СанктПетербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна Высшая школа технологии и энергетики
 Скачать 431.36 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образование учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна» Высшая школа технологии и энергетики Институт энергетики и автоматизации Кафедра теплосиловых установок и тепловых двигателей Дисциплина «Компрессоры и системы воздухоснабжения предприятий» Расчетно-графическая работа «Расчет компрессорной станции» 15 вариант Выполнил: студент учебной группы № 443 Салмин Д.А. Проверил: Волков Ю.Ю. Санкт-Петербург 2018 Исходные данные: Производительность: Q = 200 м3/мин Развиваемое избыточное давление: p =10 кгс/см
Степень повышения давления в компрессоре  По необходимому давлению и производительности выбираем винтовые компрессоры. На компрессорной станции устанавливаем ком прессоры одинаковой производительности. Общее количество компрес соров должно быть не более 8... 12. В данном случае возможны два ва рианта установки компрессоров. 1-й вариант – 9 компрессоров Comprag D-132-10 суммарной производи тельностью 203 м3/м и один резервный.
2-й вариант – 5 компрессоров DVK 430 суммарной производи тельностью 200 м3/м и один резервный.
Произведем предварительный расчет приведенных затрат. Вначале рассчитаем приведенные затраты для перво го варианта. А. ОборудованиеЧисло компрессоров; – работающих тр= 9; – общее т = 10. Стоимость компрессоров (ЦК– цена одного компрессора): СК = mкДЦК = (9+1) 1889910 = 18899100 руб. Для монтажа и ремонта компрессоров в здании компрессорной стан ции необходимо установить кран-балку. Принимаем кран-балку грузо подъемностью 3 т (по массе самой тяжелой части компрессора) стоимо стьюСКБ= 6000 руб. Для эффективной работы компрессора, он дополнительно должен снабжаться рефрижераторным осушителем сжатого воздуха, который так же выполняет роль концевого холодильника. Для нашего компрессора выбираем осушитель марки Dali DLAD-22 стоимостью 304000 руб. Общая стоимость осушителей 304000*10=3040000 СОБ= 18899100 + 6000+3040000=21945100 руб. Примем стоимость монтажа оборудования в 20% от его стоимости СМ = 0,218905100 = 4389020 руб. Примем транспортные расходы в 10% от стоимости оборудования СТР = 0,118905100 = 2194510 руб. Б. Здание компрессорной станцииОбъем здания определяем по габаритам компрессоров. Выбираем двухрядное поперечное расположение с пятью компрессорами в одном ряду. Габариты одного компрессора:
Расстояние между компрессорами 1,5 м, между компрессорами и стенами – 1 м, между рядами компрессоров – 2 м. Длина машинного зала L= 5*1,3 + (5–1)1,5 + 1*2 = 14,5 м. Ширина машинного залаВ= 2,85*2 + 2 + 1*2= 9,7 м. Высота зданияН=2,24 +3,5 =5,74 м. Площадь машинного зала S =14,5*9,7 = 140,7 м2. Дополнительно учитываем бытовые помещения площадью 50 м2, вспомогательные помещения площадью 10 м2, помещения для электро оборудования и трансформаторов площадью 50 м2, помещение воздухозаборного устройства площадью 15 м2 S=266 м2. Объем компрессорной станции V=2665,74 = 1526 м3. Нормативная стоимость строительства 1 м3 здания компрессорной станции 250 руб., исходя из этого стоимость здания СЗД = 1526250 = 381710 руб. Стоимость фундаментов принимаем в размере 10% от стоимости компрессоров СФУНД = 0,118899100= 1889910 руб. В. Капитальные затратыКЗ = 18905100 + 304000+3781020 + 1890510 + 381710 + 1889910 = 27152250 руб. Амортизационные отчисления для компрессорных станций прини маются в размере 8% от капитальных затрат СА= 0,0827152250 = 2172180руб/год. Д. Плата за электроэнергиюМощность, потребляемую одним компрессором, рассчитаем по его массовой производительности М =Q /mР= 3,331,293 /9 = 0,48 кг/с и работе изотермического сжатия lИЗ= RTln() = 287273ln10,68 = 185564 Дж/кг. Принимая средний для винтовых компрессоров изотермический КПД ИЗ = 0,8 и механический КПД М= 0,9, получаем мощность ком прессора  На компрессор Comprag D-132-10 устанавливается двигатель мощно стью 132,0 кВт. Степень загрузки электродвигателя 123/132 = 0,93. От сюда КПД электродвигателяЭ = 0,95. Используем КПД передачи П=0,98 и электросетиС= 0,95. Затраты электроэнергии рассчитываем по двухставочному тарифу. Затраты на электроэнергию, потребляемую компрессорами составят  Плата за установочную мощность  Суммарная плата за электроэнергию ЗЭ = 5513719 + 9450000 = 14963719 руб/год. Дополнительные текущие затратыЗатраты на ремонт принимаем в размере 50% от амортизационных отчислений: ЗР = 0,5· СА = 0,5·2172180 = 1086090 руб/год. Затраты на вспомогательные материалы и работу системы охлажде ния принимаем в размере 3% от стоимости электроэнергии ЗВСП = 0,03·ЗЭ = 0,03*14963719=448911 руб/год. Затраты на заработную плату принимаются из расчета суммы окла дов персонала, выплачиваемых за год, с добавлением 50% на дополни тельную заработную плату и учетом начислений на зарплату. Устанав ливаем штатное расписание компрессорной станции численностью че тыре человека (мастер и три машиниста). Фонд заработной платы ЗПЛ = (1+3/7)·(1+0,5)·12·(4000+3·3000) = 334286 руб/год. Общие текущие затратыТЗ = 27152250+14963719+ 1086090 + 448911+334286 = 43973096 руб/год. Приведенные затратыЕ = ТЗ + 0,15КЗ = 43973096 +0,1527152250=48045933 руб/год. Сводим результаты расчета в табл. 1, туда же помещаем результа ты расчета по остальным рассматриваемым вариантам. Как видно из табл. 1, первый вариант является более экономически выгодным. Таблица 1.Сравнительный расчет приведенных затрат
