Стационарные машины

Производительность компрессорной станции:

где Κ р = 1,05…1,1 – коэффициент резерва производительности компрес-

сорной станции на неучтенных потребителей; Κо – средневзвешенный коэффициент одновременности работы потреби-

телей (коэффициент одновременности работы – отношение числа рабо- тающих в данный момент потребителей к общему числу тех, которые должны находиться в работе);

i– номер группы однотипных потребителей;

Ζ– число групп однотипных потребителей; nn – число однотипных потребителей;

Vn – номинальный расход воздуха одним потребителем данной группы при непрерывной его работе, м3/мин;

Κu – коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха в связи с износом потребителей; Κ 3 – коэффициент загрузки, учитывающий изменение расхода воздуха

потребителями при отклонении фактической нагрузки от номинальной и при регулировании; для комбайнов и их лебедок, бурильных и отбойных молотков, буро-сбоечных станков, гировозов Κ 3 = 1; для породо-

погрузочных машин Κ 3 = 0,25; для вентиляторов местного проветривания

Κ 3 = 0,7; для маневровых лебедок Κ 3 = 0,8;

Vyт = 3 м3/мин – допустимые утечки через неплотности на 1 км магист-

рального трубопровода;

l – длина магистрального воздухопровода по шахте, км;

Vnp = 0,4 м3/мин – допустимые утечки через неплотности в месте присое-

динения одного потребителя к воздухопроводу; nnp - число мест присоединений потребителей.

В среднем утечки воздуха на 1 км воздухопровода без деления их на утечки в магистральном трубопроводе и в местах присоединения по- требителей можно принимать 4…5 м3/мин.

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы потре- бителей определяется в зависимости от средневзвешенного коэффициен- та включения работающих потребителей Κ в и общего числа потребите-

лей n (рис. 8.1).

135

где Ρп – избыточное давление у потребителей, принимается равным 0,5

МПа; ΔΡм = 0,03 МПа – средние удельные потери давления в магист- ральном трубопроводе; l – длина воздухопровода от компрессорной станции до самого удаленного потребителя, км; ΔΡш = 0,03 МПа – сум- марные потери давления в шлангах.

8.2.Расчет воздухопроводной сети

Всоответствии со схемой вскрытия месторождения составляют схе- му воздухопроводной сети. Точкам разветвления и концевым точкам воз- духопровода присваивают цифровые или буквенные обозначения, разби- вая схему на отдельные участки.

На схему наносят фактические длины участков lф ; учет сопротив-

лений в арматуре и фасонных частях трубопровода производится увели- чением фактической длины на 10%, т.е. l р = 1,1×lф.

По формуле 8.1. определяют расходы воздуха на каждом участке и полученные значения наносят на схему. Зная расход воздуха на участках, по номограмме (рис. 8.2) определяют оптимальные диаметры труб dопт в

зависимости от давления компрессоров Ρк.с и затем выбирают стандарт-

ные трубы большего диаметра d ; диаметры труб указывают на схеме.

В зависимости от расхода воздуха и давления Ρк.с по номограмме (рис. 8.3) определяют оптимальные удельные потери давления ΔΡуд

(МПа/км) для всех участков сети. Умножением удельных потерь на рас- четные длины участков получают оптимальные потери давления на этих участках, т.е. ΔΡопт = ΔΡуд ×lр .

Для всех участков сети вычисляют скорость движения воздуха по формуле

где ρ о = 1,293 – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3; V – объемный расход воздуха при нормальных условиях, м3/мин.

Потери давления ΔΡ на всех участках сети вычисляют по формуле

Р = λ l p υ2 ρ , (8.5)

137

где λ – коэффициент гидравлического трения (при расчетах шахтных воздуховодов принимают lр – расчетная длина участка воз-

духопровода, м, равная сумме фактической и эквивалентной длин; экви- валентная длина учитывает сопротивления в арматуре и фасонных частях воздуховода и принимается равной 10% фактической длины; υ – ско- рость движения воздуха, м/с; ρср – средняя плотность сжатого воздуха

d – внутренний диаметр труб, м.

