 |
|
Основные теоретические положения о назначении и задачах СВС ПП
Воздухоснабжение промышленного предприятия строится с использованием следующих базовых элементов систем энергообеспечения промпредприятий:
- генераторирующие устройстова - компрессорная станция.
- коммуникации сжатого воздуха – воздушные сети предприятия.
- потребляющие устройства - пневмоприемники потребителей
Система воздухоснабжение промышленного предприятия (СВСПП) предназначена для централизованного обеспечения разнообразных промышленных потребителей сжатым воздухом требуемых параметров (давление, температура, расход, влажность) в соответствии с заданным графиком потребления.
В общем случае в состав систем воздухоснабжения промышленных предприятий могут входить:
Ø компрессорные станции и воздушные установки различного назначения в качестве генераторов;
Ø кольцевые, магистральные и тупиковые воздушные сети в качестве элементов коммуникационной системы;
Ø распределительные устройства и пневмоприёмники различного назначения в качестве потребителей.
Сжатый воздух на промышленном предприятии используется по двум основным направлениям: технологическому (для выплавки чугуна и стали в металлургии, получения кислорода в воздухоразделительных установках и т.д.) и силовому (для привода различных машин и механизмов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, кузнечном и других производствах).
В зависимости от требуемого напора (давления) и расхода компрессорные станции комплектуются центробежными или поршневыми компрессорами. Компрессорные станции для производства сжатого воздуха включают в свой состав устройства для забора воздуха, очистки его от пыли, компрессоры и приводные двигатели, теплообменники охлаждения, вспомогательное оборудование, предназначенное для дополнительной обработки воздуха (осушка, очистка, изменение давления, аккумуляция).
Для малых и средних промышленных предприятий с относительно небольшой нагрузкой по воздуху чаще всего предусматривается одна КС. При этом не исключается воздухоснабжение наиболее крупных потребителей индивидуальными системами воздухообеспечения с помощью индивидуальных компрессоров, воздуходувок, вентиляторов.
Установка двух и более КС предусматривается на промышленном предприятии с суммарной нагрузкой по воздуху 1.5 – 2 тыс м3/мин.
По отношению ко всем потребителям воздуха КС должна размещаться в центре нагрузок. Воздухозаборные устройства КС размещаются с северной, теневой стороны зданий и сооружений. При этом допустимо смещение координат КС:
а) в сторону наиболее крупного потребителя воздуха,
б) в сторону питающей электроподстанции
Методика расчета.
Для определения нагрузок на КС существует 2 метода: укрупненный и расчетный.
Укрупненный или приближенный метод используется при перспективном планировании и составлении проектного задания для системы воздухоснабжения ПП. В этих случае точные данные о перечнях оборудования прилагаются к установке, и данные о составе выпускаемой продукции не могут быть определены с достаточной степенью точности.
В основу расчета по укрупненного метода положено применение средних удельных расходов воздуха на единицу выпускаемой продукции или на каждую из операций обслуживаемого процесса. Суммарный годовой расход воздуха по укрупненному методу будет определен как:
QГ = α * АГ
где АГ – годовой выпуск продукции
α – средний расход воздуха на единицу выпускаемой продукции
Среднегодовая нагрузка определяется как :
QГср = QГ/τ
где τ – количество рабочих часов в году.
Нормы удельных расходов на единицу продукции различны, для различных видов производств. Они устанавливаются для однотипных предприятий путем статической обработки большого количества данных. С течением времени пересматриваются и переутверждаются в качестве контрольных показателей. При развитом ритмично работающем производстве наблюдается тенденция к снижению средних расходов воздуха α в рамках одной отрасли
Определение суммарной нагрузки расчетным методом основано на использовании ряда статистических характеристик и коэффициентов. При этом достигается точность расчетов, допустимая для инженерных приложений. При проведении расчетов различают два типа пневмоприемников:
1. с кратковременным режимом работы (пневмоинструмент)
2. с длительным режимом работы (пневмооборудование)
Для расчета средней пневматической нагрузки по конкретному цеху предприятия все имеющиеся в нем пневмоприемники обоих типов разбиваются на характерные группы с более – менее характерным режимом работы. Как правило, расчет проводится по наиболее нагруженной схеме. Если в цеху выделить j групп, то для j-ой группы средней расход воздуха определится по формулам:
Qср.инс.j = S(qj инс * Кспр)
Кспр = Кзагр*Кодн*Кизн*Кут
Qcр.об.j = S (qj.об*Кисп*Кут*Кизн)
Где Кспр – коэффициент спроса, учитывающий нагрузку инструмента
Кзагр – коэффициент загрузки
Кодн – коэффициент одновременности, время одновременной работы в группе.
