Оптимизация режимов работы рудничных пневматических сетей при транспортировании сжатого воздуха

Рис. 2. Зависимость потерь энергии от температуры сжатого воздуха и диаметра трубопровода Рассмотрены вопросы охлаждения и осушения сжатого воздуха. Атмосферный воздух, засасываемый компрессором, представляет собой смесь сухого воздуха (кислород, азот, углекислый газ, аргон, неон, гелий, криптон, ксенон и др.) и водяных паров, количество которых зависит, главным образом, от температуры и относительной влажности воздуха. Эту газовую смесь принято называть влажным воздухом, и ее можно рассматривать как смесь идеальных газов. Произведенный анализ показал, что при сжатии, когда относительная влажность меньше единицы, процесс протекает в одной газовой фазе; при последующем охлаждении, когда относительная влажность равна единице, процесс протекает в двух фазах – газовой и жидкой. Выведены зависимости точки росы сжатого воздуха от температуры атмосферного воздуха: Тр = А + ВТ0 . (12) Таблица 1 Значение коэффициента А в зависимости от относительной влажности атмосферного воздуха и давления сжатого воздуха Относительная влажность Абсолютное давление сжатого воздуха, МПа 0,6 0,7 0,8 0,9 Точка росы, К 0,4 285,6 288,2 290,2 292,0 0,5 289,2 291,6 293,8 295,6 0,6 292,0 294,5 296,7 298,4 0,7 294,5 297,0 299,4 301,6 0,8 296,7 299,4 301,6 303,5 0,9 298,4 301,6 303,5 305,8 По полученным данным построены графики определения точки росы сжатого воздуха. Рис. 3. График определения точки росы сжатого воздуха при : 1 – 0,9 МПа; 2 – 0,8 МПа; 3 – 0,7 МПА; 4 – 0,6 МПа Объемная масса выделившегося конденсата, кг/м3 . (13) Таким образом, аналитически выведенные формулы позволяют рассчитать общую и объемную массу конденсата в любой точке пневмосети, если известны параметры всасываемого воздуха , а также р2 и температура в месте выпадения конденсата. Приводится методика расчета основных параметров гидропневматического аккумулятора, позволяющая снизить капитальные затраты на сооружение гидропневматического аккумулятора за счет уменьшения расходов на строительство гидрокамеры. Дана цель достигается тем, что по способу аккумулирования сжатого воздуха с помощью гидропневматического аккумулятора, состоящего из гидро- и пневмокамер, расположенных на разных уровнях, включающего зарядку пневмокамеры сжатым воздухом с одновременным вытеснением из нее сжатого воздуха водой из гидрокамеры с подачей его к пневмоприемникам, разрядку аккумулятора проводят до минимально допустимого рабочего давления пневмоприемников. Благодаря этому появляется возможность существенно уменьшить объем гидрокамеры, что ведет к снижению капитальных затрат на сооружение гидропневматического аккумулятора сжатого воздуха. Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям по определению тепловых, гидравлических и объемных потерь сжатого воздуха при его транспортировании. В качестве устройства, обеспечивающего интенсивное охлаждение и осушение сжатого воздуха, наиболее целесообразно применение радиаторных установок естественного охлаждения (РУЕО), представляющих собой теплообменный аппарат рекуперативного типа со смешанным током теплообменивающихся сред. Причем вторичным или холодным теплоносителем является атмосферный воздух, использование которого в данном случае не связано ни с какими затратами. Кроме того, суммарная емкость РУЕО обеспечивает сглаживание пульсации давления сжатого воздуха, тем самым выполняя функции воздухосборника. Для изучения условий эксплуатации РУЕО проведена серия испытаний в различное время года (весна, лето, осень, зима). Некоторые из замеренных данных, полученных при исследовании радиаторной установки, приведены в табл. 2, 3. Представленные температурные замеры показывают, что сжатый воздух, проходя через радиаторную установку, подвергается интенсивному охлаждению. Так, для рабочих режимов, указанных в табл. 2, разность температур сжатого воздуха на входе и выходе из РУЕО колеблется от 343 до 383 К. При этом степень интенсификации охлаждения – уменьшается от входа к выходу: наибольшее охлаждение в первой секции (293 – 298 К), наименьшее – в последней (278 – 279 К). Визуальные наблюдения показывают, что условия теплопередачи улучшаются при воздействии на РУЕО дождя, снега и при более высокой скорости атмосферного воздуха. На основании экспериментальных данных представлены: теплосодержание (энтальпия), относительная влажность и влагосодержание сжатого воздуха при его охлаждении в радиаторной установки естественного охлаждения. Для этого, используя замеренные данные после каждой ступени (см. табл. 3.), сначала по температурам воздуха найдем значения давлений насыщенного водяного пара с помощью таблиц его термодинамических свойств. Затем определим относительную влажность сжатого воздуха в радиаторной установке. (14) Зная относительную влажность и парциальное давление насыщенного водяного пара, можно определить парциальное давление водяного пара, МПа: . (15) Таблица 2 Результаты тепловых испытаний радиаторной установки естественного охлаждения № п/п Атмосферный воздух Сжатый воздух температура, К относительная влажность температура на выходе из компрессора, К температура на входе