насосы. насосы-1ч. Контрольнокурсовая работа по дисциплине
 Скачать 191 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет Кафедра санитарно-технических систем КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине Насосы, вентиляторы, компрессоры и гидравлика систем ТГВ / Прикладная гидравлика Разработал: Вдовин Сергей Руководитель: проф. Головин К.А. Тула 2023
Введение В нашей стране подземным способом добывают около 30% металлических руд и горно-химического сырья, однако на подземных работах занято значительно большее количество трудящихся, чем на открытых работах. Одним из наиболее важных звеньев в комплексной механизации подземной добычи руд является процесс перемещения руды от забоя до поверхности, включая операции выпуска, погрузки, доставки ее в пределах очистного блока и транспорта по магистральным выработкам до ствола шахты. На доставку и транспортирование руды приходится около 50% всех затрат по добыче. Среди горно-механического оборудования, от которого зависит эффективность и надежность работы горных предприятий, значительную и ответственную часть составляет стационарные машины и установки. Они представляют собой комплексы энергомеханического оборудования, предназначенные для подъема полезного ископаемого и пустых пород на поверхность, подъема спуска людей, материалов и оборудования. Осушение месторождения полезного ископаемого и откачки воды из горных выработок на поверхность, искусственного проветривания горных выработок, выработки сжатого воздуха, который используется в качестве энергоносителя некоторых горных машин и механизмов. Стационарные установки обеспечивают на горных предприятиях благоприятные условия и эффективность выполнения основных производственных процессов. От надежной и безаварийной работы стационарного оборудования зависят не только производительность труда, но часто и сама возможность ведения горных работ. Выход из строя приводит к нарушению ритма, а иногда и к остановке работы всего горного предприятия. Поэтому к устройству и эксплуатации стационарных установок предъявляются повышенные требования. 1. Основная часть 1.1 Расчет и выбор оборудования вентиляционной установки 1.1.1 Расчет производительности вентиляторов. Qв=kу∙Qп = 1,1·90=100 м3/с где: kу - коэффициент, учитывающий утечки воздуха kу (kу = 1,1…1,25). 1.1.2 Выбор вентилятора. По диаграммам полей рабочих режимов, приведенных в приложениях Б3 и Б4, производим выбор вентилятора путем нанесения на зоны промышленного исполнения вентиляторов экстремальных точек режимов работы вентиляторных установок.   Рис. 1. Поля рабочих режимов центробежных вентиляторов Примем вентиляторВЦД-31,5м (600мин-1) 1.1.3 Расчет характеристик внешней сети вентиляторной установки Определение численных значений коэффициентов сопротивления вентиляционной сети а) при максимальной депрессии коэффициент сопротивления сети:  б) при минимальной депрессии коэффициент сопротивления сети:  Расчет напорных характеристик вентиляторной установки Характеристика сети - это зависимость сопротивления сети h от расхода Q, имеющая вид h = R∙Q2 Данные расчета h при различных значениях R и Q сводятся в таблицу 1. Таблица 1. Расчётные данные для характеристики вентиляторной сети
 . . . . . . . . . . . . 1 2 5 . . 6   Рис. 2. Характеристика вентиляционной установки 1.1.4 Определение действительного рабочего режима Для определения действительного режима работы вентилятора на координатную плоскость (h-Q) наносятся характеристики вентилятора при различных углах установки лопаток направляющего аппарата центробежного вентилятора. Затем в таком же масштабе по точкам Q, hmin и hmax из таблицы строятся характеристики внешней вентиляторной сети. По точкам 1 и 2 пересечения характеристик внешней сети с характеристиками вентилятора определяем режим работы близкий к расчетному (Qв, hmin и hmax). Принимаем производительность соответствующая точкам 1 и 2. Q1 = 85 м3/с Q2 = 120 м3/с 1.1.5 Расчет мощности, потребляемой вентилятором а) при максимальной депрессии:  ; б) при минимальной депрессии:  , где: ηв - КПД вентилятора, определенный по графикам рисунка по соответствующим рабочим режимам. По [1, прил.1] по наибольшей потребляемой мощности подбираем электродвигатель СДВ-15-39-10 со следующими характеристиками: - Мощность 800 кВт; - Частота вращения 600 мин-1; - Масса 6900 кг 1.1.6 Проверка правильности расчета и выбора вентилятора Резерв производительности и давления вентиляторной установки оп-ределяются по точкам 5 и 6 (см. рисунок 2.4) - верхней границе рабочего режима вентилятора режима при максимальном угле установки лопаток рабочего колеса. Запас производительности определяется (в процентах): а) при максимальной депрессии:  ; б) при минимальной депрессии:  . 1.1.7 Регулирование рабочего режима Модель вентилятора ВЦД-31,5М работает с нерегулируемым приводом от синхронного двигателя СДВ с дополнительной пусковой обмоткой и теми же мощностью и скоростью вращения, что и при регулируемом приводе. Регулирование режимов работы у этой модели осуществляется только с по- мощью лопаток направляющего аппарата. 