Горные машины ответы

Этот ориентир имеет практическое значение, например при проектировании перекачечной компрессорной станции. Необходимо сначала проверить, будет выпадать конденсат при сжатии поступающего на станцию газа или нет. Если конденсат выпадает ( при L О, х 1), то схема станции будет оборудована для сбора и хранения конденсата, а также для сдачи его потребителям.

Всоответствии с инструкцией по составлению проектов и смет проектирование компрессорных станцийведется по двум стадиям: проектное здание со сводным сметно-финансовым расчетом и рабочие чертежи со сводной сметой. В исключительных случаях проектирование ведется по трем стадиям: проектное задание технический проект и рабочие чертежи.

Ввыпущенных типовых проектах компрессорных станций в определенной мере учтены основные требования, предъявляемые к компоновкам энергетических обьектов, однако, поскольку некоторые из этих требований противоречивы, а также и потому, что в отдельных случаях приходится принимать различные марки компрессоров, гипозыг проекты применить нельзя и при проектировании компрессорной станциинеобходимо выполнять индивидуальную компоновку, удовлетворяя те требования, которые в данных условиях являются наиболее важными.

Давление нагнетания обычно на 15 - 20 % больше, чем пластовое. Это следует иметь в виду припроектировании компрессорных станций.

Была проведена большая работа по совершенствованию проекта указанного документа, однако до настоящего времени окончательная редакция не утверждена. А этот документ необходим уже сейчас, поскольку в настоящее время идет активный процесс проектирования новых компрессорных станций.

Система охлаждения может быть выполнена с водяным охлаждением и принудительной циркуляцией, с парофазным охлаждением без принудительной циркуляции, с воздушным охлаждением и принудительной циркуляцией воздуха через охладители или из сочетания этих вариантов. В зависимости от режимов работы компрессорной станции, конструкции установленного оборудования, наличия источников водоснабжения и других условий при проектировании компрессорной станции выбирают наивыгоднейший вариант системы охлаждения. Очевидно, что в условиях отсутствия источников водоснабжения наивыгоднейшей будет система воздушного охлаждения. Если компрессорная станция оборудуется агрегатами, приспособленными для осуществления парофазного охлаждения, то применение циркуляционного водяного охлаждения окажется нерациональным. Если станция работает в режиме низких степеней сжатия и температура газа после компримирования не превышает 65 С, то нет необходимости в охлаждении газа. Системы парофазного и воздушного охлаждений на отечественных газопроводах еще не получили широкого распространения и находятся в стадии конструктивной доработки и промышленного освоения.

В ЮжНИИгипрогазе разработана, функционирует и совершенствуется система автоматизированного проектирования магистральных газопроводов, которую будем рассматривать как конкретную реализацию общих принципов САПР трубопроводных систем. Для САПР магистральных газопроводов приняты следующие ТЛП, соответствующие разделам проекта: синтез структуры и составление моделей, выбор трассы и основных технологических параметров, инженерные изыскания, проектирование линейной части,проектирование компрессорных станций, проектирование вспомогательных сооружений, расчет и выпуск смет.

Однако сопоставление парового и электрического приводов компрессора исходя из расхода пара и электроэнергии, а также преимуществ и недостатков того или иного вида привода показывает, что даже при полном использовании тепла отработанного пара электрический привод является более эффективным, чем паровой. В отдельных случаях для обеспечения резерва следует иметь наряду с электроприводом - паровой привод компрессора или привод от двигателя внутреннего сгорания. Выбирая вид двигателя для привода компрессора, нужно подходить к решению вопроса с экономической точки зрения, сравнивая преимущества и недостатки того или иного двигателя. При проектировании новой компрессорной станции или реконструкции действующей выбор привода компрессора не является сложным, так как чаще всего компрессоры поставляются заводами-изготовителями вместе с электроприводами. Некоторые сведгния об электроприводах компрессоров приведены в гл.

Однако сопоставление парового и электрического приводов компрессора исходя из расхода пара и электроэнергии, а также преимуществ и недостатков того или иного вида привода показывает, что даже при полном использовании тепла отработанного пара электрический привод является более эффективным, чем паровой. В отдельных случаях для обеспечения резерва следует иметь наряду с электроприводом - паровой привод компрессора или привод от двигателя внутреннего сгорания. Выбирая вид двигателя для привода компрессора, нужно подходить к решению вопроса с экономической точки зрения, сравнивая преимущества и недостатки того или иного двигателя. При проектировании новой компрессорной станции или реконструкции действующей выбор привода компрессора не является сложным, так как чаще всего компрессоры поставляются заводами-изготовителями вместе с электроприводами. Некоторые сведения об электроприводах компрессоров приведены в гл.

