Повышение энергоэффективности компрессорной станции промпредприятия

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Реферат

Стр. 128. Табл. 39. Рис. 32. Библ. 13.

Расход сжатого воздуха, технологическая схема, расчёт себестоимости сжатого воздуха, безопасность и экологичность.

В данном дипломном проекте рассчитаны различные варианты реконструкции системы снабжения осушенным сжатым воздухом цехов ОАО «Монди ЛПК»

Определена себестоимость сжатого воздуха.

Разработана система автоматизации технологического процесса по производству сжатого воздуха, освещены вопросы безопасности и экологичности.

Содержание

Введение

1. Общие сведения о системе воздухоснабжения

2. Расчёт потребления сжатого воздуха

3. Аэродинамический расчёт системы воздухоснабжения

3.1 Расчёт различных вариантов воздухоснабжения ОАО «Монди ЛПК»

3.2 Способы регулирования подачи и давления у отдельных потребителей

3.3 Непроизводственные потери сжатого воздуха

4. Инструментальное обследование оборудования компрессорных станций

4.1 Обследование компрессорных станций

4.2 Обследование системы оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2

4.3 Обследование осушителей сжатого воздуха КС № 2

5. Определение термодинамический характеристик компрессоров по результатам обследования

5.1 Определение термодинамических параметров компрессоров КС № 2 в теплый период года

5.2 Определение термодинамических параметров компрессоров КС № 1.

5.2.1 Пример расчета параметров поршневого компрессора № 3 (06. 07. 2010 г)

5.3 Влияние температуры наружного воздуха на производительность центробежных компрессоров

5.4 Влияние влажности воздуха на работу центробежных компрессоров.

6. Разработка функциональной схемы автоматизированного управления компрессорной установки

6.1 Описание схемы автоматизации компрессора

6.2 Тепловой контроль

6.3 Автоматическое регулирование

6.4 Сигнализация

6.5 Автоматическая защита компрессора

6.6 Заказная спецификация на средства технологического контроля и автоматизации

7 Технико-экономическое обоснование (ТЭО) реконструкции компрессорных станций

7.1 Анализ затрат на производство сжатого воздуха

7.2 Расчет себестоимости сжатого воздуха отдельно для каждой компрессорной

7.3 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 1)

7.4 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции (вариант № 1)

7.5 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант № 1)

7.6 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 2)

7.7 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции (вариант 2)

7.8 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант№ 2)

7.9 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 3)

7. 10 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции (вариант № 3)

7. 11 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант№ 3)

8. Безопасность и экологичность проекта

8.1 Анализ условий труда и потенциальных опасностей для персонала компрессорной станции

8. 2 Мероприятия по обеспечению безопасности персонала

8.2. 1 Обеспечение электробезопасности

8.2.2 Предупреждение механического травматизма

8.2.3 Защита оборудования от чрезмерного превышения давления

8.2. 4 Молниезащита зданий и сооружений

8.2.5 Обеспечение пожаробезопасности

8. 3 Улучшение условий труда

8.3.1 Микроклимат в помещении станции

8.3. 2 Освещение машинного зала

8.3.3 Шум

8.3. 4 Вибрация

ВВЕДЕНИЕ

Энергосбережение является одной из важнейших проблем, в том числе и для такого энергоемкого процесса как производство сжатого воздуха. По опубликованным данным на привод компрессорных машин тратится от 14 до 16% общего потребления энергии, вырабатываемой на нужды промышленности.

Анализ работы в области энергосбережения при производстве сжатого воздуха показывает, что существующие методы оценки энергозатрат в системе основываются на расчете эффективности работы непосредственно самой компрессорной установки. Большинство работ по данной тематике направлены на анализ потерь в одном из элементов компрессора, как правило, определенного типа, и не охватывают характеристик и показателей всей системы воздухоснабжения (СВС). Чаще всего это потери в теплообменниках-охладителях воздуха или потери в проточной части компрессора. Данные методики и частные выводы не позволяют сделать полный анализ по распределению потерь в системе, т.к. не учитываются энергетические потоки между компрессорной установкой и потребителем.

Для выявления потенциалов энергосбережения необходимо проведение комплексного анализа системы воздухоснабжения целиком для разных типов компрессоров, позволяющего с помощью энергетического баланса установить наиболее емкие потери в системе и путем целенаправленных действий добиться их минимизации. Комплексный подход к решению данной задачи позволит увеличить общую эффективность системы, рассматривая ее как совокупность отдельных элементов (компрессор, коммуникации, вспомогательные элементы, потребитель), каждый из которых оказывает определенное воздействие на всю систему и определяет работоспособность и надежность всей системы в целом.

Повышение эффективности работы системы водоснабжения также возможно благодаря внедрению ряда энергосберегающих мероприятий, позволяющих снизить потери за счет использования дополнительных резервов экономии энергоресурсов.

Целью работы является выявление возможностей повышения эффективности СВС при помощи комплексного термодинамического и технико-экономического анализа системы и ее элементов, разработка на этой основе путей снижения потерь в системе и предложений по реализации энергосберегающих мероприятий.

Достижение указанной цели осуществляется путем проведения энергоаудита системы производства и распределения сжатого воздуха. Он позволяет проанализировать использование основных энергоресурсов: электроэнергии и воды в данном производстве, удельные показатели на выработку сжатого воздуха, выявить место их нерационального использования, разработать программу энергосберегающих мероприятий и проектов.

«Монди ЛПК» -- один из крупнейших производителей целлюлозно-бумажной продукции в России. Компания располагает картоноделательной и тремя бумагоделательными машинами. Общая производительность комбината составляет более 770 тысяч тонн готовой продукции в год. В структуре комбината собственное древесно-подготовительное производство, целлюлозный завод, вырабатывающий около 540 тысячи тонн целлюлозы в год, ТЭЦ и комплекс очистных сооружений.

ОАО «Монди ЛПК» контролирует более 10 лесозаготовительных компаний Республики Коми, которые обеспечивают древесным сырьем комбинат.

В структуре предприятий «Монди ЛПК» трудится более 10 тысяч человек. С учетом косвенной занятости предприятие формирует рабочие места предположительно для 28 тысяч человек, от его работы зависит доход около 100 тысяч человек из близлежащих районов республики.

Комбинат обеспечивает более сорока процентов рынка офисной и офсетной бумаги в России и СНГ, производит газетную бумагу, картон для плоских слоев гофрированного картона «топ-лайнер» и «крафт-лайнер.

Для обеспечения бесперебойного технологического процесса по выпуску целлюлозно-бумажной продукции, комбинату требуется в среднем 528 000 тыс. м3 сжатого технологического и осушенного воздуха в год.

Для выработки требуемого сжатого воздуха, на территории предприятия используются две компрессорные станции КС № 1 и КС № 2.

1. Общие сведения о СИСТЕМЕ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Сжатый осушенный воздух вырабатывается на двух компрессорных станциях.

Компрессорная станция № 1 изначально была предназначена для снабжения сжатым воздухом технологического оборудования ОАО «Монди ЛПК» и сторонних потребителей. В настоящее время КС № 1 выступает в роли вспомогательной компрессорной станции для покрытия пиковых нагрузок воздухоснабжения комбината. Основным источником осушенного сжатого воздуха является компрессорная станция № 2, оснащенная более производительными центробежными компрессорами типа К 250−61−2 (3 шт.) и компрессором К 250−61−5 (1 шт.) Хабаровского завода «Дальэнергомаш».

Основным оборудованием компрессорной станции № 1 являются четыре поршневых компрессора, из которых три 5Г-100/8 и один 4М-10−100/8. Основные характеристики поршневых компрессоров представлены в таблицах 1.1 — 1. 2, а центробежных компрессоров — в табл. 1.3 и 1.4.

Таблица 1.1. Основные технические характеристики установки 4М — 10 — 100/8

№ п/п

Параметр

Единицы измерения

Значение

Компрессор

2

Мощность

кВт

3

Частота вращения

об/мин

500

4

Производительность

м3/мин.