В результате экономического расчета на компрессорной станции ус танавливаются девять рабочих и один резервный компрессор Comprag D-132-10. Характеристики компрессора:
Выбранный компрессор является винтовым одноступенчатым, степень повы шения давления  Абсолютное давление на входе в компрессор равно атмосферному p1= 101300 Па. Абсолютное давление на выходе из компрессора p2=  Па. Действительная внутренняя удельная работа компрессора:  Где  -показатель политропы процесса сжатия воздуха в компрессоре.Величина показателя политропы может быть рассчитана по следующей формуле:     по паспортным данным компрессора 60 Таким образом  18,53    =202813 Дж/кгМассовая подача через компрессор  Мощность на валу компрессора учитывает механические потери  Оценим изотермический КПД компрессора, для этого рассчитаем изотермическую работу сжатия  Отсюда изотермический КПД компрессора  Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, учиты вает КПД передачи и электродвигателя. Для муфты П= 0,98. КПД электродвигателя определим с учетом его мощности и степени загрузки 107808/132000=0,82. Отсюда КПД электродвигателяЭ = 0,9. Мощ ность, потребляемая электродвигателем, при этом  По новой нагрузке двигателя уточняем его степень загрузки, опреде ляем новый КПД Э = 0,95 и по нему уточняем мощность  Уточняем затраты на электроэнергию, потребляемую компрессорами  Суммарная плата за электроэнергию ЗЭ = 4805010 +  =14255010 руб/год.
Так как компрессор блочного исполнения, то воздушный фильтр и влаго-маслоотделитель в нем встроены. Рефрижераторный охладитель выбран выше. Ресивер после винтовых компрессоров необходим для снижения пульсаций давления в сети. Поэтому объем ресивера рассчитываем по максимальной нагрузке на компрессорную станцию (которая определя ется через коэффициент неодновременности):  По этому объему выбираем ресивер Р-20. Схема ресивера представ лена на рис. 1, а размеры – в табл. 2. Стоимость ресивера 22000 руб.
Таблица 2. Характеристики ресиверов (воздухосборников)
 На схеме видно, что компрессор имеет собственную систему охлаждения и не нуждается в дополнительном охлаждении, а для снижения температур сжатого воздуха достаточно осушителя. Принцип действия осушителя: Поступающий в рефрижераторный осушитель горячий и влажный сжатый воздух, охлаждается в два этапа. Первая этап – предварительное охлаждение входящего воздуха в теплообменнике «воздух-воздух» по принципу теплообмена с выходящим холодным сжатым воздухом. На втором этапе осуществляется охлаждение испаряющим хладагентом в испаритель «воздух-хладагент», где при взаимодействии с охлаждающим контуром сжатый воздух остывает, влага выпадает в конденсат. Последовательно подключенная сепарационная система удаляет сконденсировавшиеся капли воды, а также частицы масла из потока сжатого воздуха. Отвод сконденсировавшейся в теплообменнике жидкости осуществляется через автоматический конденсатоотводчик. После нагревания в теплообменнике «воздух-воздух» сжатый воздух выходит из осушителя сухим и нагретым с температурой примерно на 10 С ниже температуры входящего воздуха. Холодильный цикл рефрижераторного осушителя сжатого воздуха представляет собой герметично закрытую систему. Холодильный компрессор всасывает испарившийся хладагент и сжимает его. В конденсаторе хладагент конденсируется (превращается в жидкость) путем отвода тепла. При помощи системы впрыска жидкий хладагент освобождается от давления и впрыскивается в теплообменник «хладагент-воздух». Испарившийся хладагент снова всасывается холодильным компрессором. V.Технико-экономические показатели компрессорной станцииСоставляем таблицу затрат по компрессорной станции с учетом уточненных данных по оборудованию и потребляемой электроэнергии (табл. 3). Таблица 3.Затраты по компрессорной станции
Годовая выработка сжатого воздуха QГОД = QКСГ=3,3336008760 = 105014880 м3/год. Удельный расход сжатого воздуха QУД= QГОД / GГ=105014880/1000000 = 105м3/т. Годовой расход электроэнергии по компрессорной станции  Удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха ЭУД=ЭГОД/QГОД=9610020/105014880 = 0,09 кВтч/м3. Себестоимость сжатого воздуха С = ТЗ / QГОД= 43286387 / 105014880 = 0,41 руб/м3. Таким образом, основываясь на полученной себестоимости сжатого воздуха при данном оборудовании, можно утверждать о выгодности работы разработанной компрессорной станции, так как по состоянию на 2018 г. себестоимость 1м3 сжатого воздуха составляет в среднем 0,5 руб/м3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