При работе поршневых компрессоров возникают пульсации давления и происходит изменение скорости потока газа в трубопроводных системах, вызывающие вибрацию трубопроводов и иногда приводящие к их разрушению. Для определения характеристик пульсирующего потока в трубопроводных системах были проведены исследования колебаний давления в сборных коллекторах компрессорных станций, которые показали, что величина пульсации зависит от места

расположения и количества источников колебаний, подключенных к коллектору. В результате испытаний, проведенных на компрессорных станциях с компрессорами типа 5Г - 1 0 0 - 6 / 43, 10ГГНК - 25 / 55 и 1 ОГКМ-25 / 1 25, было установлено, что колебания давления, возникающие в коллекторе, не постоянны и зависят от количества и сочетания работающих машин и что каждому режиму работы компрессорной станции и ее схеме соответствует определенное распределение вдоль коллектора амплитуд пульсации давления и скорости. Амплитуды этих колебаний в некоторых сечениях могут оказаться чрезмерно большими, что необходимо учитывать при проектировании компрессорных станций.

Химизация отдельных технологических процессов все шире внедряется на компрессорных установках. Это и уничтожение компрессорного конденсата, и рассмотренный выше метод очистки от нагаромасляных отложений самого компрессора. Очистка внутренних поверхностей системы охлаждения от накипи также осуществляется химическим путем. Однако чаще всего такая очистка производится кустарно, заливом кислоты без ее циркуляции. В настоящее время при проектировании компрессорных станций требуется создание специальных установок для очистки систем охлаждения от накипи.

26. 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 компрессоров с давлением до 8 ати – 4,5 – 5,5 л/м3; для поршневых одноступенчатых – 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 – 150 при температуре нагретой воды не более 400С.

Необходимое количество охлаждающей воды для работающих компрессоров определяется по формуле

(8.8)

где n – число работающих компрессоров; q – расход воды на 1 м3 сжатого воздуха.

27. Расчет и выбор воздухосборника

Воздухосборники представляют собой стальные цилиндрические резервуары, устанавливаемые между компрессорами и воздухопроводной сетью (рис. 8.4). Они служат для сглаживания колебаний давления, которое обусловливается прерывистым характером подачи сжатого воздуха поршневыми компрессорами. В воздухосборнике происходит частичная конденсация паров воды и масла, содержащихся в сжатом воздухе.

Объем индивидуального воздухосборника определяется по формуле:

(8.9)

где Q – производительность компрессора, м3/мин Воздухосборники выбираем по табл. 8.4.

28. 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, состоящий из отдельных сменных ячеек размером 500х500 мм.

Необходимая площадь фильтрации определяется по формуле:

(8.10)

Необходимое число ячеек на фильтре:

где υ – скорость воздуха, равна 0,9 м/мин; f – площадь ячейки, м2

29. Водоотливные установки. Общее устройство водоотливных установок;

Зумпфовые водоотливные установки имеют наибольшее распространение на горных предприятиях. Отличительным признаком таких установок является наличие зумпфа-водосборника относительно больших размеров, который аккумулирует воду, поступающую в него из горных выработок самотеком по дренажным каналам.

По местоположению водосборника относительно дневной поверхности зумпфовые водоотливные установки подразделяются на открытые и подземные, или шахтные. Первые применяются только для водоотлива на карьерах, а вторые – на шахтах и подземных рудниках, а также на карьерах при подземном способе осушения карьерных полей.

Водосборники шахтных водоотливных установок представляют собой систему горных выработок, разделенную на две-три части (секции).

Секции отделены от приемного колодца бетонными перемычками, оборудованными перепускными клапанами. Это позволяет попеременно отключать секции водосборника и производить их чистку. Водосборник открытой водоотливной установки обычно представляет собой котлован удлиненной пирамидальной формы.

Выполняя функции приемных резервуаров и отстойников для осветления воды, водосборники одновременно являются и регулирующими емкостями, компенсирующими разницу между притоком воды из горного массива и расходом откачивающих ее насосов.

Возможны четыре варианта расположения насосов относительно водосборника и уровня воды в нем (рис. 3.1). Наиболее часто насосы располагают около водосборника выше уровня воды (рис. 3.1, а). Насос 4 соединен с водосборником 1 посредством всасывающего трубопровода 3 и заборного наконечника 2, снабженного предохранительной сеткой, которая предотвращает попадание в насос крупных механических включений. При работе водоотливной установки вода перемещается по нагнетательному трубопроводу (ставу) 5 к водоотводному устройству 7 на поверхности, в которое она свободно изливается через сбросной наконечник 6.

