжRρн /πpv Участок 6-2: R=287.14Дж/кг К- газовая постоянная pн=1,29 кг/м3 –плотность воздуха при нормальном давлении и температуре Задаемся V=12 м/с – скорость воздуха, р=0.9 Мпа- давление воздуха. м (34мм) стандартный диаметр принимаем равным 40 мм 6.5 Потери напора на трение в рассматриваемой ветви воздухопровода. hтр=∑ hтрi=∑ λi ( li + lэквi )vi² / 2gdi li – длина соответствующего участка рассчитываемой ветви воздухопровода. lэкв – дополнительная длина участка сети эквивалентная местным сопротивлениям на нем. λi - коэффициент трения воздуха. Участок 6-2: λ6-2 = 0,142 / lg(1,274Qcж6-2 / kυ ) Qcж6-2 = Qнp/pсж = Qн рRTсж/P = 0,0665*1,29*287,14*393 / (9*10³*10³)= = 1,08*10-2 м³/с v6-2 = 2,5*10-6 м²/с k = 0,0001 м – шероховатость стенок стальных труб. λ6-2 = 0,142 / lg (1,274*1,08 *10-2 / 0,0001 *2,5*10-2 ) = 0,018 lэкв=2м hтр = 0,018*( 20 + 2 )*8,6² / 2*9,81*0,04 = 37,3 м. 6.6 Потери давления. ΔP= hтр pсж g =37,3*8,6*9,81=3029 Па

Участок

l,

м

Qн , м³/с

ΔР,

Па

d,

мм

Ст

d, мм

Vд ,

м/с

Qсж ,

м³/с

hтр ,

м

1а-2570,25386213667010,70.041176,3
2-51100,0586376503232120,0095462,4
2-6200,0665302934408,60,010837,2
2-3500,12878720475010,60,0208107,1
3-7800,06451058533408,30,0104130
3-41000,06421055233408,30,0104129,6
1б-833,50,515526549410010,60,083432,6
1в-9140,46541148891009,60,075314,1
9-13700,1476152425050120,0239187,2
9-10750,31787336748010,20,051490,1
10-12100,16376553706,90,02649,4
10-11600,1548276852706,50,02534
6.7Устанавливаем диафрагмы перед каждым цехом для обеспечения номинального давления, составляющего 7 атм. ζ=2Δp/(v²ρсж) Цех №1 ∆p=p-∆p1а-2-∆p2-3-∆p3-4-pН=0,9-0,006213-0,00872- 0,010552-0,7=0,174515 МПа ζД=2*0,174515*106/(8,32*8,3)=610 ставим три диафрагмы с dД/d=0,33и две с dД/d=0,63 (ζ=10,3) Цех №2 ∆p=p-∆p1а-2-∆p5-2-pН=0,9-0,006213-0,03765-0,7=0,156137 МПа ζД=2*0,156137*106/(12²*8,3)=654 ставим одну диафрагму с dД/d=0,33 (ζ=196), одну с dД/d=0,45 (ζ=58,3) и одну с dД/d=0,66 (ζ=6) Цех №3 ∆p=p-∆p1а-2-∆p2-6-pН=0,9-0,006213-0,003029-0,7=0,190758 МПа ζД=2*0,190758*106/(8,6²*8,3)=621 ставим три диафрагмы с dД/d=0,33 (ζ=196) и одну диафрагму с dД/d=0,5 (ζ=29,7) Цех №4 ∆p=p-∆p1а-2 -∆p2-3-∆p3-7-pН=0,9-0,006213-0,00872-0,010585-0,7=0,174482 МПа ζД=2*0,174482*106/(8,3²*8,3)=610 ставим три диафрагмы с dД/d=0,33 (ζ=196) и две диафрагмы с dД/d=0,63 (ζ=10,3) Цех №5 ∆p=p-∆p1б-8-pН=0,9-0,002654-0,7=0,197346 МПа ζД=2*0,197346*106/(10,6²*8,3)=423 ставим 2-е диафрагмы с dД/d=0,33 (ζ=196) и одну диафрагму с dД/d=0,5 (ζ=29,7) Цех №6 ∆p=p-∆p1в-9-∆p9-10-∆p10-12-pН=0,9-0,001148-0,007336- 0,000765-0,7=0,190751 МПа ζД=2*0,190751*106/(6,9²*8,3)=965 ставим четыре диафрагмы с dД/d=0,33 (ζ=196), две диафрагмы с dД/d=0,4(ζ=87) и одну диафрагму с dД/d=0,66 (ζ=6) Цех №7 ∆p=p-∆p1в-9-∆p9-10-∆p10-11-pН=0,9-0,001148-0,007336- 0,002768-0,7=0,188748 Мпа ζД=2*0,188748*106/(6,5²*8,3)=1076 ставим пять диафрагм с dД/d=0,33 (ζ=196), одну диафрагму с dД/d=0,4 (ζ=87) и одну диафрагму с dД/d=0,63 (ζ=10,3) Цех №8 ∆p=p-∆p1в-9-∆p9-13-pН=0,9-0,001148-0,015242-0,7=0,183610 Мпа ζД=2*0,183610*106/(12²*8,3)=307 ставим пять диафрагм с dД/d=0,45 (ζ=58,3) и одну диафрагму с dД/d=0,57 (ζ=14,7) ЛИТЕРАТУРА. 1. Системы воздухоснабжения промышленных предприятий. Борисов Б. Г.,Калинин Н.В., Михайлов В.А., и др./Под ред. В.А. Германа- МЭИ, 1989-180 с. 2. Поршневые компрессоры / Под общей ред. Б.С.Фотина 3. Компрессорные машины, каталог / Под ред. Н.Н.Кропенковой, М.Б. Вигдоровича, - М.: Цинтихимнефтемаш, 1987

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание.......................... 2. Методика расчета КС..................... 3. Расчет нагрузки КС..................... 4. Определение местоположения КС................ 5. Компоновка основного и вспомогательного оборудования...... 6. Расчет диаметров воздухопроводов и потерь напора в них.......