100

5

КПД

%

6

Давление воздуха на нагнетании

Па

8,0. 105

7

Степень сжатия

-

Электродвигатель

7

Марка ЭД

-

-

8

Номинальная мощность

кВт

625

9

Частота вращения

об/мин

-

10

Частота тока

Гц

-

11

Напряжение сети

В

-

12

КПД

%

-

Таблица 1.2. Основные технические характеристики установки 5 Г — 100/8

№ п/п

Параметр

Единицы измерения

Значение

Компрессор

1

Мощность

кВт

2

Частота вращения

об/мин

187

3

Производительность

м3/мин.

100

4

КПД

%

5

Давление воздуха на нагнетании

Па

8,0. 105

6

Степень сжатия

-

Электродвигатель

7

Марка ЭД

-

-

8

Номинальная мощность

кВт

625

9

Частота вращения

об/мин

-

10

Частота тока

Гц

-

11

Напряжение сети

В

-

12

КПД

%

-

Компрессорная станция № 2 является основной и предназначена для снабжения сжатым воздухом технологического оборудования ОАО «Монди ЛПК» и сторонних потребителей.

Основным оборудованием, установленным на станции, являются четыре турбокомпрессора типа К-250 с электроприводом СТД-1600.

Таблица 1.3. Основные технические характеристики компрессора № 4 КС № 2

№ п/п

Параметр

Единицы измерения

Значение

Компрессор

1

Тип компрессора

-

К-250−61−5

2

Мощность на муфте

кВт

1445

3

Частота вращения

об/мин

10 935

4

Производительность

м3/мин.

255

5

КПД (изотермический)

%

65

6

Давление воздуха на нагнетании

Па

8,8. 105

7

Степень сжатия

-

-

Электродвигатель

8

Марка ЭД

-

СТД-1600−23У4

9

Номинальная мощность

кВт

1600

10

Частота вращения

об/мин

3000

11

Ток

А

273

12

КПД

%

96,6

Возбудитель

13

Тип

-

ВС-20−3000

14

Номинальная мощность

кВт

20

15

Частота вращения

об/мин

3000

16

Напряжение

В

60,5

17

Ток

А

330

Таблица 1.4. Основные технические характеристики компрессоров № 1, 2, 3 типа К-250−61−2

п/п

Параметр

Станционный номер

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

1.

Дата ввода в эксплуатацию, год

2.

Тип, модификация, завод

ЭМЗ

К-250

ЭМЗ

К-250

ЭМЗ

К-250

ЭМЗ

К-250

3.

Заводской номер

772

654

684

515

4.

Начальное давление, МПа

0,098

0,098

0,098

0,098

5.

Конечное давление, МПа

0,88

0,88

0,88

0,88

6.

Температура воздуха при входе во всасывающий патрубок, 0С

20

20

20

20

7.

Объемная производительность компрессора, м3/мин

250

250

250

250

8.

Число оборотов ротора в минуту

10 935

10 935

10 935

10 935

9.

Тип электродвигателя

СТД-1600−23У4

СТД-1600−23У4

СТД-1600−23У4

СТД-1600−23У4

10.

Температура охлаждающей воды, 0С

20

20

20

20

11.

Мощность компрессора, МВт

1,445

1,445

1,445

1,445

12.

Механический КПД

0,97

0,97

0,97

0,97

Примечание: в качестве концевого воздухоохладителя, на компрессорах К-250, установлен воздухоохладитель марки ВОК-250 с рабочим давлением Р = 0,9 МПа, рабочей температурой t = 110 оC и емкостью 1,620 м³.

Наработка агрегатов компрессорной станции № 1 и № 2 за 2009 и 2010 г. г представлена в табл. 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5. Число часов работы поршневых компрессоров КС № 1

Наработка

2009 год

компрессоров

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

ИТОГО

К, %

5Г-100/8 № 1

0

0

0

0

153

674

476

421

720

586

130

602

3762

42,94

5Г-100/8 № 2

317

308

351

348

608

337

203

375

167

448

386

302

3833

43,75

5Г-100/8 № 3

426

176

450

105

515

481

548

647

583

231

461

202

4399

50,21

4М-100/8 № 4

2

117

76

710

200

3

0

0

0

0

233

141

1480

16,89

ИТОГО

745

601

877

1163

1476

1495

1227

1443

1470

1265

1210

1247

13 474

38,45

2010 год

5Г-100/8 № 1

338

0

323

280

280

530

295

362

243

406

253

85

3395

38,75

5Г-100/8 № 2

524

303

76

456

456

438

630

323

427

313

381

204

4007

45,70

5Г-100/8 № 3

270

144

294

200

200

52

402

730

550

342

44

86

3044

34,74

4М-100/8 № 4

48

206

2

400

400

0

43

0

0

0

0

0

1051

11,99

ИТОГО

1180

653

695

1336

1336

1020

1370

1415

1220

1061

678

375

12 339

35,21

Таблица 1.6. Число часов работы центробежных компрессоров типа К-250−61−2 КС № 2

Наработка

2009 год

компрессоров

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

ИТОГО

К, %

К-250−61−2 № 1

744

597

744

717,19

744

719

744

744

720

744

697

742,5

8656,69

98,82

К-250−61−2 № 2

744

589

744

717,19

744

719

744

744

712

744

698

622,5

8521,69

97,28

К-250−61−2 № 3

744

672

720

717,19

744

720

744

744

720

744

707

742,5

8718,69

99,53

К-250−61−2 № 4

744

672

744

717,19

744

720

744

744

720

744

676

742,5

8711,69

99,45

2976

2530

2952

2868,7

2976

2878

2976

2976

2872

2976

2778

2850

34 608,76

98,77

2010 год

К-250−61−2 № 1

687

672

742,42

720

720

720

744

744

744

665

720

744

8622,42

98,42

К-250−61−2 № 2

744

666

742,41

720

720

720

743,4

744

744

744

720

671

8678,81

99,07

К-250−61−2 № 3

644

562

743,07

720

720

720

743,4

744

744

744

720

744

8548,47

97,58

К-250−61−2 № 4

680

672

741,28

720

720

720

744

744

744

744

720

672

8621,28

98,41

Итого:

2755

2572

2969,1

2880

2880

2880

2974,8

2976

2976

2897

2880

2831

34 470,9

98,37

Годовой коэффициент рабочего времени за 2009 г. составил для КС № 1 38,45%, а для КС № 2 98,77%.

2. РАСЧЁТ ПОТРЕБЛЕНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Номинальный (фактический) расход воздуха определяют при непрерывной работе потребителя в нормальных условиях, т. е. при хорошем состоянии потребителя сжатого воздуха, нормальной его эксплуатации и нормальном давлении подаваемого сжатого воздуха, потери в подводящих магистралях и шлангах при этом не учитываются. В действительности, состояние потребителя, условия его эксплуатации и потери при транспорте увеличивают расход воздуха в среднем на 20−30%, а в отдельных случаях превышение расхода достигает значительно большей величины [2,3,4].

На комбинате учет выработки и потребления сжатого воздуха производится как по приборам, так и расчетным путем.

Приборы учета установлены не по всем вводам.

Расчетный способ определения потребления сжатого воздуха имеет ряд недостатков. В расчёте только диаметр труб является величиной постоянной. Остальные параметры изменяются со временем. Даже плотность воздуха при нормальных условиях колеблется от 1,2 до 1,29 кг/м3. Следовательно, если о производительности компрессорных станций можно говорить с большой уверенностью (погрешность приборов), то о потреблении сжатого воздуха при отсутствии приборов учёта можно судить только косвенно.