Размещение насосов на высоте 4 – 5 м над уровнем воды в водосборнике и 1 – 1,5 м над почвой прилегающих к насосной камере горных выработок в определенной степени предохраняет насосную станцию от аварийного затопления и не требует специальной гидроизоляции ее помещения.

Однако для откачки воды с относительно большой глубины необходимы насосы с повышенной всасывающей способностью. У центробежных насосов, наиболее часто используемых на водоотливных установках, с увеличением номинальной производительности, как правило, уменьшается всасывающая способность. Кроме того, при таком расположении насосов необходима их предварительная заливка перед очередным пуском.

Откачка воды из затопленных шахт и открытых котлованов часто производится насосными станциями, располагаемыми на плаву на специальных понтонах. По мере откачки воды и понижения ее уровня опускается и плавучая насосная станция. В таких случаях насосы соединяют с магистральным участком трубопровода посредством гибких или шарнирно - поворотных труб.

Условия всасывания воды насосами значительно улучшаются при их расположении у водосборника ниже уровня воды в нем (рис. 3.1, б). Водоотливные установки с таким расположением насосов часто называют установками с заглубленными насосными станциями. Помещение насосной станции в этом случае имеет специальную гидроизоляцию от водосборника и близлежащих горных выработок.

Разновидностью предыдущего варианта является расположение насоса под водой – погружение (рис. 3.1, в). При этом варианте используются специальные насосы с вертикальной ориентацией приводного вала.

Крупные модели указанных насосов изготовляют с удлиненным приводным валом, обеспечивающим передачу насосу 4 крутящего момента от двигателя 8, смонтированного над водосборником 1 .

Малые модели насосов, используемые на вспомогательных установках, имеют погружной электродвигатель, размещаемый вместе с насосом под водой в зумпфе на нагнетательном ставе или на специальных подвесках (рис. 3.1, г).

Недостатком насосов погружного типа с удлиненным приводным валом является сложность их ремонтного обслуживания в стесненных условиях, в связи с чем в последнее время на водоотливных установках подземного типа от такого расположения насосов отказываются.

30. Выбор технологической схемы стационарного водоотлива

При ведении горных работ на одном горизонте откачка воды на дневную поверхность может осуществляться центральной водоотливной установкой – общей для нескольких, рядом расположенных шахт (рудников) при условии обеспечения стока воды в главный водосборник одной из них; главной водоотливной установкой (рис. 4.1, а), при этом вода из всех горных выработок собирается в главный водосборник шахты (рудника), а из него откачивается на поверхность; главной и участковыми водоотливными установками, когда на шахтах (рудниках) малой глубины залегания месторождения воду из отдельных участков, удалённых от околоствольного двора, нельзя самотёком собрать в главный водосборник; главной и перекачными водоотливными установками, перекачивающими воду из отдалённых участков в главный водосборник.

В глубоких шахтах (рудниках), когда напор одного насоса при максимальном числе рабочих колёс недостаточен для откачки воды на дневную поверхность, применяют последовательную работу насосов, установленных в одной насосной камере (рис.4.1, б) или ступенчатую схему водоотлива (рис. 4.1, в, г), в последнем случае (рис. 4.1, в) водоотливные установки, расположенные на разных горизонтах, имеют отдельные водосборники. Насосы, установленные в нижнем горизонте, перекачивают воду в верхний промежуточный водосборник. В случае применения схемы, изображённой на рис. 4.1, г, насосы работают без промежуточного водосборника. Сравнивая последние две схемы, следует

тов: рабочий, резервный, ремонтный. При притоках воды, превышающихподачу одного агрегата, применяется совместная параллельная работа на-сосов. При числе насосов более трёх – количество резервных насосовдолжно равняться количеству рабочих, а количество насосов в ремонте –не менее 25% от общего их количества.

32. Выбор типа насоса. Расчет и выбор оборудования

Минимальная подача насоса: для угольных шахт:

Qmin=24*Qпр/16 (4.1)

для рудных шахт:

Qmin=24*Qпр/20. (4.2)

Ориентировочный напор насоса:

Нор=Нг/ ηтр, (4.3)

Где ηтр = 0,9…0,95 – кпд трубопровода.

Для выбора типа насоса необходимо на сводный график рабочих зон характеристик насосов нанести точку с координатами: Q min , Нор . Если точка попадает в рабочую зону нескольких насосов, то выбор окончательного варианта будет зависеть от результатов их технико-экономического сравнения. В случае, если требуемый напор не может быть обеспечен насосом данной подачи, необходимо рассмотреть следующие варианты:

а) применение насоса с большой подачей и напором; б) применение ступенчатого водоотлива с последовательным включением насосов, расположенных в разных горизонтах;

в) применение ступенчатого отлива с водосборником на промежуточном горизонте.