в РУЕО, К температура на выходе из РУЕО, К избыточное давление, МПа 1 288 0,53 423 400 327 0,64 2 282 0,55 430 403 316 0,74 3 282 0,53 428 401 314 0,7 4 280 0,60 427 400 313 0,7 5 267 0,72 423 401 292 0,7 6 267 0,72 431 408 294 0,8 7 251 0,88 423 393 283 0,7 8 251 0,88 431 398 284 0,8 Таблица 3 Результаты тепловых испытаний радиаторной установки естественного охлаждения № п/п Атмосферный воздух Сжатый воздух температура, К относительная влажность избыточное давление, МПа температура, К на входе после 1 ступени после 2 ступени после 3 ступени после 4 ступени после 5 ступени после 6 ступени после 7 ступени после 8 ступени 1 267 0,72 0,7 401 375 363 337 323 310 301 296 292 2 267 0,72 0,8 408 380 367 341 325 312 303 297 294 3 251 0,88 0,7 393 373 364 336 320 306 295 290 283 4 251 0,88 0,8 398 378 366 337 321 347 296 290 284 5 282 0,53 0,7 401 385 371 357 342 332 323 319 314 6 282 0,54 0,74 403 385 374 357 346 336 326 322 316 7 288 0,50 0,64 403 386 377 366 353 346 341 330 328 Затем рассчитываем влагосодержание d сжатого воздуха, г/кг: . (16) После этого определяем энтальпию сжатого воздуха, кДж/кг: . (17) Из приведенных расчетов видно, что давление насыщенного водяного пара и теплосодержание сжатого воздуха при его охлаждении через РУЕО уменьшается, а относительная влажность сжатого воздуха увеличивается, однако не достигает насыщения (< 1), т.е. точка росы не наступила в радиаторной установке. Причиной этого является недостаточная площадь охлаждения данной радиаторной установки, которая изготовлена из простых неоребренных труб. Для того чтобы радиаторная установка решала также проблему осушения сжатого воздуха, нужно его охладить до точки росы, для чего потребуется большая поверхность охлаждения. Решить вопрос увеличения поверхности охлаждения при уменьшении габаритных размеров всей установки можно за счет оребрения поверхности охлаждения. Для определения объемных потерь была разработана методика эксплуатационных исследований. Для более точного определения утечек сжатого воздуха в пневмосети необходимо знать: - режимы работы шахты и подготовительного участка; - количество потребителей и их тип; - количество воздуха, поступающего в шахту. Анализ состояния пневмосети шахты «Красная шапочка» показывает, что наибольшие утечки сжатого воздуха имеют место в трубопроводах очистных и подготовительных выработок, эксплуатируемых в наиболее тяжелых условиях. Соединение труб в магистральном трубопроводе сварное, где утечки сжатого воздуха почти отсутствуют. Поэтому главное внимание было сосредоточено на определении утечек сжатого воздуха на участке. Наиболее характерными, которые питаются сжатым воздухом обособленно, являются участки № 6 и № 2. Метод определения величины утечки в воздухопроводах основан на следующем положении: при абсолютной плотной сети воздухопроводов после ее наполнения сжатым воздухом до давления р должно существовать равенство , т. е. количество воздуха, проходящее через диафрагму при отключенной сети Q, должно равняться количеству воздуха Q1, проходящему через диафрагму при работе компрессора на общую сеть предприятия или ее отдельного участка. В действительности этого не существует, так как часть воздуха через неплотности сети теряется, поэтому всегда существует неравенство Q>Q1, где Q всегда больше Q1 на величину утечки воздуха из сети воздухопроводов. Таким образом, утечки воздуха, м3/мин, определяется разностью двух измерений по дроссельной диафрагме, т. е. (18) В четвертой главе разработана методика и проведены испытания для использования винтовых компрессоров на горизонте 740 м шахты «Красная шапочка» ОАО «СУБР», с целью применения децентрализации снабжения сжатым воздухом шахтных потребителей. Для реализации этого предложения были приняты винтовые компрессоры маслозаполненного типа, которые в настоящее время являются наиболее надежными и экономичными при производстве сжатого воздуха. Но применение винтовых компрессоров в подземных условиях потребовало провести целый ряд организационно-технических мероприятий. 1. Уральская государственная горно-геологическая академия (УГГГА- УГГУ) разработала программу и методику эксплуатационных испытаний винтовых компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7, изготавливаемых ОАО «Казанькомпрессормаш» для подземных условий шахт. 2. Некоммерческая автономная научно-исследовательская организация «Центр по сертификации горно-шахтного оборудования ИГД» (НАНИО «ЦС ГШО ИГД») провел экспертизу промышленной безопасности на соответствие этих компрессоров требованиям безопасности действующих нормативных документов Российской Федерации и дал положительное заключение. 3. Уральское управление Госгортехнадзора России дало разрешение на испытание винтовых компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7 в подземных условиях шахты «Красная шапочка» ОАО «Севуралбокситруда» при условии соблюдения программы и методики проведения испытаний. Рассмотрев результаты эксплуатационных испытаний винтовых компрессоров типа 6ВВ-32/7, НАНИО «ЦС ГШО ИГД» дал заключение: 1. Компрессоры винтовые воздушные типа 6ВВ-32/7 с воздушным охлаждением, изготавливаемые серийно ОАО «Казанькомпрессормаш», соответствуют требованиям «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ-06-111-95) и других нормативных документов по безопасности. 