В табл. 2.1 представлены данные о расходе и давлении осушенного сжатого воздуха потребителями ОАО «МБП ЛПК»

Таблица 2.1 Данные о расходе и давлении осушенного сжатого воздуха потребителями ОАО «МБП ЛПК»

№ п/п

Название потребителя

Расход, нм3/ч

Давление, кг/см2

1

ОАО «СТГ»

590

5,9

2

ЦГПП

200

5,5

3

СРК

300

6

4

ТЭЦ

2084

5,5

5

ООО «Юникристалл»

35

6,4

6

ЦКРИ-2 (цех каустизации и регенерации извести № 2)

209

6

7

ХТММ

364

6

8

ТММ

1592

6

9

БМ-14

2219

6

10

БМ-15

1617

6

11

ЦЛБ-2 (цех листовых бумаг № 2)

403

6

12

Вспомогательный блок № 1

132

6

13

Склад кислот

7

6

14

Кислородная станция

110

6

15

ЦЛБ-1 (цех листовых бумаг № 1)

70

6

16

УПОР-2 (участок приготовления отбеливающих реагентов № 2)

125

5,8

17

Фанерный завод

4514

5,6

18

УПОР-1 (участок приготовления отбеливающих реагентов № 1)

150

5,9

19

УОО (участок обезвоживания осадков)

278

5,6

20

Кислотная станция

10

5,5

21

БМ-11

1667

7

22

БМ-21

1806

6

23

ЦКРИ № 1 (цех каустизации и регенерации извести № 1)

46

5,6

24

ОЦ (отбелочный цех)

1500

6

25

ВЦ (варочный цех)

700

6

26

БХО (безхлорная отбелка)

Не учитывается

6

27

ВК № 3

Не учитывается

6

28

ДПЦ № 1

627

6

29

ВОС

125

5,8

30

ЦПХ-1 (цех приготовления химикатов № 1)

50

6

Фактическая выработка и потребление не дают представления о необходимом (нормативном) потреблении сжатого воздуха. Каждое устройство, технологические процессы и т. д. для оптимального функционирования должны получать определенное (нормативное) количество сжатого воздуха при нормативном давлении. Нарушение одного из этих показателей (расхода или давления) приводит к нарушению технологии, а в конечном итоге и браку продукции.

Для получения достоверной информации о нормативном потреблении сжатого воздуха были составлены и разосланы всем потребителям опросные листы, которые в зависимости от компетенции и ответственности персонала ОАО «МБК ЛПК» были заполнены неодинаково. Большинство опросных листов можно назвать отпиской и никакой полезной информации они не несут.

В табл. 2.2 приведены давления сжатого воздуха у потребителей согласно информации опросных листов.

По данным месячных отчетов по отпуску сжатого воздуха в 2008 — 2010 годах были построены годовые графики потребления сжатого воздуха потребителями, которые представлены на рисунке 2. 1- 2. 14. Анализ полученной информации говорит о том, что потребление сжатого воздуха имеет сильное колебание по времени года. Колебания расходов в теплый и холодный период года у разных потребителей не имеет четко выраженной зависимости. По данным графикам получим максимально-возможные расходы у потребителей, которые были использованы при аэродинамическом расчете сетей сжатого воздуха.

Таблица 2.2 Давление осушенного сжатого воздуха согласно регламенту и по информации опросных листов

Производства

Давление (изб.) сжатого воздуха согласно регламенту/по информации опросных листов, кг/см2

Отпуск сжатого воздуха с коллекторов компрессорных станций (на выходе)

Компрессорная станция № 1

6,7* / -

Компрессорная станция № 2

6,8/ -

Древесно-подготовительный цех № 1 (ДПЦ-1)

6,0/6,5

Древесно-подготовительный цех № 2, рубительно-окорочный цех (ДПЦ№ 2,РОЦ)

Участок варки целлюлозы

6,0/6,0

Участок отбелки целлюлозы

6,0/6,0

Кислородная станция

6,0/-

Цех каустизации и регенерации извести № 1 (ЦКРИ-1)

-/(5,9−6,2)

Цех каустизации и регенерации извести № 2 (ЦКРИ-2)

6,0/6,1

Склад сульфата

Выпарные станции № 1,2,3

6,0/-

Участок приготовления отбеливающих реагентов (УПОР)

5,9/-

Термомеханическая масса (ЦППВ, (ТММ))

6,0/6,1

Химтермомеханическая масса (ЦППВ (ХТММ))

6,0/6,1

Участок сжигания дурно-пахнущих газов (ДПГ)

5,5/-

Бумагодельная машина-11 (БМ-11)

6,0/6,4

Бумагодельная машина-14 (БМ-14)

6,0/5,9

Бумагодельная машина-15 (БМ-15)

6,0/(5,7−6,3)

Бумагодельная машина-21 (БМ-21)

6,0/6,4

Цех листовых бумаг № 1 (ЦЛБ-1)

6,0/6,4

Цех листовых бумаг № 2 (ЦЛБ-2)

6,0/6,3

Цех приготовления химикатов (вспомогательный блок) (ЦПХ)

6,0/6,6

Склад кислот

6,0/-

Цех приготовления химикатов (в главном корпусе № 1) (ЦПХ)

6,0/6,6

Цех приготовления химикатов (в здании ГДП) (ЦПХ)

5,8/-

ТЭЦ

5,5/-

Водоочистные сооружения (ВОС) (УВКХ)

5,8/6,0

Участок обезвоживания осадков (УОО)

5,6/6,0

Содовое отделение ВОС (в здании ГДП)

Ремонтно-механический завод (РМЗ)

Участок шлифовки валов

Склад готовой продукции

Склад электродвигателей

* - согласно технологического регламенту отклонение давления сжатого воздуха составляет

± 0,2 кг/см2

Рисунок 2.1 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям (2008 г.)

Рисунок 2.2 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям (2009 г.)

Рисунок 2.3 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям (2010 г.)

Рисунок 2.4 Отпуск сжатого воздуха (2008 г.)

Рисунок 2.5 Отпуск сжатого воздуха (2009 г.)

Рисунок 2.6 Отпуск сжатого воздуха (2010 г.)

Рисунок 2.7 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями (2008 г.)

Рисунок 2.8 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями (2009 г.)

Рисунок 2.9 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями (2010 г.)

Рисунок 2. 10 Суммарный отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями

Рисунок 2. 11 Отпуск сжатого воздуха на БМ 15

Рисунок 2. 12 Отпуск сжатого воздуха на БМ 14

Рисунок 2. 13 Отпуск сжатого воздуха на КДМ 21

Рисунок 2. 14 Отпуск сжатого воздуха на участок отбелки целлюлозы

3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Расчёт различных вариантов воздухоснабжения ОАО «Монди ЛПК»

Аэродинамический расчет невозможно произвести без генерального плана предприятия с нанесением на него не только магистральных воздухопроводов сжатого воздуха, но и ответвлений от них. Из генерального плана должны быть взяты длины и диаметры существующих воздухопроводов, произведена оценка местных сопротивлений.

Генеральный план с нанесением сетей сжатого воздуха на комбинате отсутствовал. Строительство комбината начиналось в середине 60-х годов прошлого столетия и велось несколькими этапами. При этом многочисленные реконструкции привели к тому, что достоверной информации о сетях сжатого воздуха оказалось очень мало. Поэтому огромное количество труда и времени потребовалось на получение достоверной информации о сетях сжатого воздуха. В результате проведенной работы построен генеральный план комбината с нанесением существующих сетей технологического и осушенного сжатого воздуха, который был использован при аэродинамическом расчете.

Сети сжатого воздуха от компрессорных станций закольцованы и очень часто узлы представляют собой сложные переходы, в которых трудно определить направление движения сжатого воздуха. Видно, что снабжение рядом расположенных с узлом объектов может производиться от различных компрессорных в зависимости от создаваемого ими давления, температуры и потерь давления в сетях.

Расчет воздухопроводов сводится к определению аэродинамических сопротивлений [1,13]. Воздух последовательно проходит прямые участки главной магистрали трубопровода и местные сопротивления. Суммарная потеря давления равна сумме сопротивлений:

(3. 1)

где ?- суммарные потери давления на трение, Па;

?- суммарные потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Потери давления на трение определяются по формуле:

(3. 2)

где? — коэффициент сопротивления трения;

l — длина трубопровода, м;

d — внутренний диаметр трубопровода, м;

? — средняя скорость воздуха, м/с;

? — средняя плотность воздуха, кг/м3.