Полученные значения наносятся на схему. В расчете должно быть соблюдено условие ΔΡ ≤ ΔΡопт . При нарушении этого условия следует применять трубы большего диаметра.

Рис.8.2. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальному диаметру

Рис. 8.3. Номограмма расчета воздухотрубопровода по оптимальным удельным потерям

138

8.3. Расчет мощности компрессора и выбор приводного двигателя

В качестве электропривода компрессоров применяют обычно син- хронные двигатели, и лишь в тех случаях, когда они не подходят по мощ- ности или по числу оборотов, применяют асинхронные двигатели.

Выбирают приводной двигатель по расчетной мощности:

по табл. 8.3 выбираем приводной электродвигатель.

8.4. Расчет и выбор охлаждения компрессоров

Расход воды на охлаждение можно установить по данным завода изготовителя компрессоров или приближенно по средним удельным нормам; на 1 м3 воздуха: для поршневых двухступенчатых компрессо- ров с давлением до 8 ати – 4,5 – 5,5 л/м3; для поршневых одноступен-

чатых – 1,5 – 2 л/м3; для турбокомпрессоров с давлением до 7 – 8 ати

– 5 – 6 л/м3.

Разность температур воды на выходе и входе в систему охлаждения должна быть 10 – 15 0 при температуре нагретой воды не более 400 С.

Необходимое количество охлаждающей воды для работающих ком- прессоров определяется по формуле

139

8.5. Расчет и выбор воздухосборника

Воздухосборники представляют собой стальные цилиндрические ре- зервуары, устанавливаемые между компрессорами и воздухопроводной се- тью (рис. 8.4). Они служат для сглаживания колебаний давления, которое обусловливается прерывистым характером подачи сжатого воздуха порш- невыми компрессорами. В воздухосборнике происходит частичная конден- сация паров воды и масла, содержащихся в сжатом воздухе.

Объем индивидуального воздухосборника определяется по формуле

где Qк – производительность компрессора, м3/мин.

Воздухосборники выбираем по табл. 8.4.

Рис. 8.4. Воздухосборник

140

8.6. Расчет и выбор фильтров

Для очистки воздуха от пыли применяются фильтры. У небольших компрессоров фильтр устанавливается непосредственно на всасывающем патрубке или всасывающем трубопроводе. На компрессорных станциях фильтры устанавливаются в специальных воздухоприемных камерах, располагаемых у стены здания станции.

Для компрессорных станций принимаем один общий фильтр, со- стоящий из отдельных сменных ячеек размером 500х500 мм.

Необходимая площадь фильтрации определяется по формуле:

141

Таблица 8.2

Техническая характеристика горизонтальных двухступенчатых компрессоров

Таблица 8.3

Характеристика приводов компрессора

142

ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Задача 4.1.

Рассчитать пневматическую установку для шахты с годовой произ- водительностью Аг = 1,2 млн т угля, разрабатывающую крутые пласты на глубине 400 м. Схема воздухопроводной сети показана на рисунке 4.1. По- рядок отработки шахтного поля – прямой.

На участках Ι, ΙΙ и IV работают комбайны и по два отбойных молот- ка, а на участках ΙΙΙ, V и VI - по 11 отбойных молотков. На каждом участ- ке, кроме того, работают два бурильных молотка, одна породопогрузочная машина, одна маневровая лебедка и один вентилятор местного проветри- вания.

Рис. 4.1. Схема воздухопроводной сети к примеру

Решение. 1. Производительность (м³/мин) компрессорной станции

где kc - коэффициент сезонности, учитывающий зависимость производи- тельности компрессорной станции от температуры всасываемого воздуха:

при t = - 10 ° С, kс = 0,893; при 0° С - 0,932; 10 ° С - 0,966; 20° С - 1,0; 30° С

- 1,034; 40° С - 1,068. За температуру всасываемого воздуха принимают

144