Кизн – коэффициент износа
Кут – коэф - т утечки, характеризует величину утечек в соединениях, арматуре, вентилях и т.д.
Кисп – коэффициент использования, время работы в течении смены
Кисп = t/T
Где t – время работы в течении смены
T – продолжительность смены
Величины коэффициентов, полученные путем обработки большого количества статистических данных, сведены в таблицы для различных видов производств.
Средняя суммарная нагрузка по цеху должна учитывать потери в нерабочем оборудовании:
Qcр.цех = SQcр.инс.j + SQcр.об.j + qп
Где qп - потери в нерабочем оборудовании
При одновременном подключении группы крупных потребителей воздуха возможно кратковременное увеличение суммарного расхода воздуха, поэтому для расчета максимального расхода по цеху используется формула:
Qmax = Qср.расч * Кmax
Кmax = 1.2-1.5
По величине максимальной нагрузки проводится расчет диаметров трубопроводов сжатого воздуха. Величина Кmax зависит от характера и мощности нагрузки и вероятности включения большого количества пневмоприемников. Для определения максимально длительной нагрузки:
Qмд = b*SQmax.j.
Где b - коэффициент неоднородности, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок.
b = 0,85 – 0,95 При увеличении количества воздухопотребяемых цехов значение b уменьшается.
Порядок 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).
Расчет суммарной нагрузки по воздуху проводим на примере сборочного цеха.
1. Пневмомолотки:
m=14,
q=0.8м3/ч ,
Qср=14*0,8*0,62*1,1*0,7*1,2=6,416м3/ч
2. Пневмозубила:
m=11,
q=0.7м3/ч,
Qcр=11*0,7*0,68*1,1*0,75*1,2=5,184м3/ч
3. Шлифовальные машины:
m=12,
q=0.6 м3/ч ,
Qср=12*0,6*0,66*1,1*0,8*1,2=5,018 м3/ч
4. Сверлильные машины:
m=13,
q=1,3м3/ч,
Qcp=13*1.3*0,64*1,1*0,9*1,2=12,849 м3/ч
5. Обдувочное сопло:
m=11,
q=1.0м3/ч ,
Qср=11*1,0*0,68*1,12*0,77*1,2=7,741 м3/ч
6. Молотки клепальные:
m=12,
q=0,6м3/ч,
Qср=12*0,6*0,66*1,1*0,8*1,2=7,527 м3/ч
7. Гайковерты:
m=10,
q=0,8 м3/ч,
Qср=10*0,8*0,7*1,15*0,8*1,2=3,091 м3/ч
8. Ножницы:
m=11,
q=1 м3/ч,
Qср=11*1*0,68*1,1*0,8*1,2=7,899 м3/ч
9. Подъемники:
m=10,
q=15 м3/ч,
Qср=10*15*0,1*0,7*1,1*1,05=12,128 м3/ч
10. Суммарный расход воздуха:
∑Qср=6,416+5,184+5,018+12,849+7,741+7,527+3,091+7,899+12,128=67,853 м3/ч
11. максимальный расход воздуха по цеху: (Kmax=1,35) Qmax1=67,853*1.35=91,602 м3/ч
Расчет по всем остальным цехам ведется аналогично.
Результаты расчета сведены в таблице 4.
Максимальный расход по предприятию:
Qmax=91,602+83,089+80,826+80,096+984,262+261,243+261,918+267,8=2210,835м3/ч
Таблица 1.
| № | Наименование пневмоприемников | Количество пневмоприемников по цехам | |||||||
| Пневматические молотки | |||||||||
| Пневмозубила | |||||||||
| Шлифовальные машины | |||||||||
| Сверлильные машины СМ 22 | |||||||||
| Пневмозажимные патроны | |||||||||
| Пневмопистолеты на 100м3/ч | |||||||||
| Пневмотрамбовка | |||||||||
| Пневмомолоты 1т 5т 10т | |||||||||
| Пейскоструйное сопло | |||||||||
| Обдувочное сопло | |||||||||
| Формовачная машина на 100м3/ч | |||||||||
| Форсунки на 100м3/ч мазута | |||||||||
| Молотки клепальные Н46 | |||||||||
| Молотки рубильночеканные РК44 | |||||||||
| Гайковерты | |||||||||
| Ножницы | |||||||||
| Подъемники |
Таблица 2.