2. Технико-экономический расчёт вентиляторной установки Заданным условиям проветривания горного предприятия (Qп, hmax, hmin), могут удовлетворять два и более вентилятора. С экономической точки зрения наиболее выгодным является вентилятор, для которого годовые затраты с учетом капитальных вложений будут минимальными. Годовые затраты складываются из среднегодовой стоимости потребляемой электроэнергии, амортизационных отчислений по установке, затратам на техническое обслуживание, ремонт, ревизии и наладки, заработной платы обслуживающего персонала, стоимости потери воздуха вследствие утечек. Среднегодовую стоимость электроэнергии определяют по двухставочному тарифу - за израсходованную активную электроэнергию и за установленную мощность Сэ = Wг∙kа + Nу∙kу = 6142187·0,6+591·128=3760960 руб. где Wг - среднегодовой расход электроэнергии (кВт∙ч); kа - стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии (kа величина постоянно изменяющаяся, которую необходимо уточнять при проведении расчетов. Ориентировочно можно принимать kа = 0,6 руб./(кВт∙ч)); Nу - установочная мощность (кВт), kу - годовая стоимость (ориентировочно можно принимать kу = 128 руб./кВт). Среднегодовой расход электроэнергии определяется по формуле  ,где Qср = 0,5(Qmax+Qmin) - среднее значение производительности вентилятора, м3/с; Qср = 0,5(120+85)=103 м3с Нср = 0,5·(Hmax+Hmin) - среднее значение давления, Па; Нср = 0,5·(3100+3000)=3050 Па ηср - средний КПД установки; ηп - КПД передачи от двигателя к вентилятору (если она применяется, ηп =0,90…0,95); ηд -КПД двигателя (ηд =0,85…0,95); ηс - КПД электрической сети (ηс =0,95); ηр - КПД регулирования (ηр = 0,80…0,90); nч и nд - соответственно число рабочих часов в сутки и число рабочих дней в году. Установочная мощность определяется по формуле  ,где N - мощность электродвигателя; cos φ - коэффициент мощности выбранного двигателя (cos φ=0,90…0,98) Годовую сумму амортизационных отчислений находят по стоимости основных видов оборудования (вентиляторов, электропривода, средств автоматизации), стоимости монтажа, стоимости зданий и сооружений. Стоимость оборудования устанавливают по номенклатурным спра-вочникам, а стоимость монтажа ориентировочно принимают равной 14 % от стоимости оборудования. Стоимость зданий и сооружений (вентиляционных каналов) можно определить исходя из их объема, устанавливаемого по наружным размерам (ориентировочно можно принимать 215 руб за 1 м3 объема). Нормы амортизационных отчислений составляют: 12 % - для механического оборудования, аппаратуры управления и пускорегулирующей аппаратуры; 7,4 % - для электродвигателей мощностью свыше 100 кВт; 3,2 % - для зданий и сооружений. Среднегодовая стоимость технического обслуживания, текущих ре-монтов и ревизий оборудования относительно не велика и составляет 57000…93000 руб. Заработанная плата обслуживающего персонала складывается из ос-новной оплаты и различного рода надбавок. При автоматизированных вентиляторных установках заработанную плату в расчетах можно не учи-тывать, т.к. постоянно дежурного персонала установка не имеет, а зара-ботанная плата слесарей, периодически осматривающих установку, отно-сится к общешахтным расходам. Стоимость материалов можно пренебречь, как величиной незначительной. Таким образом, среднегодовые затраты при сравнений различных вариантов определяются по формуле С = Сэ +Са + Е·Су, где Сэ - среднегодовая стоимость электроэнергии; Са - годовая сумма амортизационных отчислений; Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Е=0,14); Су - суммарная стоимость оборудования, монтажа, зданий и сооружений. Су = Соб+См+Сзис=3100000+3100000·0,14+1500000=5034000 Руб. Са = 3100000·((0,12+0,074)/2)+1500000·0,032=348700руб С = 3760960+348700+0,14·5034000=4814420 руб При выборе вентилятора кроме экономических соображений необходимо учитывать и другие факторы. Например, при расположении вентиляторной установки в границах населенного пункта целесообразно применять практически бесшумные центробежные вентиляторы. Удельная стоимость электроэнергии и общая удельная стоимость подачи в шахту 1 м3 воздуха на 1 тонну добытого полезного ископаемого определяется по формулам  ;  ; где А - добыча полезного ископаемого в год, тонн. 3. Схема автоматизации вентиляторной установки Система автоматизации вентиляторной установки главного проветривания содержит рабочую станцию диспетчера шахты 1 и рабочую станцию оператора вентиляторной установки 2, связанные между собой и подключенные через концентратор 3 к общему контроллеру 4. Общий контроллер 4 по интерфейсу соединен с контроллерами 5 и 6 вентиляционных агрегатов. К входам общего контроллера подключены датчики параметров воздуха 7, датчики контроля состояния общих механизмов 8 и элементы управления поста местного управления общими механизмами 9, а к выходам - магнитные пускатели общих механизмов 10 и элементы индикации на посту местного управления общими механизмами 9. К входам контроллеров 5, 6 подключены датчики