Коэффициент сопротивления трения зависит от числа Рейнольдса:

(3. 3)

и от относительной шероховатости:

(3. 4)

где? — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с;

? — средняя высота выступов стенок труб, м;

Dг — гидравлический диаметр трубы, м. Для круглого сечения гидравлический диаметр равен внутреннему диаметру трубы.

При ламинарном режиме течения воздуха коэффициент сопротивления трения не зависит от шероховатости и определяется по формуле:

(3. 5)

Для переходного режима течения воздуха коэффициент сопротивления трения определяется по формуле:

(3. 6)

Для турбулентного режима течения воздуха коэффициент сопротивления трения определяется по формуле:

(3. 7)

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

(3. 8)

где? — коэффициент местного сопротивления.

Для упрощения расчетов целесообразно местные сопротивления заменить условными прямыми участками труб эквивалентными по сопротивлению (табл.3. 1) [1].

Таблица 3.1 Длины труб, эквивалентные местным сопротивлениям

Участки местных сопротивлений

Диаметр трубы, мм

25

50

100

150

200

250

300

350

400

500

600

Задвижки

0. 3

0. 6

1. 5

2. 5

3. 5

5

5. 6

6. 5

7. 5

10

13

Нормальный проходной вентиль

6

13

31

50

73

100

130

160

200

270

360

Нормальный угловой вентиль

5

10

20

32

45

61

77

95

115

150

200

Обратный клапан

1. 6

3. 2

7. 5

12. 5

18

24

30

38

44

76

Нормальное колено R=4d

0. 5

1

1. 7

2. 5

3. 2

4

5

6

7

9

12

Тройник

2

4

10

15

20

32

40

50

60

73

90

Лирообразный компенсатор R=12d

1. 8

4

9. 5

14. 5

20

27

33

41

48

64

82

Расчет сопротивлений прямых (или приведенных к прямым) участков трубопровода сетей сжатого воздуха лесопромышленного комплекса проведены с помощью табл. 3.1 и номограммы [4] по заданному расходу и параметрам воздуха. Результаты расчетов представлены в таблицах.

Генеральный план с нанесением существующих сетей осушенного воздуха представлен на чертеже 1.

Расчет существующих сетей осушенного сжатого воздуха производится следующим образом. Расходы и давления у потребителей и на компрессорной брались из отчетов. Разница между выработкой осушенного воздуха на компрессорной и расходом у потребителей составила 5%. Данная величина определяет утечки сжатого воздуха в трубопроводах. Расходы в трубопроводах сжатого воздуха в аэродинамических расчетах принимались с учетом утечек. Расчет существующих схем производится от компрессорной до потребителей. Избыточное давление осушенного сжатого воздуха принимали:

— компрессорной № 1 — 6,7кг/см,

— компрессорной № 2 — 7,1кг/см.

Результаты аэродинамического расчета существующих сетей приведены в таблице 3.2. Из неё видно, что скорость движения меняется от 2 м/с до 8,8 м/с. В рекомендованные скорости движения сжатого воздуха лежат в пределах от 12м/с до 15м/с. В результате расчета давление у большинства потребителей больше, чем по данным опросных листов из-за малых падений давления на участках.

Наиболее высокие скорости движения сжатого воздуха получены в районе ТЭЦ.

Несовпадение давлений расчетных и фактических говорит о плохом состоянии трубопроводов, утечках сжатого воздуха, несанкционированных врезках в сети, больших загрязнениях трубопроводов, особенно в районе компрессорной № 1.

Принято решение поэтапной реконструкции системы воздухоснабжения комбината. При этом предлагается сохранение существующих сетей без перекладки.

Первый этап реконструкции сетей осушенного сжатого воздуха — отключение всех сторонних потребителей от подачи сжатого воздуха. Данное решение принято согласно технического совещания, проходившего 12. 02. 2011 г. на ОАО «Монди ЛПК».

Результаты аэродинамического расчета представлены в таблице 3.2. Расчет производился от потребителей до компрессорных станций, давление у потребителей бралось согласно технологическому регламенту (табл. № 2. 2). В результате расчетов получено необходимое избыточное давление у компрессорных станций, которое составило для осушенного воздуха:

— компрессорной № 1 — 6,42 кг/см,

— компрессорной № 2 — 6,16 кг/см2.

Таблица 3.2 Результаты аэродинамического расчета существующих сетей осушенного сжатого воздуха

№№п/п

Наименование участков

Расход

воздуха,

м3/ч

Диаметр

трубы,

мм

Длина участка,

м

Скорость воздуха,

м/с

Потери давления

на трение,

кПа

Потери давления в местных сопротивлениях, кПа

Суммарное

падение

давления,

кПа

Давление в узловой точке

кПа (ата)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

КС-2: Магистраль № 1 (от КС-2 до СТГ)

1

КС-2 — а

5074

273?6

293

3,2

2,0

0,38

2,38

691,71 (8,07)

2

a — b

2114

219?6

488

2,3

1,9

0,14

2,04

689,67 (8,05)

3

b — c

1859

159?5

287

3,0

3,09

0,18

3,2

686,47 (8,01)

4

c — d

1859

159?5

186

3,0

2,0

0,24

2,24

684,23 (7,98)

5

d — e

1276

159?5

24

2,3

0,12

0,07

0,19

684,04 (7,98)

6

e — f

1145

159?5

315

2,0

0,93

0,1

1,0

683,04 (7,97)

7

f — g

980

159?5

18

2,0

0,13

0,11

0,24

682,8 (7,97)

8

g — h

830

159?5

167

2,0

1,6

0,24

1,84

680,96 (7,94)

9

h — СТГ

620

114?5

560

2,8

6,59

0,28

6,87

674,09 (7,86)

Ответвления от магистрали № 1

1

a — 1

5130

159?5

84

8,8

5,76

1,2

6,96

684,75 (7,99)

2

1 — 2

2170

159?5

116

4,0

9,66

1. 7

11,36

673,39 (7,86)

3

2 — 3

1747

159?5

207

3,3

2,23

0,16

2. 39

671,0 (7,83)

4

3 — ХТММ

382

159?5

366

2,0

0,36

0

0,36

670,64 (7,83)

5

2 — ЦЛБ-2

423

57?3,5

100

8,8

21. 5

0,13

21,63

651,76 (7,6)

6

1 — 4

2960

159?5

276

5,2

64,9

3,5

68,4

616,35 (7,19)

7

4 — ТММ

630

159?5

393

2,0

39

0

39

615,96 (7,19)

8

b — 5

255

108?4

358

2,0

1,4

0,11

1,51

688,16 (8,03)

9

5 — OOO «Юникристалл»

219

57?3,5

102

2. 0

0,1

0,003

0,103

688,14 (8,03)

19

5 — ЦКРИ-2

36

108?4

15

4,5

1,3

0

1,3

686,86 (8,01)

11

d — ДПЦ-1

589

108?4

412

2,5

3,23

0,06

3,29

680,94 (7,94)

12

e — ВОС-1

131

57?3,5

609

4,0

65,65

0,82

67,41

617,57 (7,2)

13

f — ТЭЦ

160

57?3,5

332

5,0

29,82

0,05

29,33

653,71 (7,63)

14

g — СРК

160

57?3,5

103

5. 0

9,1

0,005

91

673,7 (7,86)

15

h — ЦГПП

200

76?3,5

145

3,0

0,018

0,05

0,068

680,79 (7,94)

Второй этап реконструкции предполагает включение новых потребителей по программе «STEP», при этом использованы в работе обе компрессорные станции. Список введённых объектов, а также расходы и давления, потребляемого ими осушенного сжатого воздуха представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Расходы и давления потребителей, введённых по программе «STEP»

Название потребителя

Расход, нм3/час

Давление, кг/см2

Печь № 4

180

6

CHR + турбина

470

6

Выпарная станция

500

6

Последний третий этап реконструкции предполагает перенос всех нагрузок на вторую компрессорную станцию, при этом потребители такие же, как и при втором этапе реконструкции. В результате аэродинамического расчета получили давления для осушенного воздуха:

— компрессорной № 2−6,46кг/см2.