| № | Наименование пневмоприемников | Кисп | Кзагр | Кизн | Кут | Номинальный расход воздуха q,м3/ч |
| Пневмотические молотки | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 0,8 | |
| Пневмозубила | 0,3 | 0,75 | 1,1 | 1,2 | 0,7 | |
| Шлифовальные машины | 0,6 | 0,8 | 1,1 | 1,2 | 0,6 | |
| Сверлильные машины СМ22 | 0,4 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | |
| Пневмозажимные патроны | 0,8 | ----- | 1,15 | 1,2 | 1,3 | |
| Пневмопистолеты на 100м3/ч | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 0,1 | ||
| Пневмотрамбовка обор. | 0,4 | 1,12 | 1,2 | 1,2 | ||
| Пневмомолоты 0,5т обор 1т 5т 10т | 0,6 | 1,1 | 1,2 | |||
| 0,65 | 1,1 | 1,2 | 16,5 | |||
| 0,6 | 1,1 | 1,2 | ||||
| 0,45 | 1,1 | 1,2 | ||||
| Пейскоструйное сопло обор | 0,3 | 1,15 | 1,2 | |||
| Обдувочное сопло | 0,9 | 0,77 | 1,12 | 1,2 | ||
| Формовачная машина обор | 0,2 | 1,1 | 1,2 | 0,8 | ||
| Форсунки на100кг/ч мазута на 1 кг/ч мазута на 50 кг/ч мазута | 0,5 | 1,1 | 1,2 | |||
| 0,2 | 1,1 | 1,2 | 0,6 | |||
| 0,6 | 1,1 | 1,2 | ||||
| Молотки клепальные Н46 | 0,8 | 1,1 | 1,2 | |||
| Молотки рубильночеканные РК44 | 0,7 | 0,65 | 1,1 | 1,2 | 0,75 | |
| гайковерты | 0,8 | 0,8 | 1,15 | 1,2 | 0,4 | |
| Ножницы | 0,8 | 0,8 | 1,1 | 1,2 | ||
| подъемники | 0,1 | 0,8 | 1,1 | 1,05 |
Таблица 3.
| Кол-во работающего инструмента | |||||||||
| Кодн | 0,9 | 0,875 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,58 | 0,5 | 0,5 |
Таблица 4
| Потребители сжатого воздуха | Кол-во пневмоприемников | q, м3/ч | Кисп | Кодн | Кизн | Кзагр | Кут | Qcp, м3/ч | Qmax | ||
| Обор | Инстр | 
| |||||||||
| 1.Сборочный цех Пневмомолотки | 0,8 | 0,62 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 6,416 | |||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,68 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,184 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,66 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 5,018 | |||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,64 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 12,849 | |||||
| Обдув. сопло | 0,68 | 1,12 | 0,77 | 1,2 | 7,741 | ||||||
| Молотки клеп. | 0,9 | 0,66 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 7,527 | |||||
| Гайковерты | 0,4 | 0,7 | 1,15 | 0,8 | 1,2 | 3,091 | |||||
| Ножницы | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 7,899 | ||||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 1,05 | 12,128 | ||||||
| Итого по цеху | 67,853 | 91,602 | |||||||||
| 2.Механический цех№1 Пневмомолотки | 0,8 | 0,68 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,53 | |||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,68 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,18 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | |||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,68 | 1,12 | 0,9 | 1,2 | 11,76 | |||||
| Пневмозаж. Патроны | 1,3 | 0,8 | 0,592 | 1,15 | 1,2 | 14,44 | |||||
| Обдув. Сопло | 0,7 | 1,2 | 0,77 | 1,2 | 7,76 | ||||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 1,05 | 12,13 | ||||||
| Итого по цеху | 61,547 | 83,089 | |||||||||
| 3.Механический цех№2 Пневмомолотки | 0,8 | 0,7 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,17 | |||||
| Пневмозубила | 0,8 | 0,7 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,17 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,7 | 0,7 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 4,85 | |||||
| Сверлильные маш. | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | |||||
| Пневмозаж. Патроны | 1,3 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | |||||
| Обдув. Сопло | 1,3 | 0,8 | 0,596 | 1,15 | 1,2 | 13,69 | |||||
| Подъемники | 0,68 | 1,12 | 0,77 | 1,2 | 7,74 | ||||||
| Итого по цеху | 59,871 | 80,826 | |||||||||