температуры 11, 12, датчики состояния вспомогательных механизмов 13, 14, элементы управления постов местного управления вентиляторов 15, 16 и счетчики электроэнергии 17, 18. Выходы контроллеров 5, 6 соединены с магнитными пускателями вспомогательных механизмов 19, 20, высоковольтными ячейками двигателей вентиляторов 21, 22 и элементами индикации на постах местного управления вентиляторов 15, 16. К датчикам параметров воздуха 7 относятся датчики температуры, давления и расхода воздуха. К датчикам температуры 11, 12 относятся датчики температуры подшипников и обмоток двигателей вентиляторов. К общим механизмам относятся ляда калорифера и противопожарная ляда, к вспомогательным - отсекающие ляды, тормоза и электронагреватели (на чертеже не показаны). Система автоматизации вентиляторной установки главного проветривания может функционировать в одном из трех режимов - два автоматизированных (управление с рабочей станции диспетчера шахты 1 или рабочей станции оператора вентиляторной установки 2) и один ручной (с постов местного управления 9, 15, 16), и работает следующим образом. После того, как выбран вид управления, номер рабочего вентилятора и режим его работы (проветривание/реверс) осуществляется запуск вентиляционного агрегата. Для первого вентилятора процесс запуска будет выглядеть следующим образом. Контроллером 5 производится проверка закрытого состояния ляд смежного агрегата по сигналам с датчиков состояния вспомогательных механизмов 14, выдача сигналов на пускатели вспомогательных механизмов 19 для открытия ляд и снятия тормозов. С датчиков состояния вспомогательных механизмов 13 на контроллер 5 поступают сигналы, подтверждающие открытие ляд и снятие тормозов. После этого контроллер 5 включает высоковольтные ячейки 21 первой и, с некоторой задержкой, второй ступеней вентилятора. После поступления на контроллер 5 сигналов «включено» с ячеек 21, вентилятор считается запущенным. В процессе работы вентилятора датчики температуры 11 осуществляют измерение температуры подшипников и обмоток двигателей вентиляторов, датчики контроля состояния вспомогательных 13 и общих 8 механизмов осуществляют контроль состояния отсекающих ляд, тормозов, электронагревателей, ляды калорифера и отсекающей ляды, датчики параметров воздуха 7 измеряют температуру, расход и давление воздуха. Счетчик электроэнергии 17 предназначен для контроля и учета электроэнергии, потребляемой вентиляционным агрегатом. Вся информация с датчиков 7, 8, 11, 13 и счетчика 17 через контроллеры 4, 5 и концентратор 3 поступает на рабочие станции оператора вентиляторной установки 2 и диспетчера шахты 1 и предоставляется в удобной для восприятия форме. Кроме того, контроллер 5 обеспечивает аварийную сигнализацию и отключение вентиляционного агрегата в случае неисправности ляд, тормозов, электронагревателей, высоковольтных ячеек двигателей вентилятора, перегрева подшипников и обмоток двигателей вентилятора. В случае аварийного отключения рабочего вентиляционного агрегата контроллер 4 обеспечивает автоматический ввод резерва, то есть запуск вентилятора, находившегося в резерве. При выборе второго вентиляторного агрегата система работает аналогичным образом. Посты местного управления 9, 15, 16 предназначены для выполнения наладочных работ. Предлагаемая система успешно испытана на действующей вентиляторной установке главного проветривания. В данной системе в качестве рабочих станций диспетчера шахты 1 и оператора вентиляторной установки 2 применены персональные компьютеры типа IBM PC со специально разработанной SCADA-системой. Связь между контроллерами 4, 5, 6 осуществлялась с помощью сети Controller Link. Опыт эксплуатации системы показал, что технический регламент работы вентиляторной установки соблюдается, работа системы удовлетворяет требованиям промышленной безопасности и обеспечивает выполнение всех заявленных выше функций.  Рис. 3. Схема атоматизации вентиляторной установки главного проветривания УКАВ-М Заключение В ходе выполнения данной контрольно-курсовой работы, был осуществлен выбор основного оборудования главной вентиляторной установки шахты. В качестве основного выбран центробежный вентиляторВЦД-31,5М, с электродвигателем СДВ-15-39-10. В технико-экономическом разделе рассчитана удельная стоимость электроэнергии и общая удельная стоимость подачи в шахту 1 м3 воздуха на 1 тонну добытого полезного ископаемого, которая составил еэ = 9,4 руб/т, е=12,0 руб/т. В разделе автоматизации приведена центральная часть схемы автоматизации вентиляторной установки главного проветривания с асинхронным приводом, построенная на основе использования аппаратуры УКАВ-М. Список использованных источников 1.Бабак Г.А., Бочаров К.П. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: справочник, М. «Недра», 1982, 296 с. 2. ГОСТ 11004-84 Вентиляторы шахтные главного проветривания. Технические условия. Изд-во стандартов. 3. Картавый Н. Г. Стационарные машины: Учебник для вузов. М.: Недра, 1981, 327 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