Данные по результатам аэродинамического расчёта представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Результаты аэродинамического расчета сетей осушенного сжатого воздуха с объектами по программе «STEP» без КС1 (реконструкция 3 этап)

№№п/п

Наименование участков

Расход

воздуха,

м3/ч

Диаметр

трубы,

мм

Длина участка,

м

Скорость воздуха,

м/с

Потери давления

на трение,

кПа

Потери давления в местных сопротивлениях, кПа

Суммарное

падение

давления,

кПа

Давление в узловой точке

кПа (ата)

КС-2: Магистраль № 1 (Выпарная станция — КС-2)

1

Выпарная станция — a

525

159?5

185

2

0,181

0,02

0,201

600,101 (7,00)

2

a — b

1019

159?5

125

2

0,49

0,059

0,549

600,65 (7,01)

3

b — c

1179

159?5

18

2,3

0,099

0,0824

0,1814

600,83 (7,01)

4

c — d

1339

159?5

315

3

2,22

0,265

2,485

603,315 (7,04)

5

d — e

1470

159?5

24

3

0,2

0,125

0,325

603,64 (7,044)

6

e — f

2053

159?5

286

4,2

4,48

0,392

4,872

608,512 (7,10)

7

f — g

2479

219 185?6

488

3

2,39

0,147

2,537

611,049 (7,13)

8

g — КС-2

7627

273 125?6

293

5

2,87

0,228

3,098

614,147 (7,16)

Магистраль № 2 (Варочный цех — КС-2)

1

ВЦ — o

735

108?4

131 516

3

1,93

0,017

1,947

601,847 (7,03)

2

o — p

2310

108?4

2482

5

9,64

1,17

10,81

612,657 (7,15)

3

p — h

2363

108?4

28 677

5,5

9,05

1,55

10,6

623,257 (7,27)

4

h — i

4147

273?8

288

8

6,209

0,539

6,748

630,00 (7,35)

5

i — j

7300

273?8

134

6

1,313

0,392

1,705

631,705 (7,37)

6

j — k

7350

273?8

168

6

2,63

0,364

2,994

634,699 (7,41)

7

k — l

7455

273?8

4

6

0,05

0,4

0,45

635,149 (7,41)

8

l — КС-2

7900

273?8

255

6,2

0,306

0,22

0,526

635,675 (7,42)

Магистраль № 3 (Вспомогательный блок-1 — КС-2)

1

Вспомогательный блок-1 — r

138

57?3,5

96

8

11,29

1,176

12,466

612,456 (7,147)

2

r — КС-2

145

108?4

355

2

1,313

0,073

1,386

613,842 (7,163)

3.2 Способы регулирования подачи и давления у отдельных потребителей

Важным фактором экономии энергии и других материальных ресурсов являются нормативная подача сжатого воздуха при регламентируемом давлении. Для нормальной работы пневматических устройств в сети воздухопроводов необходимо поддерживать определенное давление. Значение этого давления должно обеспечивать производительную работу пневматических устройств и покрывать потери давления от сопротивлений воздуха в трубопроводах. Значительную экономию электроэнергии, идущей на выработку сжатого воздуха, дает применение воздуха пониженного давления. Поскольку на предприятии имеется только одна система сжатого воздуха, то следует применять редуцирование давления для отдельных цехов, могущих без ущерба работать на пониженном давлении. Этот метод менее эффективен, чем система двух давлений, так как воздух приходится сжимать до высокого давления, а потом понижать его, но все же, он дает экономию.

Переменная потребность в сжатом воздухе и разное требуемое давление в различных технологических процессах лесопромышленного комплекса дают только одну возможность регулирования — автоматические регуляторы давления у потребителя.

На входе в цех необходимо устанавливать регулятор на максимальное давление, а в цехе регулировать давление в зависимости от требований технологического процесса.

Подобные регуляторы выпускаются различными отечественными и зарубежными фирмами (ООО «Самсон-Контроле», АДЛ и т. д.).

Регулятор давления прямого действия представляет собой регулирующие устройства, включающие чувствительный элемент, элемент сравнения и пропорциональный регулятор, использующие энергию регулируемой среды и развивает усилие, достаточное для перемещения исполнительного органа. На рисунок 3.1 представлена конструкция перепускного клапана. Регулируемое давление р1 отбирается внутри корпуса клапана и подводится к одной из сторон мембраны привода. Усилие привода через шток клапана сравнивается с силой заданной пружины настойки задатчика.

В установившемся состоянии эти величины равны. При возрастании давления р1 усилие привода повышается, конус перемещается против сопротивления пружины задатчика. В результате этого увеличивается расход среды и давление р1 понижается, пока не будет достигнуто новое состояние равновесия между усилием привода и силой пружины. У исполнения, изображенного на рисунке 3. 1, клапан открывается при повышении регулируемого давления.

3.3 Непроизводственные потери сжатого воздуха

Расход воздуха истечением через неплотности пневмоустройств является непроизводительной потерей (утечки). Истечение происходит под влиянием разности давлений сжатого и атмосферного воздуха. Утечки возникают в зазорах цилиндров, золотников, клапанов и

Рисунок 3.1 Регулятор давления

кранов воздушных молотов, пневматических инструментов и устройств. Неудовлетворительная смазка и несвоевременные ремонты приводят к чрезмерному увеличению зазоров в результате чего большие количества воздуха перетекают из рабочей полости в нерабочую, а оттуда на выхлоп, или через неплотности регулирующих и запорных устройств воздух непосредственно вытекает в атмосферу. Величина утечек составляет 20−30%, а временами доходит до 50−60% от общего расхода [1,10,11]. Утечки происходят как во время работы потребителя, так и во время его простоев при не отключенном воздухопроводе, поэтому при малом коэффициенте использования и отсутствии надежно действующих автоматических запорных устройств относительная величина утечек возрастает.

Величина утечки зависит от давления в сети и диаметра отверстия. Потери электроэнергии на утечки сжатого воздуха ориентировочно определяются по формуле:

где? — коэффициент расхода воздуха через неплотности арматуры и шлангов, м3/мин (см. рис. 3. 2) [ 10,11 ];

n — количество точек, где требуется устранить утечки сжатого воздуха;

? — удельный расход электроэнергии на выработку 1 м³ сжатого воздуха, кВтч;

t — время, в течение которого воздухопровод находится под давлением, ч.

Рисунок 3.2 Расход воздуха через неплотности в арматуре и шлангах

В октябре 2010 г. во время визуального осмотра сетей сжатого воздуха был выявлен на линии, ведущей к РСТ, один свищ и открытый вентиль у проходной. Если предположить. что открытый вентиль имеет диаметр 10 мм и давление в трубопроводе 5 ата, то потери составят 6 м3/мин = 360 м3/час, что сопоставимо с расходом сжатого воздуха на РСТ.

На воздуховоде, ведущем на ДПЦ-2, открыт вентиль и оказался один свищ. Вентиль замерз и закрыть его не было возможности. Подобные потери приводят к снижению давления сжатого воздуха в сети и перерасходу электрической энергии на компрессорной станции.

4. инструментальное обследование оборудования компрессорных станций

4.1 Обследование компрессорных станций

В рамках энергетического аудита на КС-1 и КС-2 было проведено инструментальное обследование работающих компрессоров, градирни, установки осушки воздуха. Главная цель инструментального обследования — дать по агрегатную оценку работе компрессоров, оценить эффективность работы градирни и установки осушки воздуха.

Измерения проводились на работающих компрессорах на постоянной нагрузке. При этом регистрировались и заносились в журнал наблюдений:

? показания основных контрольно-измерительных приборов;

? показания ультразвукового расходомера по расходу охлаждающей воды;

? показания контактного термометра по температуре воздуха и охлаждающей воды.

Во время испытаний проводился замер наружных поверхностей предварительно зачищенных стальных воздухо- и водопроводов. Поскольку в термодинамических и тепловых расчетах участвовала разность температур теплоносителей, то абсолютная погрешность измерения не оказывала влияния на конечный результат.

