Выбор типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции

При проектировании компрессорных станций различают их установленную , рабочую и резервную мощности.

Установленная производительность - сумма номинальных производительностей всех компрессоров, размещенных на станции:

, (3.11)

где: - производительность одного компрессора, нм³/мин; и - число рабочих и резервных компрессоров на станции, шт.

Резервная производительность - сумма номинальных производительностей резервных компрессоров данной компрессорной станции, нм³/мин.

Рабочая производительность - сумма номинальных производительностей всех компрессоров станции, кроме резервных:

. (3.12)

Методики выбора указанных производительностей, а также количества и типоразмеров компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей, получающих сжатый воздух от данной компрессорной станции.

Таблица 3.1

Пример расчета расхода воздуха пневмоприемниками завода

Наименование потребителя сжатого воздуха	Количество однотипных пневмоприемников	Номинальный расход воздуха при непрерывной работе, м³/мин	Коэффициент	Средний расход	Коэффициент, учитывающий потребление воздуха	Максимальный расход воздуха, м³/мин
использования оборудования	одновременности	износа	загрузки	утечек	пневмооборудования м³/мин	пневмоинструмента м³/мин	общий м³/мин
1.Сборочный цех: пневмомолотки пневмозубила шлифовальные машины сверлильные машины пескоструйные сопла (обор) обдувные сопла Итого по цеху: 2.Итого по механическому цеху №1 3.Итого по механическому цеху №2 4.Итого по механическому цеху №3 5.Итого по кузнечному цеху Итого по заводу		1,4 0,8 0,3 1,2	- - - - 0,4 -	0,6 0,8 0,7 0,7 - 0,77	1,12 1,12 1,12 1,12 1,7 1,2	0,7 0,7 0,7 0,7 - 0,7	1,1 1,1 1,1 1,1 1,0 1,1	- - - - 10,8 -	10,86 3,31 1,81 7,24 - 4,98	39,0 12,1 12,2 159,3	1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	54,6 16,94 17,08 332,62

Максимальная длительная нагрузка на компрессорную станцию при принятом

При снабжении сжатым воздухом предприятий, потребляющих сжатый воздух с давлением не выше 1-1,2 МПа и имеющих в своем составе множество мелких и средних разнотипных пневмоприемников, рабочая производительность компрессорной станции выбирается исходя из назначения, максимально длительной нагрузки предприятия нм3/мин и категорийности технологических процессов, обслуживаемых сжатым воздухом. Обычно на компрессорных станциях таких предприятий устанавливают однотипные агрегаты (поршневые, если , и центробежные или осевые - если ). Один из устанавливаемых агрегатов является резервным. Если на станции необходимо установить агрегаты с разной производительностью, резервный компрессор должен иметь производительность самого крупного агрегата.

Если категория технологических процессов, обеспечиваемых сжатым воздухом, не допускает снижения воздухопотребления, то рабочая производительность станции принимается равной максимально длительной нагрузке предприятия:

. (3.13)

Если некоторое снижение воздухопотребления допустимо, то при прохождении максимально длительной нагрузки включается и резервный компрессор, а рабочая производительность станции обеспечивает только 75-90% максимально допустимой нагрузки:

(3.14)

Величина резервной и установленной производительности компрессорной станции с однотипными агрегатами зависит от числа компрессоров - N_раб, обеспечивающих рабочую производительность станции.

Оптимальное количество рабочих и резервных компрессоров на станции определяется на основе технико-экономических расчетов, исходя из минимума приведенных затрат на сооружение станции:

. (3.15)

Рассмотрим только основные составляющие выражения (3.15).

Капитальные затраты на компрессорное оборудования, руб., являются определяющими в сумме капитальных затрат на компрессорную станцию и подсчитываются по выражению:

, (3.16)

где - удельные капитальные затраты на один нормальный кубометр в минуту производительности компрессора, руб./нм³/мин.

Значение для поршневых и центробежных компрессоров в ценах 1980 года приведены на рис. 3.2.

Анализ выражения (3.16) и кривых на рис. 3.2 показывает, что при увеличении количества рабочих агрегатов на станции снижается производительность каждого из них, а следовательно, уменьшаются единичные производительности и . Одновременно при снижении производительности компрессора возрастают удельные капзатраты - . Совместное действия снижения и увеличения при возрастании числа рабочих компрессоров приводит к тому что при каком-то определенном количестве компрессоров потребуются минимальные капзатраты (см. рис. 3.3).

Среди ежегодных издержек производства доминирующую роль играют затраты на оплату электроэнергии, израсходованной на привод компрессоров и на зарплату обслуживающему персоналу.

Количество обслуживающего персонала и издержки на его зарплату возрастают с увеличением количества агрегатов на станции. Издержки на оплату потребляемой электроэнергии падают с увеличением количества агрегатов, так как в этом случае при снижении нагрузки легче регулировать производительность компрессорной станции путем выключения из работы части агрегатов (обратное влияние может оказывать незначительный рост КПД с увеличением производительности компрессора).

Рис. 3.2. Удельные капзатраты в компрессорное оборудование:

1 - поршневые компрессоры; 2 - центробежные компрессоры

Суммируя основные составляющие выражения (3.15) легко установить, что минимум приведенных затрат соответствует определенному числу рабочих компрессоров - (рис. 3.3).

В зависимости от тарифа на электроэнергию и уровня зарплаты в том или ином регионе, а также в зависимости от типа используемых компрессоров оптимальное число рабочих компрессоров на станции лежит в пределах

Установив оптимальное количество рабочих компрессоров, определяют оптимальную производительность единичного агрегата , и по каталогам выбирают типоразмер компрессора с производительностью , ближайшей к оптимальной и с требуемой степенью сжатия воздуха.

При снабжении сжатым воздухом ограниченного количества потребителей, каждый из которых требует значительного расхода воздуха, изменяющегося по индивидуальному графику (доменный цех, воздухоразделительная станция и т.п.), как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения от центробежных или осевых компрессоров.

При этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором, а общее количество рабочих компрессоров определяется числом обслуживаемых потребителей.

В зависимости от состава и характеристики установок, потребляющих сжатый воздух, рабочие компрессоры, устанавливаемые на станции, могут различаться по производительности и степени сжатия. Категория обслуживаемых потребителей и их требования к надежности воздухоснабжения определяют необходимое количество резервных агрегатов на станции (один с производительностью и степенью сжатия самого крупного рабочего компрессора или несколько агрегатов).

Рис. 3.3 Приведенные затраты в компрессорную станцию с различным количеством рабочих компрессоров

Типоразмер рабочего компрессора для каждого потребителя выбирается так, чтобы он мог обеспечить режим его работы с максимальным расходом, нм³/мин, и давлением сжатого воздуха:

, (3.16)

где: - максимальный часовой выпуск продукции потребителем сжатого воздуха, единицы продукции/ч ; - удельный расход воздуха, нм³/ед. продукции; П - доля потерь воздуха по тракту воздухопровода.

В тоже время, при выборе компрессора учитывается, и то, что он должен обеспечивать устойчивую работу и экономичность процесса сжатия при всех необходимых потребителю режимах. Если диапазон изменения требуемых потребителю режимов подачи воздуха широк, то используют компрессоры с паротурбинным приводом, а при стабильных режимах воздухопотребления - электропривод.