Пример расчета пневматической установки для горно-разведочных

Работ

Вычерчивается схема сети с указанием числа и типа потребителей сжатого воздуха во всех пунктах и длины отдельных участков, рис. 6.

Рисунок 6 – Схема пневмосети и приемников пневматической энергии:

Ф – приемный фильтр; КС – компрессорная станция; МВ – маслоотделитель; В - воздухосборник; К, J, E, D – пункты потребления пневматической энергии; B, F, C – узлы сети; А – пункт подключения
компрессорной станции

Определяют период наибольшей нагрузки пневмосети и расход воздуха на всех ее участках.

Исходные данные:

Длина трубопроводов: АВ=0,65, м; ВС=1,45, м; ВF=0,85, м; СЕ=0,8, м; СD=1,25, м; FК=1,70, м; FJ=1,60, м.

В пункте К работают 3 пневмоударника типа НКР-100; в пункте J - 5 телеско-пных перфоратора типа ПТ-36; в пункте Е - 5 перфоратора типа ПР-24; в пункте D - 2 погрузочная машина типа ППН-1С.

Характеристики потребляемой пневмоэнергии:

- погрузочная машина ППН-1С (Р_ср=0,6 МПа, q=11 м³/мин.);

- телескопный перфоратор ПТ-36 (Р_ср=0,6 МПа, q=4,5 м³/мин.);

- ручной перфоратор ПР-24 (Р_ср=0,6 МПа, q=3,5 м³/мин.);

- погружной пневмоударник НКР-100 (Р_ср=0,6 МПа, q=4,3 м³/мин.).

Определяются объемные расходы воздуха на концевых участках трубопровода Q_Д, Q_Е, Q_К, Q_J по формуле

Q_Д = k_Уq_in_ik_nk ₀=1,2*11*2*11*0,85=24.68 м³/мин.,

Q_Е = 1.2*3.5*5*1.1*0.85= 19.63м³/мин.,

Q_К = 1.2*4.3*3*1.1*0.85=14.47 м³/мин.,

Q_J = 1.2*4.5*5*1.1*0.85= 25.24м³/мин.,

где k_У - коэффициент утечек воздуха в распределительной сети, k_У=1,15÷1,20; q_i - номинальный паспортный расход воздуха i-тым потребителем, м³/мин.; n_i – количество одноименных потребителей в группе; k_n - коэффициент увеличения расхода воздуха вследствие износа потребителя, k_n=1,10÷1,15; k ₀ - коэффициент одновременности (при n=1÷10, k ₀=1,00÷0,85; при n=11÷30 k ₀=0,85÷0,75).

Для расчета пневматической сети выбираем самый удаленный и нагруженный участок, предположим что этим участком является пункт Д, где абсолютное давление воздуха принимается не ниже Р_ср=0,6 МПа.

Определяем объемный расход воздуха по участкам ЕС, DС, по формуле

Q_D_С = Q_D + = Q_D + , м³/мин.

Q_CE = м³/мин.

Q_KF = м³/мин.

Q_FJ = м³/мин.

где k = 0,4 м³/мин – нормативная величина утечек в присоединительных элементах при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа.

Аналогично рассчитывается расход воздуха по участкам Q_ЕС, Q_KF_,Q_FJ.

Определяем диаметр трубопровода на участке DС; среднюю температуру сжато-го воздуха принимаем Т_О=288 К, среднее давление равным давлению в пункте потребления D (Р_ср=Р_D=0,6 МПа)

d_D_С = (0,85÷1,1) , мм.

По ГОСТ 8732-78 принимаем стандартные трубы с внутренним диаметром 121 мм (наружный диаметр 133 мм).

Определяем массовый расход воздуха G (кг/мин.), коэффициент сопротивления λ, эквивалентные длины местных сопротивлений и расчетную длину участка

G_D_С = Q_D_Сρ = , кг/мин.,

G_CE , кг/мин.,

G_KF , кг/мин.,

G_FJ , кг/мин.,

где Р_О = 101500 кг/см² – атмосферное давление; R = 287 кг с²/м⁴ – аэродинамическое со-противление трубопровода.

λ_D_С = , l_р_D_С = 1,1l_D_С=1.1*1.25=1,37, м.

Абсолютное давление в точке С определится из уравнения

Р_С = ,

где Р_D = 0,6*10⁶ Па.

Таким образом, потери давления на участке DС составят

∆Р_D_С = Р_С – Р_D= 0,061 МПа.