Если необходимая подача превышает максимальную для насоса, который подходит по напору, следует применить параллельную работу насосов на один трубопровод. Окончательный вариант определяется технико-экономическим сравнением. После того как выбран насос, необходимо обратиться к его напорной характеристике и определить напор на одно колесо Hк в оптимальном режиме (при максимальном кпд), напор на одно колесо при закрытой задвижке Hко и номинальную подачу Qн. Число рабочих колёс насоса определяется по формуле: Z= Hор/Hк (4.4) и округляется до ближайшего целого числа. Напор насоса при закрытой задвижке может быть подсчитан по формуле:

Hо =Z*Hко (4.5)

Выбранный насос проверяется на устойчивость:

Нг≤ 0,95*Но (4.6) Если это условие не соблюдается, надо увеличить число рабочих колёс.

При расчёте трубопроводов водоотливных установок необходимо определить материал, диаметры всасывающего трубопровода, толщину стенки труб, потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений, а также обосновать выбор и расположение трубных коллекторов в насосной камере. От правильного решения этих вопросов зависят экономичность, надёжность и удобство эксплуатации водоотливных установок.

33. Определение рабочего режима водоотливной установки

Определив сопротивление трубопровода, строим его характеристику согласно уравнению:

Нт=Нг+RcQ2

Подставляя различные значения расхода (от 0 до 120% его номинального значения) в уравнение, находят соответствующие значения напора. Полученную кривую трубопроводной сети накладывают на напорную характеристику насоса. Последняя обычно представлена на одно рабочее колесо, поэтому для получения напорной характеристики всего насоса значение напора на графике необходимо умножить на количество рабочих колес. Точка пересечения напорных характеристик насоса и трубопровода определяет рабочий режим водоотливной установки с соответствующими ему координатами (QΡ, ΗΡ).

34. Проверка рабочего режима на кавитацию

Предварительно определяется действительная вакуумметрическая высота всасывания по следующей формуле:

Нв=Нвс+[Ад1Lр1+Ам1(∑1ξ+1)]Q2

где Ηвс - геометрическая высота всасывания водоотливной установки, м (согласно типовой схеме ее можно принимать Ηвс =3,5 м). По характеристике насоса определяется его допустимая вакуумметрическая высота всасывания в рабочем режиме Нвдоп. Если Нвдоп <ΗΒ кавитация при работе насоса в данном режиме (Qр , Ηр ) не возникает. В случае невыполнения этого условия, необходимо с целью исключения кавитации уменьшить геометрическую высоту всасывания (Ηвс) или увеличить диаметр всасывающего трубопровода (dвс). В некоторых случаях при малой Нвдоп рекомендуется применять подкачивающие насосы.

35. Определение необходимой мощности электродвигателя насоса

Необходимая мощность для выбора приводного электродвигателя насоса определяется по формуле: Nдв=1,1 QрНр ρg/3600*1000*ηр ,

Где ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; ηр - к.п.д. насоса в рабочем режиме (определяется графическим способом). По каталогу выбирают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серий А или АО (мощность до 250 кВт), АЗП (мощность до 1250 кВт), ВА (мощность до 1600 кВт).

36. Определение экономических показателей водоотливной установки

Время работы насосов в сутки при откачке нормального и максимального притоков:

Тн=24*Qпр/Qр , Tmax=24*Qпр max/Qр Годовой расход электроэнергии на водоотлив:

Е=1,05*QрНр ρg/3600*1000*ηрηдηс(305*Тн+60*Т max) ,

Где ηд - к.п.д. электродвигателя; ηс -к.п.д. электрической сети, в расчетах можно принимать ηс =0,95. Расход электроэнергии на 1 м3 откаченной воды:

е= 1,05*Нр ρg/3600*1000* ηрηаηс .

37. Аппаратура автоматизации водоотливных установок

Схемы управления водоотливными установками предусматривают местное и полуавтоматическое управление, при которых оператор осуществляет только пуск и остановку насосов с места их установки или дистанционно; автоматическое управление, при котором пуск и остановка насосов производится автоматически в зависимости от уровня воды в водосборнике. Схемы автоматического управления водоотливных установок обеспечивают автоматизацию следующих операций:

-заливку насоса и всасывающего трубопровода водой и пуск двигателя при достижении водой в водосборнике заданного уровня;

-пуск резервного насоса при повышении уровня воды в водосборнике до аварийного;

-остановку насоса при снижении уровня воды в водосборнике до заданного;

-отключение неисправного и включение резервного насосов;

-контроль подачи, нагрева подшипников и электродвигателей;

-защиту от пуска не залитого насоса;