Показания приборов, расположенных на щите управления и в машинном зале фиксировались с периодичностью 10 мин в течение всего периода испытаний.

Ультразвуковой расходомер устанавливался на прямом участке трубопроводов охлаждающей воды длиной более 1 м, поверхность трубопровода предварительно зачищалась от ржавчины и краски. В течение всего периода испытаний с интервалом 15 секунд проводилась автоматическая запись всех показаний расходомера.

Показания приборов заносились в журнал наблюдений в течение всего периода испытаний. В процессе обработки результаты измерений усреднялись.

Инструментальное обследование проводилось в соответствии с «Методикой определения энергетической эффективности работы установок компрессорных станций» и «Временной методикой проведения энергетического аудита компрессорной станции».

Инструментальное обследование проводилось на рабочих режимах по всем действующим компрессорам станций.

Для проведения необходимых замеров использовались показания переносных приборов, а также показания штатных приборов щита управления станции. Список приборов, участвовавших в инструментальном обследовании, представлен в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Перечень переносных приборов инструментального обследования станций

Наименование

прибора

Тип

Измеряемые

параметры

Примечания

1

Термометр цифровой малогабаритный с погружным датчиком

DT-250

Температура воды на входе и выходе в градирне. Температура воздуха на входе и выходе из установки осушки воздуха.

Погружной датчик длиной 0,31 м

Разрешающая способность 0,1 оС

Погрешность измерений ±0,1 оС

Индикация на цифровом табло

2

Пирометр

Raytek-Raynger ST

Температура воздуха и воды на входе и выходе охладителей.

Погрешность измерений: 1% при t> 23 оС и 2% при t от -18 до 23 оС

3

Ультразвуковой расходомер Portaflow 300

Portaflow 300 (МК-II-R 300)

Расход охлаждающей воды на градирню

Погрешность измерений 2%

Во время проведения измерений режим работы компрессоров был стационарным. Контроль стационарности режима работы проводился по показаниям штатных приборов.

При проведении инструментального обследования с определенной периодичностью фиксировался ряд параметров, перечень которых представлен в табл. 4.2 — 4.4. Более подробно результаты расчетов компрессоров представлены в 5 разделе.

На рис. 4.1 — 4.3 представлены схемы измерений на компрессорах КС № 1 и КС № 2.

Инструментальное обследование компрессоров проводилось на КС № 2 сначала в теплый период года: 18. 05; 5. 07; 09. 07 2010 года, а на КС № 1 6. 07 2010 года, а затем в холодный период года: на КС № 1 11. 02. и 14. 02; а на КС № 2 08. 02, 11. 02 и 14. 02 2011 г.

Во время измерений на КС № 2 в работе находились все компрессоры, а на КС № 1 только 3 (три).

Результаты измерений при инструментальном обследовании компрессоров в теплый период года на КС № 1 представлены в табл. 4.2 -4. 3, а на КС № 2 — в табл. 4. 4, а в холодный период года на КС № 1 в табл. 4. 5, на КС № 2 — в табл. 4.6.

Таблица 4.2. Результаты измерений на КС № 1 (4ВМ 10−100/8) в теплый период года

№ п/п

Параметры

Размерность

6. 07. 10 г

№ 4

1

Давление нагнетания 1 ступени (избыточное)

кгс/см2

1,82

2

Давление нагнетания 2 ступени

кгс/см2

7,5

3

Температура всасывания 2 ступени

оС

47

4

Температура нагнетания 2 ступени 4 ряд (2п)

оС

160,8

5

Температура нагнетания 2 ступени 2 ряд (3 п)

оС

162,4

6

Температура нагнетания 1 ступени 3 ряд (4 п)

оС

164

7

Температура нагнетания 1 ступени 1 ряд (5 п)

оС

157,7

8

Температура после КВО (6 п)

оС

41

9

Ток ротора

А

182

10

Ток статора

А

53

11

Напряжение ротора

В

32

12

Температура наружного воздуха

оС

29

13

Производительность компрессора

м3/ч

-

14

Давление воды

кгс/см2

2,1

15

Температура охлаж. воды на входе/выходе промежуточного ВО

оС

25,7/ 34,7

16

Температура охлаждающей воды на входе/выходе конечного ВО

оС

25,7/ 30,9

Таблица 4.3. Результаты измерений на КС № 1 (5Г-100/8) в теплый период года

п/п

Параметр

Размер-

ность

6. 07. 10 г

11. 07. 10 г

№ 1

№ 2

№ 3

№ 2

№ 3

1

Давление нагнетания воздуха 1 ступени

кгс/см2

2,13

2,0

2,1

1,87

2,1

2

Температура нагнетания 1 ступени (3 п)

оС

169,2

160,8

147,5

156,8

164,5

3

Температура всасывания 2 ступени (4 п)

оС

54,2

51,2

43,0

47,9

48,8

4

Температура нагнетания 2 ступени (5 п)

оС

172,9

164,9

148,5

155,9

158,0

5

Температура воздуха после КВО (6 п)

оС

56,6

51,7

50,4

49,0

53,8

6

Давление нагнетания 2 ступени

кгс/см2

7,5

7,62

7,6

7,9

7,35

7

Ток ротора

А

138

140

140

130

140

8

Ток статора

А

60

57

60

55

57

9

Температура наружного воздуха

оС

26

26

26

25

25

10

Расход технологического воздуха на 1 очередь

тыс. м3/ч

10,4

10,4

9,75

6,6

7,3

2,1

140

11

Расход осушенного воздуха

тыс. м3/ч

9,75

12

Давление осушенного воздуха

кгс/см2

6,6

13

Давление технологического воздуха

кгс/см2

7,2

14

Давление воды

кгс/см2

2,1

15

Расход воды

м3/ч

140

16

Температура охл. воды на входе/вых/ пром. ВО

оС

29/34

25/29

29,6/34,3

24,4/34,2

17

Температура охл. воды на входе/выходе КВО

оС

28/34,7

31,3/36,6

30/35

23,9/28,5

18

Влажность технологич. воздуха (точка росы)

оС

19

Влажность осушенного воздуха (точка росы)

оС

— 21,9

— 21,9

— 21,8

Таблица 4.4. Результаты измерений на КС № 2 в теплый период года

Размер-

18. 05. 2010

05. 07. 2010

09. 07. 2010

п/п

Параметр

ность

№ 2

№ 3

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

№ 1

№ 2

№ 3

№ 4

1

Температура наружного воздуха

оС

30

30

20

20

20

20

31,5

31,5

31,5

31,5

2

Температура технолог. воздуха в сборном коллекторе

оС

39

39

28,5

28,5

28,5

28,5

39,7

39,7

39,7

39,7

3

Влажность осушенного воздуха (точка росы)

оС

— 6

— 6

— 6

— 6

4

Давление технологического воздуха*

кгс/см2

7,9

8,0

7,7

7,8

7,6

7,6

7,4

7,4

7,4

7,4

5

Давление осушенного воздуха

кгс/см2

7,0

7,0

7,16

7,16

7,16

7,16

6,88

6,88

6,88

6,88

6

Расход осушенного воздуха

тыс. м3

11,3

11,3

12,0

12,0

12,0

12,0

11,2

11,2

11,2

11,2

7

Расход технологического воздуха

тыс. м3

40

40

40

40

8

Разрежение на всасе компрессора

Па

— 35

— 36

— 28

— 28

— 34

— 29

— 27

— 33

— 39

— 26

9

Производительность компрессора

тыс. м3/час

13,25

13,24

10,87

10,83

11,72

11,06

10,41

11,42

12,3

10,29

10

Температура воздуха после I секции

оС

106

110

115,8

119,3

115,8

115,6

124,9

125,6

123,8

118,9

11

Температура воздуха перед II секцией

оС

38,5

38,4

43,9

41,2

47,7

37,2

47,2

45,0

50,9

38,2

12

Давление воздуха после I секции

кгс/см2

1,3

1,3

1,19

1,11

1,21

1,18

1,11

1,15

1,25

1,15

13

Температура воздуха после II секции

оС

140

135

150,5

151,7

149,0

147,3

157,8

157,1

156,7

148,1

14

Температура воздуха перед III секцией

оС

47,6

47,5

48,6

44,9

49,2

44,5

51,0

45,6

53,7

44,5

15

Давление воздуха после II секции

кгс/см2

3,9

3,9

1,9

3,6

3,7

3,82

1,9

3,6

3,65

3,7

16

Температура воздуха после III секции

оС

134

130

48,6

44,9

49,2

44,5

141,4

139,1

136,2

144,0

17

Температура воздуха после КВО

оС

55,5

56,4

39,9

43,6

55,5

26,8

40,3

43,6

56,7

55,3

18

Давление воздуха после КВО (изб.)

