Расчет пневмохозяйства рудника

Потребители пневмоэнергии и объемы потребления сжатого воздуха отражены в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Определение производительности станции.

Средневзвешенный коэффициент включения (К_в) определяем по выражению

К_в = Σ V_ср / Σ V_max = 275, 2 / 334, 2= 0, 8. (4.53)

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы К_о = 1, 0.

Производительность компрессорной станции V_кс, м³/мин в конце работ составит

V_кс = К_р · К_о · V_max + V_ут· L + V_пр · n_пр, (4.54)

где К_р – коэффициент резерва производительности компрессорной станции;

V_{ут -} допустимые утечки через неплотности соединений на 1 км магистрального трубопровода, м³/км;

L – протяженность магистрального трубопровода, км;

V_пр – утечки через неплотности соединений потребителей, м³/ед.;

n_пр – число мест присоединений потребителей.

V_кс = 1, 1 · 1, 0 · 1144, 2 + 326, 3 · 2, 0 + 0, 4 · 90= 1383, 0 м³/мин.

Производительность компрессорной станции в начале работ должна составлять

V_кс = 1, 1 · 1, 0 · 1144, 2 + 3 · 2, 0 + 0, 4 · 90= 1310, 0 м³/мин.

Расход воздуха на утечки в конце работ составит

V_утк = (V_ут · L + V_пр · n_пр) / V_кс · 100 %,

V_утк = (3 · 26, 3 + 0, 4 · 90) / 1310, 0 ·100 = 8, 3 %.

Расход воздуха на утечки в начале работ составит

V_утн = (3 · 2, 0 + 0, 4 · 90) / 1310, 0 · 100 = 3, 0 %.

Среднее значение расхода воздуха на утечки за период работ составит

V_ср = (V_утк + V_утн) / 2 = (8, 3 + 3, 0) / 2 = 5, 6 %.

Исходя из расчетной производительности компрессорной станции V_кс = 1383, 8 м³ / мин. выбираем центробежный компрессор марки К-500-61-1. Количество компрессоров – 5, в т.ч. 3 в работе и 2 компрессора в резерве. Компрессор оснащён синхронным двигателем СТМ-3500-2 N =3500 кВт.

Необходимое избыточное давление сжатого воздуха на компрессорной станции Р_кс, МПа

Р_кс = Р_п + Δ Р_м · L + Δ Р_ш, (4.55)

где Р_п – избыточное давление у потребителя, МПа;

Δ Р_м – средние удельные потери давления в магистральном трубопроводе, МПа/км;

L – длина воздухопровода от компрессорной станции до самого уделенного потребителя, км;

Δ Р_ш – общешахтные потери давления, МПа.

Р_кс = 0, 5 + 0, 03 · 10, 0 + 0, 3 = 0, 83 МПа.

Определяем расход воздуха на отдельных участках

а) на участке 1 – 2 расход воздуха будет равен производительности компрессорной станции, т.е. V_1-2 = 1383, 8 м³/мин;

б) расход воздуха на участках 3-а, 4-а и 5-а будет одинаков, поскольку на этих участках будут находиться одинаковое число потребителей.

Число потребителей на участке 3-а равно 30. Средневзвешенный коэффициент включения (К_в) составит

К_в = Σ V_ср / Σ V_max, (4.56)

К_в = 364, 8 / 384, 5 = 0, 9.

Количество воздуха, поступающего на участок 3-а составит

V_3-а = К_р · К_о · V_max + V_ут · L + V_пр · n_пр ,

V_3-а = 1, 1 · 1, 0 · 384, 5 + 3, 0 · 4, 0 + 0, 4 · 30= 447, 0 м³/мин.

V_4-а = V_5-а = V_3-а =447, 0 м³/мин.

В свою очередь V_2-3 = V_3-4 + V_3-а = 447, 0 + 447, 0 = 894, 0 м³/мин.

На следующем этапе определяем диаметры трубопровода и потери давления на всех участках воздухопроводной сети

Средняя плотность сжатого воздуха, кг/м³ на всех участках сети составит

ρ _ср = (Р_абс + Р_п) / (2R · Т_ср), (4.57)

где Р_абс – абсолютное давление у компрессорной станции, МПа;

Р_п – абсолютное давление у потребителей, МПа;

R – газовая постоянная воздуха, Дж/кг·К;

Т_ср – среднегодовая температура воздуха в сети, ⁰К.

ρ _ср = (0, 83 + 0, 5) / (2 · 287 · 293) = 7, 9 кг/м³.

Скорость движения воздуха, м/с

v_в = V · ρ ₀ / [ 60 π d² / 4 · ρ _ср],

где ρ ₀ – плотность воздуха, кг/м³.

Результаты расчетов скорости движения воздуха по участкам приведены ниже

Расчетная длина трубопроводов, м определяемая по выражению

L_р = L_т · 1, 1,

для всех участков составит:

Удельные (Δ р_уд) и оптимальные (Δ р_о) потери давления в трубопроводах по участкам

Расчетные потери давления, МПа определяем по формуле

Δ р = λ · L_р · v ² · ρ _ср / (2 d), (4.58)

где λ – коэффициент гидравлического трения.

Расчетные потери давления по участкам:

Потери давления на участке трубопровода от компрессорной станции до наиболее удаленного потребителя (по линии 1-2-5)

Σ Δ р = 0, 028 + 0, 075= 0, 103 МПа.

Избыточное давление на выходе компрессорной станции

Р_кс = р_п + Σ Δ р + Δ Р_ш = 0, 5 + 0, 075 + 0, 03 = 0, 63 МПа (4.59)

Средняя производительность компрессорной станции, м³/мин составит

V_ср = (V^к_кс + V^н_кс) / 2, (4.60)

V_ср = (1383, 8 + 1310, 0) / 2= 1346, 9 м³ / мин.

Среднегодовая выработка сжатого воздуха, м³/год

V_год = 60 V_ср · n_ч · n_дн , (4.61)

где n_ч – время работы компрессора в сутки, ч;

n_дн – число рабочих дней в году.

V_год = 60 · 1346, 9 · 20 · 260= 412151000, 0 м³/год.

Годовой расход электроэнергии, кВт·ч/год составит

, (4.62)

где N_дв – мощность одного электродвигателя компрессора, кВт.

кВт·ч/год.