1.2.3. Расчет и проектирование компрессорной станции

Проектирование компрессорной станции начинается с определения расчетного расхода потребителями сжатого воздуха при условиях всасывания.

Производительность компрессорной станции определяется потребностью предприятия в сжатом воздухе с учетом его потерь при транспорте и потреблении.

Для предприятий с небольшим числом потребителей (доменное, сталеплавильное производство и т. п.) вначале определяется годовой расход воздуха в м³/год по формуле

Vв.г = gвП, (1.1)

где gв – средний удельный расход воздуха, м³ на единицу продукции; П – годовой выпуск продукции в соответствующих единицах.

Средний часовой объемный расход воздуха, м³/ч,

Vв.ср = Vв.г / τр, (1.2)

где τр – время потребления сжатого воздуха, ч/год.

Максимальный часовой объемный расход воздуха, м³/ч,

Vв.макс =Кмакс Vв.ср, (1.3)

где Кмакс – коэффициент максимального потребления. В зависимости от характера нагрузки, возможного одновременного включения в работу большого количества потребителей Кмакс =1,2÷1,5.

Для предприятий с большим числом разнообразных пневмопотребителей, например для машиностроительных отраслей, средний часовой объемный расход воздуха в м³/ч определяется по формуле

Vв.ср = nпп gпп Кспр + ∑ gут, (1.4)

где nпп – число однотипных пневмопотребителей; gпп – отнесенный к нормальным условиям номинальный расход воздуха одним потребителем при непрерывной работе в единицу времени; Кспр - коэффициент спроса, учитывающий загрузку пневмопотребителей, одновременность работы однотипных потребителей, потери воздуха вследствие износа и потери воздуха из-за утечек у пневмопотребителя: Кспр = 1 ÷ 0,7 для nпп =10 ÷ 50, Кспр = 0,7 ÷ 0,5 для nпп = 50 ÷ 200; ∑ gут – потери воздуха у неработающих потребителей в трубопроводах и соединительной арматуре, м³/ч.

Для обеспечения максимальной надежности воздухоснабжения производительность всех работающих компрессоров принимается равной максимально длительной нагрузке и, кроме того, на компрессорной станции устанавливают дополнительно один резервный компрессор.

Производительность единичного турбокомпрессора, устанавливаемого на паровоздуходувной станции (ПВC) доменного цеха, выбирается из условия обеспечения им потребности одной доменной печи, а компрессора на станциях с поршневыми компрессорами – из условия, что оптимальное число размещаемых в машинном зале агрегатов составляет 3 ÷ 4 и, как правило, не должно превышать восьми.

Количество компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции, равно

туст = траб + трез = Vв.ср / Vк + трез, (1.5)

где траб – количество рабочих компрессоров; трез – количество резервных компрессоров; Vк – производительность компрессора, выбранного для установки.

Установленная производительность компрессорной станции определяется производительностью всех установленных компрессоров

Vуст = Vк туст. (1.6)

При выборе типа, количества и производительности компрессоров необходимо учитывать график расхода сжатого воздуха потребителями, т. е. неравномерность расхода воздуха по сменам. Целесообразно устанавливать наиболее крупные по производительности компрессоры, которые имеют лучшие объемные и энергетические характеристики.

Надежность действия компрессорной станции определяется коэффициентом резерва

ηрез = ( Vуст – Vкн ) / Vв.ср, (1.7)

где Vкн – производительность наибольшего по производительности компрессора.

Для потребителей, которые не допускают перерыва в снабжении сжатым воздухом, ηрез = 1. Для остальных потребителей ηрез = 0,75 … 0,9.

При выборе рабочего давления компрессоров необходимо учитывать, что чем выше рабочее давление, тем меньше габариты отдельных пневмоприемников, однако сложнее устройство и эксплуатация компрессорной станции и пневмоприемников. Чаще всего на промышленных предприятиях используется сжатый воздух с избыточным давлением 0,4 … 0,8 МПа. Для получения более низкого давления применяют регуляторы давления.