кгс/см2

7,9

8,0

7,7

7,8

7,6

7,6

7,42

7,6

7,5

7,42

19

Температура охлаждающей воды

оС

14,0

14,0

22,0

22,0

22,0

22,0

23,3

23,3

23,3

23,3

20

Давление охлаждающей воды

кгс/см2

1,8

1,8

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

21

Температура воды до 1 ВО

оС

14,0

13,7

22,4

22,6

21,9

24,0

23,2

23,5

23,6

25,3

22

Температура воды после 1 ВО

оС

19

17,7

25,8

27,3

26,8

29,1

27,3

27,8

26,8

29,0

23

Температура воды до 2 ВО

оС

13

13

22,8

22,8

22,0

23,6

23,5

22,9

23,3

23,7

24

Температура воды после 2 ВО

оС

19,3

17,0

26,7

25,9

27,7

32,3

28,4

27,9

27,5

31,1

25

Температура воды до КВО

оС

13

13

22,4

22,5

22,3

22,4

23,1

23,3

23,5

22,9

26

Температура воды после КВО

оС

18

18

28,7

29,7

26,8

26,8

29,3

27,9

27,1

27,3

27

Ток статора двигателя

А

80

80

69

65

67

67

60

67

70

65

28

Напряжение возбуждения

V

35

35

30

38

35

40

37

35

37

30

29

Ток ротора двигателя

А

180

180

195

192

180

187

183

180

178

180

* давление воздуха во всех позициях избыточное

Таблица 4.5. Результаты измерений на КС № 1 (5Г-100/8) в холодный период года

п/п

Параметр

Размер-

ность

11. 02. 11 г

14. 02. 11 г

№ 1

№ 3

№ 1

№ 3

1

Давление нагнетания воздуха 1 ступени (bp,/)

кгс/см2

2,4

2,45

1,87

2,1

2

Температура нагнетания 1 ступени (3 п)

оС

142,6

130,7

156,8

164,5

3

Температура всасывания 2 ступени (4 п)

оС

46,3

39,2

47,9

48,8

4

Температура нагнетания 2 ступени (5 п)

оС

155,2

146,3

155,9

158,0

5

Температура воздуха после КВО (6 п)

оС

50,2

48,7

49,0

53,8

6

Давление нагнетания 2 ступени

кгс/см2

7,7

7,7

7,7

7,70

7

Ток ротора

А

140

140

140

140

8

Ток статора

А

65

65

55

57

9

Температура наружного воздуха

оС

0

0

— 3

— 3

10

Расход технологического воздуха на 1 очередь

тыс. м3/ч

12,0

11,22

6,6

7,6

1,9

140

12,0

11,0

6,7

7,7

1,9

140

11

Расход осушенного воздуха

тыс. м3/ч

12

Давление осушенного воздуха

кгс/см2

13

Давление технологического воздуха

кгс/см2

14

Давление воды

кгс/см2

15

Расход воды

м3/ч

16

Температура охл. воды на входе/вых/ пром. ВО

оС

14,3/

24,2

13,2/

21,3

13,7/

22,9

13,4/

21,6

17

Температура охл. воды на входе/выходе КВО

оС

12,4/

19,3

11,5/

16,2

11,3/

18,4

12,3/

16,4

18

Влажность технологич. воздуха (точка росы)

оС

— 2,6

— 59,9

— 2,6

19

Влажность осушенного воздуха (точка росы)

оС

— 59,9

Таблица 4.6. Результаты измерений на КС № 2 в холодный период года

Размер-

08. 02. 2011

11. 02. 2011

14. 02. 2011

п/п

Параметр

ность

№ 1

№ 3

№ 4

№ 1

№ 3

№ 4

№ 1

№ 3

№ 4

1

Температура наружного воздуха

оС

— 25

— 25

— 25

— 1

— 1

— 1

— 3

— 3

— 3

2

Температура технолог. воздуха в сборном коллекторе

оС

16,6

16,6

16,6

14,4

14,4

14,4

13,4

13,4

13,4

3

Влажность осушенного воздуха (точка росы)

оС

— 58,5

— 58,5

— 58,5

— 59

— 59

— 59

— 60

— 60

— 60

4

Давление технологического воздуха*

кгс/см2

7,96

7,96

7,96

7,63

7,63

7,63

7,62

7,62

7,62

5

Давление осушенного воздуха

кгс/см2

6,6

6,6

6,6

6,6

6,6

6,6

6,6

6,6

6,6

6

Расход осушенного воздуха

тыс. м3

10,3

10,3

10,3

10,4

10,4

13,2

9,3

9,3

9,3

7

Расход технологического воздуха

тыс. м3

41

41

41

40

40

40

38,5

38,5

38,5

8

Разрежение на всасе компрессора

Па

— 54

— 43

— 49

— 49

— 36

— 43

— 46

— 44

— 42

9

Производительность по воздуху компрессора

тыс. м3/час

14,92

12,64

13,7

14,4

11,9

13,2

14,1

13,29

12,9

10

Температура воздуха после I секции

оС

79

82,3

80,5

89,6

94,6

91,6

87,2

91,5

90,8

11

Температура воздуха перед II секцией

оС

33

44,5

36

35,6

45,8

40,6

35,4

45,1

38,6

12

Давление воздуха после I секции

кгс/см2

1,25

1,35

1,2

1,3

1,23

1,18

1,27

1,35

1,15

13

Температура воздуха после II секции

оС

127,6

140,4

127,2

127,8

145,6

135,7

126,3

140,1

134,6

14

Температура воздуха перед III секцией

оС

43

50,1

39,6

42,1

51,4

42,2

41,8

45,3

40,5

15

Давление воздуха после II секции

кгс/см2

3,9

4,0

3,95

3,95

3,85

3,85

3,85

3,9

3,8

16

Температура воздуха после III секции

оС

118

127,8

126,3

118,3

129,4

127,4

115,8

126,9

126,8

17

Температура воздуха после КВО

оС

38,0

69,6

46,0

30,6

34,9

34,9

49,9

67,2

53,1

18

Давление воздуха после КВО (изб.)

кгс/см2

8,1

8,2

8,1

7,82

7,8

7,8

7,9

7,9

7,8

19

Температура охлаждающей воды

оС

13,3

13,1

13,0

13,1

13,3

13,1

12,9

12,8

13,0

20

Давление охлаждающей воды

кгс/см2

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

1,9

1,95

1,95

1,95

21

Температура воды до 1 ВО

оС

13,3

13,1

13,0

13,1

13,3

13,1

12,9

12,8

13,0

22

Температура воды после 1 ВО

оС

18,5

16,6

16,5

17,9

16,7

16,7

17,9

17,2

17,2

23

Температура воды до 2 ВО

оС

13,0

13,0

13,0

13,0

13,1

13,8

13,1

13,4

13,2

24

Температура воды после 2 ВО

оС

18,6

16,4

21,2

17,8

17,1

22,4

17,3

18,2

21,3

25

Температура воды до КВО

оС

13,0

13,3

13,3

13,2

13,6

13,4

13,4

13,3

13,0

26

Температура воды после КВО

оС

18,0

19,1

17,1

17,9

18,2

17,4

16,9

17,3

16,1

27

Ток статора двигателя

А

90

70

80

90

70

80

90

70

80

28

Ток ротора двигателя

А

183

190

190

180

190

190

180

190

190

29

Напряжение возбуждения

V

37

40

35

35

40

35

35

35

35

Рис. 4.1. Принципиальная схема компрессора 5 Г — 100 / 8 КС № 1

Рис. 4.2. Схема исполнения компрессора 4ВМ10−100/8 оппозитного горизонтального крейцкопфного четырехрядного двухступенчатого сжатия с цилиндрами двойного действия КС № 1

Рис. 4.3. Принципиальная схема центробежного компрессора К — 250−61 КС № 2

4.2 Обследование системы оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2

Основными потребителями воды на КС № 2 являются промежуточные и концевые теплообменники-охладители воздуха, а также охладители масла. Для компрессора К-250 на охлаждение по паспортным данным требуется 186 м3/ч воды, а для 4-х компрессоров? 744 м3/ч. Принципиальная схема оборотного водоснабжения показана на рис. 4.4.