| 4.Механический цех№3 Пневмомолотки | 0,8 | 0,68 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,53 | |||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,68 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,18 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | |||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | |||||
| Пневмозаж. Патроны | 1,3 | 0,8 | 0,62 | 1,15 | 1,2 | 12,46 | |||||
| Обдув. Сопло | 0,68 | 1,12 | 0,77 | 1,2 | 7,74 | ||||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 1,05 | 12,13 | ||||||
| Итого по цеху | 59,330 | 80,096 | |||||||||
| 5.Кузнечный цех Пневмомолотки | 0,8 | 0,66 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,85 | |||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,66 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,49 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | |||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | |||||
| Пневмопистолет | 0,1 | 0,68 | 1,1 | 1,2 | 0,99 | ||||||
| Пневмотрамбовка | 1,2 | 0,4 | 0,584 | 1,12 | 1,2 | 7,16 | |||||
| Пневмомолоты 1т | 16,5 | 0,65 | 0,68 | 1,1 | 1,2 | 105,89 | |||||
| 5т | 0,6 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 221,76 | ||||||
| 10т | 0,45 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 228,69 | ||||||
| Пескоструйное сопло | 0,3 | 0,68 | 1,15 | 1,2 | 12,39 | ||||||
| Формовочная маш. | 0,8 | 0,2 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 1,48 | |||||
| Форсунки | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 138,60 | ||||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 1,05 | 12,13 | ||||||
| Итого по цеху | 756,717 | 1021,568 | |||||||||
| 6.Чугунолитейный цех Пневмомолотки | 0,8 | 0,62 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 6,42 | |||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,66 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,49 | |||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | |||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | |||||
| Пневмопистолет | 0,1 | 0,68 | 1,1 | 1,2 | 0,99 | ||||||
| Пневмотрамбовка | 1,2 | 0,4 | 0,592 | 1,1 | 1,2 | 6,38 | |||||
| Пескоструйное сопло | 0,3 | 0,68 | 1,12 | 1,2 | 12,06 | ||||||
| Формовочная маш. | 0,8 | 0,2 | 0,7 | 1,15 | 1,2 | 1,55 | |||||
| Форсунки | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 1,2 | 138,60 | ||||||
| Молотки руб.-чеканные | 0,75 | 0,66 | 1,1 | 0,65 | 1,2 | 5,52 | |||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 1,05 | 12,13 | ||||||
| Итого по цеху | 205,418 | 277,315 | |||||||||
| 7.Сталелитейный цех Пневмомолотки | 0,8 | 0,5 | 0,6 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 6,65 | ||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,3 | 0,66 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 5,49 | ||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | ||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,4 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | ||||
| Пневмопистолет | 0,1 | 0,9 | 0,68 | 1,1 | 1,2 | 0,99 | |||||
| Пескоструйное сопло | 0,3 | 0,68 | 1,15 | 1,12 | 1,2 | 12,39 | |||||
| Формовочная маш. | 0,8 | 0,2 | 0,7 | 1,1 | 0,71 | 1,2 | 1,48 | ||||
| Форсунки | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 0,71 | 1,2 | 138,60 | |||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 0,8 | 1,05 | 12,13 | |||||
| Итого по цеху | 194,013 | 261,918 | |||||||||
| 8.Термический цех Пневмомолотки | 0,8 | 0,5 | 0,68 | 1,1 | 0,7 | 1,2 | 5,53 | ||||
| Пневмозубила | 0,7 | 0,3 | 0,7 | 1,1 | 0,75 | 1,2 | 4,85 | ||||
| Шлифовальные маш. | 0,6 | 0,6 | 0,68 | 1,1 | 0,8 | 1,2 | 4,74 | ||||
| Сверлильные маш. | 1,3 | 0,4 | 0,68 | 1,1 | 0,9 | 1,2 | 11,55 | ||||
| Пневмопистолет | 0,1 | 0,9 | 0,68 | 1,1 | 1,2 | 0,99 | |||||
| Пескоструйное сопло | 0,3 | 0,7 | 1,12 | 1,12 | 1,2 | 11,29 | |||||
| Обдувочное сопло | 0,9 | 0,7 | 1,15 | 0,77 | 1,2 | 8,69 | |||||
| Форсунки | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 0,77 | 1,2 | 138,60 | |||||
| Подъемники | 0,1 | 0,7 | 1,1 | 0,8 | 1,05 | 12,13 | |||||
| Итого по цеху | 198,370 | 267,800 | |||||||||
| Итого по заводу | 2164,213 |