Диаметр трубы на участке СЕ принимается равным диаметру труб участка СD,
т. е. d_СЕ = d_D_С, тогда давление в точке Е определится по формуле

Р_Е = ,Па;

l_{р СЕ} = 1,1l_СЕ=1,1*0,8=0,88, м;

λ_СЕ = .

Определяется общий расход воздуха через узловой пункт С и участок СВ.

Q_C = Q_E + Q_D + + , м³/мин.;

Q_C_В = Q_C + , м³/мин.

Определяется диаметр на участке СВ, где среднее давление принимается рав-ным ΔР_СВ=Р_С

d_СВ = (0,85÷1,1) , мм.

По ГОСТ 8732-78 принимаем внутренний диаметр трубопровода 123 мм (внешний диаметр 133 мм).

Определяется давление в точке В

Р_В = ,Па;

G_СВ = Q_СВρ = , кг/мин.;

l_{р СВ} = 1,1l_СВ=1,1*1,45=1,595, м;

λ_СВ= .

По известным давлениям в точке В и пунктах потребления точек J и К, опреде-ляется потеря давления на участке

∆Р_В_J = Р_В - Р_J= , МПа,

где Р_J=0,6 МПа.

Удельная потеря на этих участках

δ = , МПа/км.

Потеря давления на участке ВF составит

∆Р_В_F = δl_В_F= МПа.

Давление в точке F составит

P_F = P_B - ∆Р_В_F=0,68-0,03 , МПа.

Объемный расход воздуха на участке ВF

Q_BF = Q_K + Q_J + , м³/мин.

Определяется диаметр труб на участке ВF

d_BF = , мм;

Р_ср = , МПа.

По ГОСТу принимаем стандартный наружный диаметр d_BF=180 мм.

Определяется диаметр труб на участке FJ и KF

d_FJ = , мм;

P_ср = , МПа;

∆Р_FJ = δl_JF= , МПа.

Принимаем стандартный наружный диаметр d_FJ=121 мм.

На участке KF принимается диаметр труб как на участке FJ.

Находится диаметр трубопровода на участке ВА, средняя температура сжатого воздуха на этом участке принимается равной Т_ср = 293 ⁰К, а среднее давление Р_ср равным давлению в точке В.

Q_B_А = Q_BF + Q_DC + , м³/мин.;

d_В_A = (0,85÷1,1) , мм.

Cтандартный диаметр принимается равным d_В_A^Н=180 (мм), внутренний - d_В_A^ВН= 166 (мм).

Определяется рабочее давление у компрессорной станции в точке А.

λ_BA = ;

G_BA = , кг/мин.;

l_р_BA = 1,1l_BA=1.1*0.65=0.715, м;

Р_A = , Па.

Удельная энергоемкость сжатия (кДж/м³) при политропном сжатии воздуха

l_ПОЛ = ( – 1] , кДж/м³,

где n = 1,28÷1,32 – показатель политропы сжатия, зависит от интенсивности отвода тепла в процессе сжатия.

Мощность на валу компрессора

N_B = , кВт,

где η_ПОЛ = 0,8 – к.п.д. политропный; η_М = 0,9 – механический к.п.д. компрессора.

Мощность, потребляемая из сети

N_C = , кВт,

где η_П = 1,0 – к.п.д. промежуточной передачи между двигателем и компрессором;
η_Д = 0,92 – к.п.д. двигателя.

Таким образом, принимаем четыре компрессора марки 305ВП20/8,мощностью 115 кВт один изкоторых резервный. (приложение, табл. 6).

Удельный расход электроэнергии на выработку 1 м³ воздуха

Мощность на валу 115*3= 345кВт

е = , кВт ч/м³.

Годовой расход электроэнергии приводами компрессорной станции

Е = + (1 + k_ОХ + k_ВСП)

, кВт ч/год

где k_З=0,8÷0,9 – средний коэффициент загрузки компрессорной станции; b – число рабочих дней в году; t–время работы компрессорной станции в сутки, ч; η_ЭС=0,9÷0,95 -к.п.д. питающей электрической сети; N_XX=84 кВт – мощность холостого хода компрессора; k_ОХ=0,02÷0,05 – коэффициент, учитывающий расход энергии на подачу охлаждающей воды; k_ВСП=0,03 – коэффициент, учитывающий расход энергии на вспомогательные нужды; N_B – мощность на валу двигателя, кВт.