2. НАНИО «ЦС ГШО ИГД» считает возможным рекомендовать Уральскому управлению Госгортехнадзова России выдать разрешение на проведение эксплуатационных испытаний компрессоров 6ВВ-32/7 в подземных условиях шахт СУБРа. 3. Компрессоры должны быть смонтированы в капитальной выработке с негорючей крепью. 4. Камера для размещения компрессоров должна быть оборудована вентиляторами местного проветривания. Включение вентилятора автоматически должно предшествовать включению компрессоров. 5. На период эксплутационных испытаний необходим еженедельный контроль атмосферы в рабочей зоне компрессора во время его работы на наличие масляной аэрозоли. Рассмотрев материалы экспертизы промышленной безопасности и акт эксплуатационных испытаний винтовых компрессоров, Госгортехнадзор России выдал разрешение на применение винтовых воздушных компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7, изготавливаемых ОАО «Казанькомпрессормаш» в подземных условиях шахт ОАО «СУБР», при этом камеры для размещения компрессоров должны быть оборудованы вентилятором местного проветривания, включение которого должно предшествовать включению компрессоров. В настоящее время внедрены и находятся в эксплуатации десять винтовых компрессоров 6ВВ-25/9 и 6ВВ-32/7: на шахтах «Красная шапочка» (2 шт.), «Черемуховская» (4 шт.) и «Кальинская» (4 шт.). Поскольку эти компрессоры установлены вблизи шахтных пневмоприемников, практически отсутствуют гидравлические и объемные потери энергии при транспортировании сжатого воздуха, составляющие до 40 % при централизованном воздухоснабжении. С учетом НДС (%) годовой экономический эффект от внедрения двух винтовых компрессоров на шахте 14-14 бис, гор. – 740 м составит 2015752 руб. Также рассмотрена возможность использования гидропневматического аккумулятора в качестве регулятора-потребителя мощности. Разработана методика планирования режимов работы компрессорных установок в условиях ограниченного электропотребления, которая показывает, что зарядка гидропневматического аккумулятора возможна в период между утренним и вечерним максимумами нагрузки (в данный период электропотребление не ограничено), а разрядка гидропневматического аккумулятора возможна в периоды утреннего и вечернего максимумов нагрузки (в данный период электропотребление ограничено).

Похожие:

	Московский энергетический институт (технический университет) ...		Оптимизация режимов и условий ультразвукового воздействия на различные... «Квалификационные методы испытаний и мониторинг смазочных материалов»«производство и применение технических жидкостей и специальных...
	Московский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт) Целью дисциплины является изучение несимметричных режимов работы электрических машин всех видов и методов анализа несимметричных...		Рабочая программа дисциплины Электроэнергетические системы и сети Целью изучения дисциплины является получение необходимых зна‐ ний в области проектирования электроэнергетических систем и сетей и...
	Конспект урока «Влажность воздуха. Способы определения влажности... Цель урока: ввести понятие абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы и ознакомить с приборами для измерения влажности...		Моу «Северная средняя общеобразовательная школа» Открытый урок в... Цель: определять температуру воздуха по термометру: описать систему нагревания воздуха; объяснять причину изменения температуры воздуха;...
	Куанг хок разработка методики создания опорных сетей при строительстве... Охватывает комплекс вопросов, относящихся к разработке методики создания опорных сетей при строительстве мостов большой протяженности...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «сапр и модели оптимального развития энергосистем», «асу и оптимизация режимов энергосистем» и «Методы исследования операций», инициатором...
	Ветер Сформировать понятие «насыщенный и ненасыщенный воздух», «абсолютная и относительная влажность воздуха»; выявить зависимость количества...		Программа учебной дисциплины «электрооборудование и электроснабжение» Целью дисциплины является приобретение студентами знаний и компетенций в области рациональной и безопасной эксплуатации электрооборудования,...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Щение воздуха. Нормы чистоты воздуха. Способы защиты чистоты атмосферы (ландшафтные, биологические, технические, архитектур­ные)....		План работы для студентов на 1 семестр года ...
	Положение о конкурсе проектов «Оптимизация работы отдела» Управление Федерального казначейства по Оренбургской области (далее – Управление) объявляет конкурс проектов «Оптимизация работы...		План карта работы коллектива школы по проблеме «Оптимизация современного... План – карта работы коллектива школы по проблеме «Оптимизация современного урока»
	Урок по русскому языку в 9 классе Тема: «Подготовка к написанию сжатого изложения» Тема: «Подготовка к написанию сжатого изложения» (По тексту Е. П. Брандиса «Жюль Верн»)		Многоканальное защитное устройство от анормальных режимов работы трехфазных установок