Рисунок 4.4 Принципиальная схема оборотного водоснабжения

1-компрессор; 2-напорный трубопровод охлаждённой воды; 3-насос, создающий напор (насосная станция); 4-охладитель (градирня); 5-напорный трубопровод нагретой воды; 6-подкачивающая насосная станция; 7-бак тёплой воды; 8-свободный слив.

В системе оборотного водоснабжения используется вентиляторная градирня из 3-х секций с подачей 500 м3/ч охлаждающей воды с принудительной циркуляцией воздуха вентилятором 2 ВГ-50 в каждой секции. Подача вентилятора — V = 500 тыс. м3/ч, давление Р = 137 Па, электрическая мощность Nэл = 30 кВт. В такой вентиляторной градирне охлаждение воды происходит вследствие ее частичного испарения и непосредственной отдачи теплоты более холодному циркулирующему воздуху.

Первоначально в градирне был предусмотрен ороситель в виде деревянной решетки, в дальнейшем при модернизации она была заменена на полиэтиленовые сетки. Поверхность теплообменника, количество форсунок, их тип неизвестны.

Циркуляция воды осуществляется двумя параллельно включенными насосами, третий в резерве. Марка насосов 300 Д — 90, произведены в Болгарии.

Результаты измерений параметров градирни в летний период представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.7. Результаты измерений в вентиляторной градирне КС № 2 от 8 июля 2010 г

п/п

Наименование

параметра

№ секции со стороны подводящих трубопроводов

1

2

3

1

Температура воды на входе в градирню (в коллекторе), оС

26,5

26,5

26,5

2

Температура воды на выходе в градирню (в бассейне), оС

23,4

23,4

23,4

3

Измеренный температурный перепад, оС

3,1

3,1

3,1

4

Паспортный температурный перепад, оС

6

6

6

5

Расход воды (средний по результатам 3-х измерений), м3/ч

410

312,5

392,7

6

Температура наружного воздуха, оС

27,3

27,3

27,3

Как видно из таблицы, температурный перепад на градирне меньше паспортного значения градирен подобного рода, что говорит о недостаточно эффективной работе градирни. Причины недоохлаждения: недостаток разбрызгивателей, засорение, недостаточная поверхность оросителя. В то же время температура охлажденной воды 23,1 оС 33 оС? допускаемой для воздухоохладителей.

Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителях воздуха КС № 2 представлены в табл. 4.8.

Таблица 4.8. Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителях воздуха КС № 2

1 ВО

Температура воды, оС

2 ВО

Температура воды, оС

КВО

Температура воды, оС

tвх

tвых

t

tвх

tвых

t

tвх

tвых

t

18 мая 2010 г.

1

№ 2

14,0

19,0

5,0

13,1

19,3

6,2

13,0

18,1

5,1

2

№ 3

14,1

17,2

3,1

13,1

17,0

3,9

13,1

18,2

5,2

5 июля 2010 г.

3

№ 1

22,4

25,8

3,4

22,4

26,7

4,3

22,4

28,7

6,3

4

№ 2

22,6

27,3

4,7

22,8

25,9

3,1

22,5

29,7

7,2

5

№ 3

21,9

26,8

4,9

22,0

27,7

5,7

22,3

26,8

4,5

6

№ 4

24,0

29,2

5,1

23,6

32,3

8,7

22,4

26,8

4,4

9 июля 2010 г.

7

№ 1

23,2

27,3

4,1

23,5

28,4

4,9

23,1

29,3

6,2

8

№ 2

23,5

27,8

4,3

22,9

27,9

5,0

23,3

27,9

4,6

9

№ 3

23,6

26,8

3,2

23,3

27,5

4,2

23,5

27,1

3,6

10

№ 4

25,3

29,0

3,7

23,7

31,0

7,3

22,9

27,3

4,4

Допустимый нагрев воды (перепад температур) при охлаждении компрессора должен быть в теплообменниках-охладителях воздуха 4? 6оС. Как видно из табл. 4.8 действительный измеренный перепад находится в этих пределах, что говорит об удовлетворительной работе теплообменников.

Суммарный расход воды на градирню по результатам измерений 8. 07. 2010 г. составил 1115,2 м3/ч. Давление охлаждающей воды по манометру — 1,9 кгс/см2. Графическим построением находим характеристику параллельно работающих насосов и рабочую точку. Измеренный расход воды на градирне соответствует расходу воды рабочей точки насосов (см. рис. 4.5 — 4. 6).

Рисунок 4.5 Характеристика параллельно работающих насосов

Рис. 4.6. Совместная работа насосов 300 Д 90 на систему оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2: H= f (V) характеристика напора насоса 300 Д 90;

H = f (V) характеристика насосов при параллельной работе; H= f (V) характеристика сети; А рабочая точка.

Рис. 4.7. Характеристики насоса 300 Д 90 (n = 990 об/мин)

Таблица 4.9. Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителей воздуха КС № 2

п/п

Компрессор К — 250

1 ВО

2 ВО

КВО

Температура воды

и воздуха, оС

t

Температура воды

и воздуха, оС

t

Температура воды

и воздуха, оС

t

t/w

t/н

t/w

t/н

t/w

t/н

18 мая 2010 г.

1

№ 2

14,0

38,5

24,5

13,1

47,6

34,5

13,0

56,5

43,5

2

№ 3

14,1

38,4

24,3

13,1

47,5

34,4

13,0

56,4

43,3

5 июля 2010 г.

3

№ 1

22,4

43,9

21,5

22,4

48,6

26,23

22,4

39,9

17,5

4

№ 2

22,6

41,9

19,3

22,8

44,9

22,1

22,5

43,6

21,1

5

№ 3

21,9

47,7

25,8

22,0

49,2

27,2

22,3

55,5

33,2

6

№ 4

24,0

37,2

13,2

23,6

44,5

20,9

22,4

55,0

32,6

9 июля 2010 г.

7

№ 1

23,2

47,2

24,0

23,5

51,0

27,5

23,1

40,3

17,2

8

№ 2

23,5

45,0

21,5

22,9

45,6

22,7

23,3

43,6

20,3

9

№ 3

23,6

50,9

27,3

23,3

53,7

30,4

23,5

56,7

33,2

10

№ 4

25,3

38,2

12,9

23,7

44,5

20,8

22,5

55,3

32,4

Примечание:

t/w? температура воды на входе в ВО;

t/н? температура воздуха на выходе из ВО;

t = t/н — t/w? температурный перепад на стенке труб ВО

Произведем оценку работы охладителей воздуха.

Необходимо иметь в виду, что температура воздуха при выходе из теплообменника-охладителя определяется в основном температурой охлаждающей воды

t/н = tw1 + (10 -12) оС

и наличием отложений на внутренних стенках труб, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и величины полезного теплового потока

,

где отл. толщина отложений, мм.

Из анализа табл. 4.9 видно, что только воздухоохладитель 1 ВО компрессора № 4 соответствует нормативу

t/н = tw + 13 оС

и охлаждает воздух до t/н = 37- 38 оС, близкой к температуре наружного воздуха tн = 30оС, обеспечивая минимальную работу сжатия I ступени. Воздухоохладители остальных компрессоров не обеспечивают достаточно интенсивное охлаждение и дают завышенную температуру воздуха в секции компрессоров

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой