Повышение энергоэффективности компрессорной станции промпредприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Стр. 128. Табл. 39. Рис. 32. Библ. 13.

Расход сжатого воздуха, технологическая схема, расчёт себестоимости сжатого воздуха, безопасность и экологичность.

В данном дипломном проекте рассчитаны различные варианты реконструкции системы снабжения осушенным сжатым воздухом цехов ОАО «Монди ЛПК»

Определена себестоимость сжатого воздуха.

Разработана система автоматизации технологического процесса по производству сжатого воздуха, освещены вопросы безопасности и экологичности.

Содержание

Введение

1. Общие сведения о системе воздухоснабжения

2. Расчёт потребления сжатого воздуха

3. Аэродинамический расчёт системы воздухоснабжения

3.1 Расчёт различных вариантов воздухоснабжения ОАО «Монди ЛПК»

3.2 Способы регулирования подачи и давления у отдельных потребителей

3.3 Непроизводственные потери сжатого воздуха

4. Инструментальное обследование оборудования компрессорных станций

4.1 Обследование компрессорных станций

4.2 Обследование системы оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2

4.3 Обследование осушителей сжатого воздуха КС № 2

5. Определение термодинамический характеристик компрессоров по результатам обследования

5.1 Определение термодинамических параметров компрессоров КС № 2 в теплый период года

5.2 Определение термодинамических параметров компрессоров КС № 1..

5.2.1 Пример расчета параметров поршневого компрессора № 3 (06. 07. 2010 г)

5.3 Влияние температуры наружного воздуха на производительность центробежных компрессоров

5.4 Влияние влажности воздуха на работу центробежных компрессоров..

6. Разработка функциональной схемы автоматизированного управления компрессорной установки

6.1 Описание схемы автоматизации компрессора

6.2 Тепловой контроль

6.3 Автоматическое регулирование

6.4 Сигнализация

6.5 Автоматическая защита компрессора

6.6 Заказная спецификация на средства технологического контроля и автоматизации

7 Технико-экономическое обоснование (ТЭО) реконструкции компрессорных станций

7.1 Анализ затрат на производство сжатого воздуха

7.2 Расчет себестоимости сжатого воздуха отдельно для каждой компрессорной

7.3 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 1)

7.4 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции (вариант №1)

7.5 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант №1)

7.6 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 2)

7.7 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции (вариант 2)

7.8 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант№2)

7.9 Смета затрат на реконструкцию компрессорной № 2 (вариант 3)

7.10 Расчет себестоимости производства сжатого воздуха после реконструкции(вариант №3)

7.11 Показатели экономической эффективности инвестиций в реконструкцию (вариант№3)

8. Безопасность и экологичность проекта

8.1 Анализ условий труда и потенциальных опасностей для персонала компрессорной станции

8.2 Мероприятия по обеспечению безопасности персонала

8.2.1 Обеспечение электробезопасности

8.2.2 Предупреждение механического травматизма

8.2.3 Защита оборудования от чрезмерного превышения давления

8.2.4 Молниезащита зданий и сооружений

8.2.5 Обеспечение пожаробезопасности

8.3 Улучшение условий труда

8.3.1 Микроклимат в помещении станции

8.3.2 Освещение машинного зала

8.3.3 Шум

8.3.4 Вибрация

ВВЕДЕНИЕ

Энергосбережение является одной из важнейших проблем, в том числе и для такого энергоемкого процесса как производство сжатого воздуха. По опубликованным данным на привод компрессорных машин тратится от 14 до 16% общего потребления энергии, вырабатываемой на нужды промышленности.

Анализ работы в области энергосбережения при производстве сжатого воздуха показывает, что существующие методы оценки энергозатрат в системе основываются на расчете эффективности работы непосредственно самой компрессорной установки. Большинство работ по данной тематике направлены на анализ потерь в одном из элементов компрессора, как правило, определенного типа, и не охватывают характеристик и показателей всей системы воздухоснабжения (СВС). Чаще всего это потери в теплообменниках-охладителях воздуха или потери в проточной части компрессора. Данные методики и частные выводы не позволяют сделать полный анализ по распределению потерь в системе, т.к. не учитываются энергетические потоки между компрессорной установкой и потребителем.

Для выявления потенциалов энергосбережения необходимо проведение комплексного анализа системы воздухоснабжения целиком для разных типов компрессоров, позволяющего с помощью энергетического баланса установить наиболее емкие потери в системе и путем целенаправленных действий добиться их минимизации. Комплексный подход к решению данной задачи позволит увеличить общую эффективность системы, рассматривая ее как совокупность отдельных элементов (компрессор, коммуникации, вспомогательные элементы, потребитель), каждый из которых оказывает определенное воздействие на всю систему и определяет работоспособность и надежность всей системы в целом.

Повышение эффективности работы системы водоснабжения также возможно благодаря внедрению ряда энергосберегающих мероприятий, позволяющих снизить потери за счет использования дополнительных резервов экономии энергоресурсов.

Целью работы является выявление возможностей повышения эффективности СВС при помощи комплексного термодинамического и технико-экономического анализа системы и ее элементов, разработка на этой основе путей снижения потерь в системе и предложений по реализации энергосберегающих мероприятий.

Достижение указанной цели осуществляется путем проведения энергоаудита системы производства и распределения сжатого воздуха. Он позволяет проанализировать использование основных энергоресурсов: электроэнергии и воды в данном производстве, удельные показатели на выработку сжатого воздуха, выявить место их нерационального использования, разработать программу энергосберегающих мероприятий и проектов.

«Монди ЛПК» -- один из крупнейших производителей целлюлозно-бумажной продукции в России. Компания располагает картоноделательной и тремя бумагоделательными машинами. Общая производительность комбината составляет более 770 тысяч тонн готовой продукции в год. В структуре комбината собственное древесно-подготовительное производство, целлюлозный завод, вырабатывающий около 540 тысячи тонн целлюлозы в год, ТЭЦ и комплекс очистных сооружений.

ОАО «Монди ЛПК» контролирует более 10 лесозаготовительных компаний Республики Коми, которые обеспечивают древесным сырьем комбинат.

В структуре предприятий «Монди ЛПК» трудится более 10 тысяч человек. С учетом косвенной занятости предприятие формирует рабочие места предположительно для 28 тысяч человек, от его работы зависит доход около 100 тысяч человек из близлежащих районов республики.

Комбинат обеспечивает более сорока процентов рынка офисной и офсетной бумаги в России и СНГ, производит газетную бумагу, картон для плоских слоев гофрированного картона «топ-лайнер» и «крафт-лайнер.

Для обеспечения бесперебойного технологического процесса по выпуску целлюлозно-бумажной продукции, комбинату требуется в среднем 528000 тыс. м3 сжатого технологического и осушенного воздуха в год.

Для выработки требуемого сжатого воздуха, на территории предприятия используются две компрессорные станции КС №1 и КС №2.

1. Общие сведения о СИСТЕМЕ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Сжатый осушенный воздух вырабатывается на двух компрессорных станциях.

Компрессорная станция №1 изначально была предназначена для снабжения сжатым воздухом технологического оборудования ОАО «Монди ЛПК» и сторонних потребителей. В настоящее время КС № 1 выступает в роли вспомогательной компрессорной станции для покрытия пиковых нагрузок воздухоснабжения комбината. Основным источником осушенного сжатого воздуха является компрессорная станция № 2, оснащенная более производительными центробежными компрессорами типа К 250-61-2 (3 шт.) и компрессором К 250-61-5 (1 шт.) Хабаровского завода “Дальэнергомаш”.

Основным оборудованием компрессорной станции № 1 являются четыре поршневых компрессора, из которых три 5Г-100/8 и один 4М-10-100/8. Основные характеристики поршневых компрессоров представлены в таблицах 1.1 - 1.2, а центробежных компрессоров - в табл. 1.3 и 1.4.

Таблица 1.1. Основные технические характеристики установки 4М - 10 - 100/8

№ п/п	Параметр	Единицы измерения	Значение
Компрессор
2	Мощность	кВт
3	Частота вращения	об/мин	500
4	Производительность	м3/мин.	100
5	КПД	%
6	Давление воздуха на нагнетании	Па	8,0.105
7	Степень сжатия	-
Электродвигатель
7	Марка ЭД	-	-
8	Номинальная мощность	кВт	625
9	Частота вращения	об/мин	-
10	Частота тока	Гц	-
11	Напряжение сети	В	-
12	КПД	%	-

Таблица 1.2. Основные технические характеристики установки 5Г - 100/8

№ п/п	Параметр	Единицы измерения	Значение
Компрессор
1	Мощность	кВт
2	Частота вращения	об/мин	187
3	Производительность	м3/мин.	100
4	КПД	%
5	Давление воздуха на нагнетании	Па	8,0.105
6	Степень сжатия	-
Электродвигатель
7	Марка ЭД	-	-
8	Номинальная мощность	кВт	625
9	Частота вращения	об/мин	-
10	Частота тока	Гц	-
11	Напряжение сети	В	-
12	КПД	%	-

Компрессорная станция № 2 является основной и предназначена для снабжения сжатым воздухом технологического оборудования ОАО «Монди ЛПК» и сторонних потребителей.

Основным оборудованием, установленным на станции, являются четыре турбокомпрессора типа К-250 с электроприводом СТД-1600.

Таблица 1.3. Основные технические характеристики компрессора № 4 КС № 2

№ п/п	Параметр	Единицы измерения	Значение
Компрессор
1	Тип компрессора	-	К-250-61-5
2	Мощность на муфте	кВт	1445
3	Частота вращения	об/мин	10935
4	Производительность	м3/мин.	255
5	КПД (изотермический)	%	65
6	Давление воздуха на нагнетании	Па	8,8.105
7	Степень сжатия	-	-
Электродвигатель
8	Марка ЭД	-	СТД-1600-23У4
9	Номинальная мощность	кВт	1600
10	Частота вращения	об/мин	3000
11	Ток	А	273
12	КПД	%	96,6
Возбудитель
13	Тип	-	ВС-20-3000
14	Номинальная мощность	кВт	20
15	Частота вращения	об/мин	3000
16	Напряжение	В	60,5
17	Ток	А	330

Таблица 1.4. Основные технические характеристики компрессоров № 1, 2, 3 типа К-250-61-2

№ п/п	Параметр	Станционный номер
		№ 1	№ 2	№ 3	№4
1.	Дата ввода в эксплуатацию, год
2.	Тип, модификация, завод	ЭМЗ К-250	ЭМЗ К-250	ЭМЗ К-250	ЭМЗ К-250
3.	Заводской номер	772	654	684	515
4.	Начальное давление, МПа	0,098	0,098	0,098	0,098
5.	Конечное давление, МПа	0,88	0,88	0,88	0,88
6.	Температура воздуха при входе во всасывающий патрубок, 0С	20	20	20	20
7.	Объемная производительность компрессора, м3/мин	250	250	250	250
8.	Число оборотов ротора в минуту	10935	10935	10935	10935
9.	Тип электродвигателя	СТД-1600-23У4	СТД-1600-23У4	СТД-1600-23У4	СТД-1600-23У4
10.	Температура охлаждающей воды, 0С	20	20	20	20
11.	Мощность компрессора, МВт	1,445	1,445	1,445	1,445
12.	Механический КПД	0,97	0,97	0,97	0,97

Примечание: в качестве концевого воздухоохладителя, на компрессорах К-250, установлен воздухоохладитель марки ВОК-250 с рабочим давлением Р = 0,9 МПа, рабочей температурой t = 110 оC и емкостью 1,620 м3.

Наработка агрегатов компрессорной станции № 1 и № 2 за 2009 и 2010 г.г представлена в табл. 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5. Число часов работы поршневых компрессоров КС № 1

Наработка	2009 год
компрессоров	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь	ИТОГО	К, %
5Г-100/8 № 1	0	0	0	0	153	674	476	421	720	586	130	602	3762	42,94
5Г-100/8 № 2	317	308	351	348	608	337	203	375	167	448	386	302	3833	43,75
5Г-100/8 № 3	426	176	450	105	515	481	548	647	583	231	461	202	4399	50,21
4М-100/8 № 4	2	117	76	710	200	3	0	0	0	0	233	141	1480	16,89
ИТОГО	745	601	877	1163	1476	1495	1227	1443	1470	1265	1210	1247	13474	38,45
2010 год
5Г-100/8 № 1	338	0	323	280	280	530	295	362	243	406	253	85	3395	38,75
5Г-100/8 № 2	524	303	76	456	456	438	630	323	427	313	381	204	4007	45,70
5Г-100/8 № 3	270	144	294	200	200	52	402	730	550	342	44	86	3044	34,74
4М-100/8 № 4	48	206	2	400	400	0	43	0	0	0	0	0	1051	11,99
ИТОГО	1180	653	695	1336	1336	1020	1370	1415	1220	1061	678	375	12339	35,21

Таблица 1.6. Число часов работы центробежных компрессоров типа К-250-61-2 КС № 2

Наработка	2009 год
компрессоров	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь	ИТОГО	К, %
К-250-61-2 №1	744	597	744	717,19	744	719	744	744	720	744	697	742,5	8656,69	98,82
К-250-61-2 №2	744	589	744	717,19	744	719	744	744	712	744	698	622,5	8521,69	97,28
К-250-61-2 №3	744	672	720	717,19	744	720	744	744	720	744	707	742,5	8718,69	99,53
К-250-61-2 №4	744	672	744	717,19	744	720	744	744	720	744	676	742,5	8711,69	99,45
	2976	2530	2952	2868,7	2976	2878	2976	2976	2872	2976	2778	2850	34608,76	98,77
2010 год
К-250-61-2 №1	687	672	742,42	720	720	720	744	744	744	665	720	744	8622,42	98,42
К-250-61-2 №2	744	666	742,41	720	720	720	743,4	744	744	744	720	671	8678,81	99,07
К-250-61-2 №3	644	562	743,07	720	720	720	743,4	744	744	744	720	744	8548,47	97,58
К-250-61-2 №4	680	672	741,28	720	720	720	744	744	744	744	720	672	8621,28	98,41
Итого:	2755	2572	2969,1	2880	2880	2880	2974,8	2976	2976	2897	2880	2831	34470,9	98,37

Годовой коэффициент рабочего времени за 2009 г. составил для КС № 1 38,45 %, а для КС № 2 98,77 %.

2. РАСЧЁТ ПОТРЕБЛЕНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Номинальный (фактический) расход воздуха определяют при непрерывной работе потребителя в нормальных условиях, т.е. при хорошем состоянии потребителя сжатого воздуха, нормальной его эксплуатации и нормальном давлении подаваемого сжатого воздуха, потери в подводящих магистралях и шлангах при этом не учитываются. В действительности, состояние потребителя, условия его эксплуатации и потери при транспорте увеличивают расход воздуха в среднем на 20-30%, а в отдельных случаях превышение расхода достигает значительно большей величины [2,3,4].

На комбинате учет выработки и потребления сжатого воздуха производится как по приборам, так и расчетным путем.

Приборы учета установлены не по всем вводам.

Расчетный способ определения потребления сжатого воздуха имеет ряд недостатков. В расчёте только диаметр труб является величиной постоянной. Остальные параметры изменяются со временем. Даже плотность воздуха при нормальных условиях колеблется от 1,2 до 1,29 кг/м3. Следовательно, если о производительности компрессорных станций можно говорить с большой уверенностью (погрешность приборов), то о потреблении сжатого воздуха при отсутствии приборов учёта можно судить только косвенно.

В табл. 2.1 представлены данные о расходе и давлении осушенного сжатого воздуха потребителями ОАО «МБП ЛПК»

Таблица 2.1 Данные о расходе и давлении осушенного сжатого воздуха потребителями ОАО «МБП ЛПК»

№ п/п	Название потребителя	Расход, нм3/ч	Давление, кг/см2
1	ОАО «СТГ»	590	5,9
2	ЦГПП	200	5,5
3	СРК	300	6
4	ТЭЦ	2084	5,5
5	ООО «Юникристалл»	35	6,4
6	ЦКРИ-2 (цех каустизации и регенерации извести №2)	209	6
7	ХТММ	364	6
8	ТММ	1592	6
9	БМ-14	2219	6
10	БМ-15	1617	6
11	ЦЛБ-2 (цех листовых бумаг №2)	403	6
12	Вспомогательный блок №1	132	6
13	Склад кислот	7	6
14	Кислородная станция	110	6
15	ЦЛБ-1 (цех листовых бумаг №1)	70	6
16	УПОР-2 (участок приготовления отбеливающих реагентов №2)	125	5,8
17	Фанерный завод	4514	5,6
18	УПОР-1 (участок приготовления отбеливающих реагентов №1)	150	5,9
19	УОО (участок обезвоживания осадков)	278	5,6
20	Кислотная станция	10	5,5
21	БМ-11	1667	7
22	БМ-21	1806	6
23	ЦКРИ №1 (цех каустизации и регенерации извести №1)	46	5,6
24	ОЦ (отбелочный цех)	1500	6
25	ВЦ (варочный цех)	700	6
26	БХО (безхлорная отбелка)	Не учитывается	6
27	ВК №3	Не учитывается	6
28	ДПЦ №1	627	6
29	ВОС	125	5,8
30	ЦПХ-1 (цех приготовления химикатов №1)	50	6

Фактическая выработка и потребление не дают представления о необходимом (нормативном) потреблении сжатого воздуха. Каждое устройство, технологические процессы и т.д. для оптимального функционирования должны получать определенное (нормативное) количество сжатого воздуха при нормативном давлении. Нарушение одного из этих показателей (расхода или давления) приводит к нарушению технологии, а в конечном итоге и браку продукции.

Для получения достоверной информации о нормативном потреблении сжатого воздуха были составлены и разосланы всем потребителям опросные листы, которые в зависимости от компетенции и ответственности персонала ОАО “МБК ЛПК” были заполнены неодинаково. Большинство опросных листов можно назвать отпиской и никакой полезной информации они не несут.

В табл. 2.2 приведены давления сжатого воздуха у потребителей согласно информации опросных листов.

По данным месячных отчетов по отпуску сжатого воздуха в 2008 - 2010 годах были построены годовые графики потребления сжатого воздуха потребителями, которые представлены на рисунке 2.1- 2.14. Анализ полученной информации говорит о том, что потребление сжатого воздуха имеет сильное колебание по времени года. Колебания расходов в теплый и холодный период года у разных потребителей не имеет четко выраженной зависимости. По данным графикам получим максимально-возможные расходы у потребителей, которые были использованы при аэродинамическом расчете сетей сжатого воздуха.

Таблица 2.2 Давление осушенного сжатого воздуха согласно регламенту и по информации опросных листов

Производства	Давление (изб.) сжатого воздуха согласно регламенту/по информации опросных листов, кг/см2
Отпуск сжатого воздуха с коллекторов компрессорных станций (на выходе)
Компрессорная станция №1	6,7* / -
Компрессорная станция №2	6,8/ -
Древесно-подготовительный цех №1 (ДПЦ-1)	6,0/6,5
Древесно-подготовительный цех №2, рубительно-окорочный цех (ДПЦ№2,РОЦ)
Участок варки целлюлозы	6,0/6,0
Участок отбелки целлюлозы	6,0/6,0
Кислородная станция	6,0/-
Цех каустизации и регенерации извести №1 (ЦКРИ-1)	-/(5,9-6,2)
Цех каустизации и регенерации извести №2 (ЦКРИ-2)	6,0/6,1
Склад сульфата
Выпарные станции №1,2,3	6,0/-
Участок приготовления отбеливающих реагентов (УПОР)	5,9/-
Термомеханическая масса (ЦППВ, (ТММ))	6,0/6,1
Химтермомеханическая масса (ЦППВ (ХТММ))	6,0/6,1
Участок сжигания дурно-пахнущих газов (ДПГ)	5,5/-
Бумагодельная машина-11 (БМ-11)	6,0/6,4
Бумагодельная машина-14 (БМ-14)	6,0/5,9
Бумагодельная машина-15 (БМ-15)	6,0/(5,7-6,3)
Бумагодельная машина-21 (БМ-21)	6,0/6,4
Цех листовых бумаг №1 (ЦЛБ-1)	6,0/6,4
Цех листовых бумаг №2 (ЦЛБ-2)	6,0/6,3
Цех приготовления химикатов (вспомогательный блок ) (ЦПХ)	6,0/6,6
Склад кислот	6,0/-
Цех приготовления химикатов (в главном корпусе №1) (ЦПХ)	6,0/6,6
Цех приготовления химикатов (в здании ГДП) (ЦПХ)	5,8/-
ТЭЦ	5,5/-
Водоочистные сооружения (ВОС) (УВКХ)	5,8/6,0
Участок обезвоживания осадков (УОО)	5,6/6,0
Содовое отделение ВОС (в здании ГДП)
Ремонтно-механический завод (РМЗ)
Участок шлифовки валов
Склад готовой продукции
Склад электродвигателей

* - согласно технологического регламенту отклонение давления сжатого воздуха составляет

± 0,2 кг/см2

Рисунок 2.1 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям ( 2008 г.)



Рисунок 2.2 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям (2009 г.)



Рисунок 2.3 Отпуск сжатого воздуха сторонним потребителям (2010 г.)



Рисунок 2.4 Отпуск сжатого воздуха ( 2008 г.)

Рисунок 2.5 Отпуск сжатого воздуха (2009 г.)



Рисунок 2.6 Отпуск сжатого воздуха (2010 г.)



Рисунок 2.7 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями ( 2008 г.)



Рисунок 2.8 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями (2009 г.)



Рисунок 2.9 Отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями (2010 г.)



Рисунок 2.10 Суммарный отпуск сжатого воздуха сторонними потребителями

Рисунок 2.11 Отпуск сжатого воздуха на БМ 15



Рисунок 2.12 Отпуск сжатого воздуха на БМ 14

Рисунок 2.13 Отпуск сжатого воздуха на КДМ 21



Рисунок 2.14 Отпуск сжатого воздуха на участок отбелки целлюлозы

3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Расчёт различных вариантов воздухоснабжения ОАО «Монди ЛПК»

Аэродинамический расчет невозможно произвести без генерального плана предприятия с нанесением на него не только магистральных воздухопроводов сжатого воздуха, но и ответвлений от них. Из генерального плана должны быть взяты длины и диаметры существующих воздухопроводов, произведена оценка местных сопротивлений.

Генеральный план с нанесением сетей сжатого воздуха на комбинате отсутствовал. Строительство комбината начиналось в середине 60-х годов прошлого столетия и велось несколькими этапами. При этом многочисленные реконструкции привели к тому, что достоверной информации о сетях сжатого воздуха оказалось очень мало. Поэтому огромное количество труда и времени потребовалось на получение достоверной информации о сетях сжатого воздуха. В результате проведенной работы построен генеральный план комбината с нанесением существующих сетей технологического и осушенного сжатого воздуха, который был использован при аэродинамическом расчете.

Сети сжатого воздуха от компрессорных станций закольцованы и очень часто узлы представляют собой сложные переходы, в которых трудно определить направление движения сжатого воздуха. Видно, что снабжение рядом расположенных с узлом объектов может производиться от различных компрессорных в зависимости от создаваемого ими давления, температуры и потерь давления в сетях.

Расчет воздухопроводов сводится к определению аэродинамических сопротивлений [1,13]. Воздух последовательно проходит прямые участки главной магистрали трубопровода и местные сопротивления. Суммарная потеря давления равна сумме сопротивлений:

(3.1)

где ?- суммарные потери давления на трение, Па;

?- суммарные потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Потери давления на трение определяются по формуле:

(3.2)

где ? - коэффициент сопротивления трения;

l - длина трубопровода, м;

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

? - средняя скорость воздуха, м/с;

? - средняя плотность воздуха, кг/м3.

Коэффициент сопротивления трения зависит от числа Рейнольдса:

(3.3)

и от относительной шероховатости:

(3.4)

где ? - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с;

? - средняя высота выступов стенок труб, м;

Dг - гидравлический диаметр трубы, м. Для круглого сечения гидравлический диаметр равен внутреннему диаметру трубы.

При ламинарном режиме течения воздуха коэффициент сопротивления трения не зависит от шероховатости и определяется по формуле:

(3.5)

Для переходного режима течения воздуха коэффициент сопротивления трения определяется по формуле:

(3.6)

Для турбулентного режима течения воздуха коэффициент сопротивления трения определяется по формуле:

(3.7)

Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

(3.8)

где ? - коэффициент местного сопротивления.

Для упрощения расчетов целесообразно местные сопротивления заменить условными прямыми участками труб эквивалентными по сопротивлению (табл.3.1) [1].

Таблица 3.1 Длины труб, эквивалентные местным сопротивлениям

Участки местных сопротивлений	Диаметр трубы, мм
	25	50	100	150	200	250	300	350	400	500	600
Задвижки	0.3	0.6	1.5	2.5	3.5	5	5.6	6.5	7.5	10	13
Нормальный проходной вентиль	6	13	31	50	73	100	130	160	200	270	360
Нормальный угловой вентиль	5	10	20	32	45	61	77	95	115	150	200
Обратный клапан	1.6	3.2	7.5	12.5	18	24	30	38	44		76
Нормальное колено R=4d	0.5	1	1.7	2.5	3.2	4	5	6	7	9	12
Тройник	2	4	10	15	20	32	40	50	60	73	90
Лирообразный компенсатор R=12d	1.8	4	9.5	14.5	20	27	33	41	48	64	82

Расчет сопротивлений прямых (или приведенных к прямым) участков трубопровода сетей сжатого воздуха лесопромышленного комплекса проведены с помощью табл. 3.1 и номограммы [4] по заданному расходу и параметрам воздуха. Результаты расчетов представлены в таблицах.

Генеральный план с нанесением существующих сетей осушенного воздуха представлен на чертеже 1.

Расчет существующих сетей осушенного сжатого воздуха производится следующим образом. Расходы и давления у потребителей и на компрессорной брались из отчетов. Разница между выработкой осушенного воздуха на компрессорной и расходом у потребителей составила 5%. Данная величина определяет утечки сжатого воздуха в трубопроводах. Расходы в трубопроводах сжатого воздуха в аэродинамических расчетах принимались с учетом утечек. Расчет существующих схем производится от компрессорной до потребителей. Избыточное давление осушенного сжатого воздуха принимали:

- компрессорной №1 - 6,7кг/см,

- компрессорной №2 - 7,1кг/см.

Результаты аэродинамического расчета существующих сетей приведены в таблице 3.2. Из неё видно, что скорость движения меняется от 2 м/с до 8,8 м/с. В рекомендованные скорости движения сжатого воздуха лежат в пределах от 12м/с до 15м/с. В результате расчета давление у большинства потребителей больше, чем по данным опросных листов из-за малых падений давления на участках.

Наиболее высокие скорости движения сжатого воздуха получены в районе ТЭЦ.

Несовпадение давлений расчетных и фактических говорит о плохом состоянии трубопроводов, утечках сжатого воздуха, несанкционированных врезках в сети, больших загрязнениях трубопроводов, особенно в районе компрессорной №1.

Принято решение поэтапной реконструкции системы воздухоснабжения комбината. При этом предлагается сохранение существующих сетей без перекладки.

Первый этап реконструкции сетей осушенного сжатого воздуха - отключение всех сторонних потребителей от подачи сжатого воздуха. Данное решение принято согласно технического совещания, проходившего 12.02.2011г. на ОАО «Монди ЛПК».

Результаты аэродинамического расчета представлены в таблице 3.2. Расчет производился от потребителей до компрессорных станций, давление у потребителей бралось согласно технологическому регламенту (табл. №2.2). В результате расчетов получено необходимое избыточное давление у компрессорных станций, которое составило для осушенного воздуха:

- компрессорной №1 - 6,42 кг/см,

- компрессорной №2 - 6,16 кг/см2.

Таблица 3.2 Результаты аэродинамического расчета существующих сетей осушенного сжатого воздуха

№№п/п	Наименование участков	Расход воздуха, м3/ч	Диаметр трубы, мм	Длина участка, м	Скорость воздуха, м/с	Потери давления на трение, кПа	Потери давления в местных сопротивлениях, кПа	Суммарное падение давления, кПа	Давление в узловой точке кПа (ата)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
КС-2: Магистраль № 1 (от КС-2 до СТГ)
1	КС-2 - а	5074	273?6	293	3,2	2,0	0,38	2,38	691,71 (8,07)
2	a - b	2114	219?6	488	2,3	1,9	0,14	2,04	689,67 (8,05)
3	b - c	1859	159?5	287	3,0	3,09	0,18	3,2	686,47 (8,01)
4	c - d	1859	159?5	186	3,0	2,0	0,24	2,24	684,23 (7,98)
5	d - e	1276	159?5	24	2,3	0,12	0,07	0,19	684,04 (7,98)
6	e - f	1145	159?5	315	2,0	0,93	0,1	1,0	683,04 (7,97)
7	f - g	980	159?5	18	2,0	0,13	0,11	0,24	682,8 (7,97)
8	g - h	830	159?5	167	2,0	1,6	0,24	1,84	680,96 (7,94)
9	h - СТГ	620	114?5	560	2,8	6,59	0,28	6,87	674,09 (7,86)
Ответвления от магистрали № 1
1	a - 1	5130	159?5	84	8,8	5,76	1,2	6,96	684,75 (7,99)
2	1 - 2	2170	159?5	116	4,0	9,66	1.7	11,36	673,39 (7,86)
3	2 - 3	1747	159?5	207	3,3	2,23	0,16	2.39	671,0 (7,83)
4	3 - ХТММ	382	159?5	366	2,0	0,36	0	0,36	670,64 (7,83)
5	2 - ЦЛБ-2	423	57?3,5	100	8,8	21.5	0,13	21,63	651,76 (7,6)
6	1 - 4	2960	159?5	276	5,2	64,9	3,5	68,4	616,35 (7,19)
7	4 - ТММ	630	159?5	393	2,0	39	0	39	615,96 (7,19)
8	b - 5	255	108?4	358	2,0	1,4	0,11	1,51	688,16 (8,03)
9	5 - OOO «Юникристалл»	219	57?3,5	102	2.0	0,1	0,003	0,103	688,14 (8,03)
19	5 - ЦКРИ-2	36	108?4	15	4,5	1,3	0	1,3	686,86 (8,01)
11	d - ДПЦ-1	589	108?4	412	2,5	3,23	0,06	3,29	680,94 (7,94)
12	e - ВОС-1	131	57?3,5	609	4,0	65,65	0,82	67,41	617,57 (7,2)
13	f - ТЭЦ	160	57?3,5	332	5,0	29,82	0,05	29,33	653,71 (7,63)
14	g - СРК	160	57?3,5	103	5.0	9,1	0,005	91	673,7 (7,86)
15	h - ЦГПП	200	76?3,5	145	3,0	0,018	0,05	0,068	680,79 (7,94)

Второй этап реконструкции предполагает включение новых потребителей по программе «STEP», при этом использованы в работе обе компрессорные станции. Список введённых объектов а также расходы и давления, потребляемого ими осушенного сжатого воздуха представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Расходы и давления потребителей, введённых по программе «STEP»

Название потребителя	Расход, нм3/час	Давление, кг/см2
Печь №4	180	6
CHR + турбина	470	6
Выпарная станция	500	6

Последний третий этап реконструкции предполагает перенос всех нагрузок на вторую компрессорную станцию, при этом потребители такие же, как и при втором этапе реконструкции. В результате аэродинамического расчета получили давления для осушенного воздуха:

- компрессорной №2-6,46кг/см2.

Данные по результатам аэродинамического расчёта представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Результаты аэродинамического расчета сетей осушенного сжатого воздуха с объектами по программе «STEP» без КС1 (реконструкция 3 этап)

№№п/п	Наименование участков	Расход воздуха, м3/ч	Диаметр трубы, мм	Длина участка, м	Скорость воздуха, м/с	Потери давления на трение, кПа	Потери давления в местных сопротивлениях, кПа	Суммарное падение давления, кПа	Давление в узловой точке кПа (ата)
КС-2: Магистраль № 1 (Выпарная станция - КС-2)
1	Выпарная станция - a	525	159?5	185	2	0,181	0,02	0,201	600,101 (7,00)
2	a - b	1019	159?5	125	2	0,49	0,059	0,549	600,65 (7,01)
3	b - c	1179	159?5	18	2,3	0,099	0,0824	0,1814	600,83 (7,01)
4	c - d	1339	159?5	315	3	2,22	0,265	2,485	603,315 (7,04)
5	d - e	1470	159?5	24	3	0,2	0,125	0,325	603,64 (7,044)
6	e - f	2053	159?5	286	4,2	4,48	0,392	4,872	608,512 (7,10)
7	f - g	2479	219185?6	488	3	2,39	0,147	2,537	611,049 (7,13)
8	g - КС-2	7627	273125?6	293	5	2,87	0,228	3,098	614,147 (7,16)
Магистраль № 2 (Варочный цех - КС-2)
1	ВЦ - o	735	108?4	131516	3	1,93	0,017	1,947	601,847 (7,03)
2	o - p	2310	108?4	2482	5	9,64	1,17	10,81	612,657 (7,15)
3	p - h	2363	108?4	28677	5,5	9,05	1,55	10,6	623,257 (7,27)
4	h - i	4147	273?8	288	8	6,209	0,539	6,748	630,00 (7,35)
5	i - j	7300	273?8	134	6	1,313	0,392	1,705	631,705 (7,37)
6	j - k	7350	273?8	168	6	2,63	0,364	2,994	634,699 (7,41)
7	k - l	7455	273?8	4	6	0,05	0,4	0,45	635,149 (7,41)
8	l - КС-2	7900	273?8	255	6,2	0,306	0,22	0,526	635,675 (7,42)
Магистраль №3 (Вспомогательный блок-1 - КС-2)
1	Вспомогательный блок-1 - r	138	57?3,5	96	8	11,29	1,176	12,466	612,456 (7,147)
2	r - КС-2	145	108?4	355	2	1,313	0,073	1,386	613,842 (7,163)

3.2 Способы регулирования подачи и давления у отдельных потребителей

Важным фактором экономии энергии и других материальных ресурсов являются нормативная подача сжатого воздуха при регламентируемом давлении. Для нормальной работы пневматических устройств в сети воздухопроводов необходимо поддерживать определенное давление. Значение этого давления должно обеспечивать производительную работу пневматических устройств и покрывать потери давления от сопротивлений воздуха в трубопроводах. Значительную экономию электроэнергии, идущей на выработку сжатого воздуха, дает применение воздуха пониженного давления. Поскольку на предприятии имеется только одна система сжатого воздуха, то следует применять редуцирование давления для отдельных цехов, могущих без ущерба работать на пониженном давлении. Этот метод менее эффективен, чем система двух давлений, так как воздух приходится сжимать до высокого давления, а потом понижать его, но все же, он дает экономию.

Переменная потребность в сжатом воздухе и разное требуемое давление в различных технологических процессах лесопромышленного комплекса дают только одну возможность регулирования - автоматические регуляторы давления у потребителя.

На входе в цех необходимо устанавливать регулятор на максимальное давление, а в цехе регулировать давление в зависимости от требований технологического процесса.

Подобные регуляторы выпускаются различными отечественными и зарубежными фирмами (ООО “Самсон-Контроле”, АДЛ и т.д.).

Регулятор давления прямого действия представляет собой регулирующие устройства, включающие чувствительный элемент, элемент сравнения и пропорциональный регулятор, использующие энергию регулируемой среды и развивает усилие, достаточное для перемещения исполнительного органа. На рисунок 3.1 представлена конструкция перепускного клапана. Регулируемое давление р1 отбирается внутри корпуса клапана и подводится к одной из сторон мембраны привода. Усилие привода через шток клапана сравнивается с силой заданной пружины настойки задатчика.

В установившемся состоянии эти величины равны. При возрастании давления р1 усилие привода повышается, конус перемещается против сопротивления пружины задатчика. В результате этого увеличивается расход среды и давление р1 понижается, пока не будет достигнуто новое состояние равновесия между усилием привода и силой пружины. У исполнения, изображенного на рисунке 3.1, клапан открывается при повышении регулируемого давления.

3.3 Непроизводственные потери сжатого воздуха

Расход воздуха истечением через неплотности пневмоустройств является непроизводительной потерей (утечки). Истечение происходит под влиянием разности давлений сжатого и атмосферного воздуха. Утечки возникают в зазорах цилиндров, золотников, клапанов и



Рисунок 3.1 Регулятор давления

кранов воздушных молотов, пневматических инструментов и устройств. Неудовлетворительная смазка и несвоевременные ремонты приводят к чрезмерному увеличению зазоров в результате чего большие количества воздуха перетекают из рабочей полости в нерабочую, а оттуда на выхлоп, или через неплотности регулирующих и запорных устройств воздух непосредственно вытекает в атмосферу. Величина утечек составляет 20-30%, а временами доходит до 50-60% от общего расхода [1,10,11]. Утечки происходят как во время работы потребителя, так и во время его простоев при не отключенном воздухопроводе, поэтому при малом коэффициенте использования и отсутствии надежно действующих автоматических запорных устройств относительная величина утечек возрастает.

Величина утечки зависит от давления в сети и диаметра отверстия. Потери электроэнергии на утечки сжатого воздуха ориентировочно определяются по формуле:



где ? - коэффициент расхода воздуха через неплотности арматуры и шлангов, м3/мин (см. рис. 3.2) [ 10,11 ];

n - количество точек, где требуется устранить утечки сжатого воздуха;

? - удельный расход электроэнергии на выработку 1 м3 сжатого воздуха, кВтч;

t - время, в течение которого воздухопровод находится под давлением, ч.

Рисунок 3.2 Расход воздуха через неплотности в арматуре и шлангах

В октябре 2010 г. во время визуального осмотра сетей сжатого воздуха был выявлен на линии, ведущей к РСТ , один свищ и открытый вентиль у проходной. Если предположить. что открытый вентиль имеет диаметр 10 мм и давление в трубопроводе 5 ата, то потери составят 6 м3/мин = 360 м3/час, что сопоставимо с расходом сжатого воздуха на РСТ.

На воздуховоде, ведущем на ДПЦ-2, открыт вентиль и оказался один свищ. Вентиль замерз и закрыть его не было возможности. Подобные потери приводят к снижению давления сжатого воздуха в сети и перерасходу электрической энергии на компрессорной станции.

4. инструментальное обследование оборудования компрессорных станций

4.1 Обследование компрессорных станций

В рамках энергетического аудита на КС-1 и КС-2 было проведено инструментальное обследование работающих компрессоров, градирни, установки осушки воздуха. Главная цель инструментального обследования - дать по агрегатную оценку работе компрессоров, оценить эффективность работы градирни и установки осушки воздуха.

Измерения проводились на работающих компрессорах на постоянной нагрузке. При этом регистрировались и заносились в журнал наблюдений:

? показания основных контрольно-измерительных приборов;

? показания ультразвукового расходомера по расходу охлаждающей воды;

? показания контактного термометра по температуре воздуха и охлаждающей воды.

Во время испытаний проводился замер наружных поверхностей предварительно зачищенных стальных воздухо- и водопроводов. Поскольку в термодинамических и тепловых расчетах участвовала разность температур теплоносителей, то абсолютная погрешность измерения не оказывала влияния на конечный результат.

Показания приборов, расположенных на щите управления и в машинном зале фиксировались с периодичностью 10 мин в течение всего периода испытаний.

Ультразвуковой расходомер устанавливался на прямом участке трубопроводов охлаждающей воды длиной более 1 м, поверхность трубопровода предварительно зачищалась от ржавчины и краски. В течение всего периода испытаний с интервалом 15 секунд проводилась автоматическая запись всех показаний расходомера.

Показания приборов заносились в журнал наблюдений в течение всего периода испытаний. В процессе обработки результаты измерений усреднялись.

Инструментальное обследование проводилось в соответствии с «Методикой определения энергетической эффективности работы установок компрессорных станций» и «Временной методикой проведения энергетического аудита компрессорной станции».

Инструментальное обследование проводилось на рабочих режимах по всем действующим компрессорам станций.

Для проведения необходимых замеров использовались показания переносных приборов, а также показания штатных приборов щита управления станции. Список приборов, участвовавших в инструментальном обследовании, представлен в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Перечень переносных приборов инструментального обследования станций

№	Наименование прибора	Тип	Измеряемые параметры	Примечания
1	Термометр цифровой малогабаритный с погружным датчиком	DT-250	Температура воды на входе и выходе в градирне. Температура воздуха на входе и выходе из установки осушки воздуха.	Погружной датчик длиной 0,31м Разрешающая способность 0,1 оС Погрешность измерений ±0,1 оС Индикация на цифровом табло
2	Пирометр	Raytek-Raynger ST	Температура воздуха и воды на входе и выходе охладителей.	Погрешность измерений:1% при t>23 оС и 2% при t от -18 до 23 оС
3	Ультразвуковой расходомер Portaflow 300	Portaflow 300 (МК-II-R 300)	Расход охлаждающей воды на градирню	Погрешность измерений 2%

Во время проведения измерений режим работы компрессоров был стационарным. Контроль стационарности режима работы проводился по показаниям штатных приборов.

При проведении инструментального обследования с определенной периодичностью фиксировался ряд параметров, перечень которых представлен в табл. 4.2 - 4.4. Более подробно результаты расчетов компрессоров представлены в 5 разделе.

На рис. 4.1 - 4.3 представлены схемы измерений на компрессорах КС № 1 и КС № 2.

Инструментальное обследование компрессоров проводилось на КС № 2 сначала в теплый период года : 18.05; 5.07; 09.07 2010 года, а на КС № 1 6.07 2010 года, а затем в холодный период года: на КС № 1 11.02. и 14.02 ; а на КС № 2 08.02, 11.02 и 14.02 2011 г.

Во время измерений на КС № 2 в работе находились все компрессоры, а на КС № 1 только 3 (три).

Результаты измерений при инструментальном обследовании компрессоров в теплый период года на КС № 1 представлены в табл. 4.2 -4.3, а на КС № 2 - в табл. 4.4, а в холодный период года на КС № 1 в табл. 4.5, на КС № 2 - в табл. 4.6.

Таблица 4.2. Результаты измерений на КС № 1 (4ВМ 10-100/8) в теплый период года

№ п/п	Параметры	Размерность	6.07.10 г
			№4
1	Давление нагнетания 1 ступени ( избыточное)	кгс/см2	1,82
2	Давление нагнетания 2 ступени	кгс/см2	7,5
3	Температура всасывания 2 ступени	оС	47
4	Температура нагнетания 2 ступени 4 ряд (2п)	оС	160,8
5	Температура нагнетания 2 ступени 2 ряд (3 п)	оС	162,4
6	Температура нагнетания 1 ступени 3 ряд (4 п)	оС	164
7	Температура нагнетания 1 ступени 1 ряд (5 п)	оС	157,7
8	Температура после КВО (6 п)	оС	41
9	Ток ротора	А	182
10	Ток статора	А	53
11	Напряжение ротора	В	32
12	Температура наружного воздуха	оС	29
13	Производительность компрессора	м3/ч	-
14	Давление воды	кгс/см2	2,1
15	Температура охлаж. воды на входе/выходе промежуточного ВО	оС	25,7/ 34,7
16	Температура охлаждающей воды на входе/выходе конечного ВО	оС	25,7/ 30,9

Таблица 4.3. Результаты измерений на КС № 1 (5Г-100/8) в теплый период года

№ п/п	Параметр	Размер- ность	6.07.10 г	11.07.10 г
			№ 1	№ 2	№ 3	№ 2	№ 3
1	Давление нагнетания воздуха 1 ступени	кгс/см2	2,13	2,0	2,1	1,87	2,1
2	Температура нагнетания 1 ступени (3 п)	оС	169,2	160,8	147,5	156,8	164,5
3	Температура всасывания 2 ступени (4 п)	оС	54,2	51,2	43,0	47,9	48,8
4	Температура нагнетания 2 ступени (5 п)	оС	172,9	164,9	148,5	155,9	158,0
5	Температура воздуха после КВО (6 п)	оС	56,6	51,7	50,4	49,0	53,8
6	Давление нагнетания 2 ступени	кгс/см2	7,5	7,62	7,6	7,9	7,35
7	Ток ротора	А	138	140	140	130	140
8	Ток статора	А	60	57	60	55	57
9	Температура наружного воздуха	оС	26	26	26	25	25
10	Расход технологического воздуха на 1 очередь	тыс.м3/ч		10,4		10,4 9,75 6,6 7,3 2,1 140
11	Расход осушенного воздуха	тыс.м3/ч		9,75
12	Давление осушенного воздуха	кгс/см2		6,6
13	Давление технологического воздуха	кгс/см2		7,2
14	Давление воды	кгс/см2		2,1
15	Расход воды	м3/ч		140
16	Температура охл. воды на входе/вых/ пром. ВО	оС	29/34	25/29	29,6/34,3	24,4/34,2
17	Температура охл. воды на входе/выходе КВО	оС	28/34,7	31,3/36,6	30/35	23,9/28,5
18	Влажность технологич. воздуха (точка росы)	оС
19	Влажность осушенного воздуха (точка росы)	оС		- 21,9	- 21,9	- 21,8

Таблица 4.4. Результаты измерений на КС №2 в теплый период года

№		Размер-	18.05.2010	05.07.2010	09.07.2010
п/п	Параметр	ность	№ 2	№ 3	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
1	Температура наружного воздуха	оС	30	30	20	20	20	20	31,5	31,5	31,5	31,5
2	Температура технолог. воздуха в сборном коллекторе	оС	39	39	28,5	28,5	28,5	28,5	39,7	39,7	39,7	39,7
3	Влажность осушенного воздуха (точка росы)	оС							- 6	- 6	- 6	- 6
4	Давление технологического воздуха*	кгс/см2	7,9	8,0	7,7	7,8	7,6	7,6	7,4	7,4	7,4	7,4
5	Давление осушенного воздуха	кгс/см2	7,0	7,0	7,16	7,16	7,16	7,16	6,88	6,88	6,88	6,88
6	Расход осушенного воздуха	тыс.м3	11,3	11,3	12,0	12,0	12,0	12,0	11,2	11,2	11,2	11,2
7	Расход технологического воздуха	тыс.м3							40	40	40	40
8	Разрежение на всасе компрессора	Па	- 35	- 36	- 28	- 28	- 34	- 29	- 27	- 33	- 39	- 26
9	Производительность компрессора	тыс.м3/час	13,25	13,24	10,87	10,83	11,72	11,06	10,41	11,42	12,3	10,29
10	Температура воздуха после I секции	оС	106	110	115,8	119,3	115,8	115,6	124,9	125,6	123,8	118,9
11	Температура воздуха перед II секцией	оС	38,5	38,4	43,9	41,2	47,7	37,2	47,2	45,0	50,9	38,2
12	Давление воздуха после I секции	кгс/см2	1,3	1,3	1,19	1,11	1,21	1,18	1,11	1,15	1,25	1,15
13	Температура воздуха после II секции	оС	140	135	150,5	151,7	149,0	147,3	157,8	157,1	156,7	148,1
14	Температура воздуха перед III секцией	оС	47,6	47,5	48,6	44,9	49,2	44,5	51,0	45,6	53,7	44,5
15	Давление воздуха после II секции	кгс/см2	3,9	3,9	1,9	3,6	3,7	3,82	1,9	3,6	3,65	3,7
16	Температура воздуха после III секции	оС	134	130	48,6	44,9	49,2	44,5	141,4	139,1	136,2	144,0
17	Температура воздуха после КВО	оС	55,5	56,4	39,9	43,6	55,5	26,8	40,3	43,6	56,7	55,3
18	Давление воздуха после КВО (изб.)	кгс/см2	7,9	8,0	7,7	7,8	7,6	7,6	7,42	7,6	7,5	7,42
19	Температура охлаждающей воды	оС	14,0	14,0	22,0	22,0	22,0	22,0	23,3	23,3	23,3	23,3
20	Давление охлаждающей воды	кгс/см2	1,8	1,8	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9
21	Температура воды до 1 ВО	оС	14,0	13,7	22,4	22,6	21,9	24,0	23,2	23,5	23,6	25,3
22	Температура воды после 1 ВО	оС	19	17,7	25,8	27,3	26,8	29,1	27,3	27,8	26,8	29,0
23	Температура воды до 2 ВО	оС	13	13	22,8	22,8	22,0	23,6	23,5	22,9	23,3	23,7
24	Температура воды после 2 ВО	оС	19,3	17,0	26,7	25,9	27,7	32,3	28,4	27,9	27,5	31,1
25	Температура воды до КВО	оС	13	13	22,4	22,5	22,3	22,4	23,1	23,3	23,5	22,9
26	Температура воды после КВО	оС	18	18	28,7	29,7	26,8	26,8	29,3	27,9	27,1	27,3
27	Ток статора двигателя	А	80	80	69	65	67	67	60	67	70	65
28	Напряжение возбуждения	V	35	35	30	38	35	40	37	35	37	30
29	Ток ротора двигателя	А	180	180	195	192	180	187	183	180	178	180

* давление воздуха во всех позициях избыточное

Таблица 4.5. Результаты измерений на КС № 1 (5Г-100/8) в холодный период года

№ п/п	Параметр	Размер- ность	11.02.11 г	14.02.11 г
				№ 1	№ 3	№ 1	№ 3
1	Давление нагнетания воздуха 1 ступени (bp,/)	кгс/см2		2,4	2,45	1,87	2,1
2	Температура нагнетания 1 ступени (3 п)	оС		142,6	130,7	156,8	164,5
3	Температура всасывания 2 ступени (4 п)	оС		46,3	39,2	47,9	48,8
4	Температура нагнетания 2 ступени (5 п)	оС		155,2	146,3	155,9	158,0
5	Температура воздуха после КВО (6 п)	оС		50,2	48,7	49,0	53,8
6	Давление нагнетания 2 ступени	кгс/см2		7,7	7,7	7,7	7,70
7	Ток ротора	А		140	140	140	140
8	Ток статора	А		65	65	55	57
9	Температура наружного воздуха	оС		0	0	- 3	- 3
10	Расход технологического воздуха на 1 очередь	тыс.м3/ч	12,0 11,22 6,6 7,6 1,9 140	12,0 11,0 6,7 7,7 1,9 140
11	Расход осушенного воздуха	тыс.м3/ч
12	Давление осушенного воздуха	кгс/см2
13	Давление технологического воздуха	кгс/см2
14	Давление воды	кгс/см2
15	Расход воды	м3/ч
16	Температура охл. воды на входе/вых/ пром. ВО	оС		14,3/ 24,2	13,2/ 21,3	13,7/ 22,9	13,4/ 21,6
17	Температура охл. воды на входе/выходе КВО	оС		12,4/ 19,3	11,5/ 16,2	11,3/ 18,4	12,3/ 16,4
18	Влажность технологич. воздуха (точка росы)	оС	- 2,6 - 59,9	- 2,6
19	Влажность осушенного воздуха (точка росы)	оС		- 59,9

Таблица 4.6. Результаты измерений на КС № 2 в холодный период года

№		Размер-	08.02.2011	11.02.2011	14.02.2011
п/п	Параметр	ность	№ 1	№ 3	№ 4	№ 1	№ 3	№ 4	№ 1	№ 3	№ 4
1	Температура наружного воздуха	оС	- 25	- 25	- 25	- 1	- 1	- 1	- 3	- 3	- 3
2	Температура технолог. воздуха в сборном коллекторе	оС	16,6	16,6	16,6	14,4	14,4	14,4	13,4	13,4	13,4
3	Влажность осушенного воздуха (точка росы)	оС	- 58,5	- 58,5	- 58,5	- 59	- 59	- 59	- 60	- 60	- 60
4	Давление технологического воздуха*	кгс/см2	7,96	7,96	7,96	7,63	7,63	7,63	7,62	7,62	7,62
5	Давление осушенного воздуха	кгс/см2	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6
6	Расход осушенного воздуха	тыс.м3	10,3	10,3	10,3	10,4	10,4	13,2	9,3	9,3	9,3
7	Расход технологического воздуха	тыс.м3	41	41	41	40	40	40	38,5	38,5	38,5
8	Разрежение на всасе компрессора	Па	- 54	- 43	- 49	- 49	- 36	- 43	- 46	- 44	- 42
9	Производительность по воздуху компрессора	тыс.м3/час	14,92	12,64	13,7	14,4	11,9	13,2	14,1	13,29	12,9
10	Температура воздуха после I секции	оС	79	82,3	80,5	89,6	94,6	91,6	87,2	91,5	90,8
11	Температура воздуха перед II секцией	оС	33	44,5	36	35,6	45,8	40,6	35,4	45,1	38,6
12	Давление воздуха после I секции	кгс/см2	1,25	1,35	1,2	1,3	1,23	1,18	1,27	1,35	1,15
13	Температура воздуха после II секции	оС	127,6	140,4	127,2	127,8	145,6	135,7	126,3	140,1	134,6
14	Температура воздуха перед III секцией	оС	43	50,1	39,6	42,1	51,4	42,2	41,8	45,3	40,5
15	Давление воздуха после II секции	кгс/см2	3,9	4,0	3,95	3,95	3,85	3,85	3,85	3,9	3,8
16	Температура воздуха после III секции	оС	118	127,8	126,3	118,3	129,4	127,4	115,8	126,9	126,8
17	Температура воздуха после КВО	оС	38,0	69,6	46,0	30,6	34,9	34,9	49,9	67,2	53,1
18	Давление воздуха после КВО (изб.)	кгс/см2	8,1	8,2	8,1	7,82	7,8	7,8	7,9	7,9	7,8
19	Температура охлаждающей воды	оС	13,3	13,1	13,0	13,1	13,3	13,1	12,9	12,8	13,0
20	Давление охлаждающей воды	кгс/см2	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9	1,9	1,95	1,95	1,95
21	Температура воды до 1 ВО	оС	13,3	13,1	13,0	13,1	13,3	13,1	12,9	12,8	13,0
22	Температура воды после 1 ВО	оС	18,5	16,6	16,5	17,9	16,7	16,7	17,9	17,2	17,2
23	Температура воды до 2 ВО	оС	13,0	13,0	13,0	13,0	13,1	13,8	13,1	13,4	13,2
24	Температура воды после 2 ВО	оС	18,6	16,4	21,2	17,8	17,1	22,4	17,3	18,2	21,3
25	Температура воды до КВО	оС	13,0	13,3	13,3	13,2	13,6	13,4	13,4	13,3	13,0
26	Температура воды после КВО	оС	18,0	19,1	17,1	17,9	18,2	17,4	16,9	17,3	16,1
27	Ток статора двигателя	А	90	70	80	90	70	80	90	70	80
28	Ток ротора двигателя	А	183	190	190	180	190	190	180	190	190
29	Напряжение возбуждения	V	37	40	35	35	40	35	35	35	35

Рис. 4.1. Принципиальная схема компрессора 5Г - 100 / 8 КС № 1

Рис. 4.2. Схема исполнения компрессора 4ВМ10-100/8 оппозитного горизонтального крейцкопфного четырехрядного двухступенчатого сжатия с цилиндрами двойного действия КС № 1



Рис. 4.3. Принципиальная схема центробежного компрессора К - 250-61 КС № 2

4.2 Обследование системы оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2

Основными потребителями воды на КС № 2 являются промежуточные и концевые теплообменники-охладители воздуха, а также охладители масла. Для компрессора К-250 на охлаждение по паспортным данным требуется 186 м3/ч воды, а для 4-х компрессоров ? 744 м3/ч. Принципиальная схема оборотного водоснабжения показана на рис. 4.4.



Рисунок 4.4 Принципиальная схема оборотного водоснабжения

1-компрессор; 2-напорный трубопровод охлаждённой воды; 3-насос, создающий напор (насосная станция); 4-охладитель (градирня); 5-напорный трубопровод нагретой воды; 6-подкачивающая насосная станция; 7-бак тёплой воды; 8-свободный слив.

В системе оборотного водоснабжения используется вентиляторная градирня из 3-х секций с подачей 500 м3/ч охлаждающей воды с принудительной циркуляцией воздуха вентилятором 2 ВГ-50 в каждой секции. Подача вентилятора - V = 500 тыс.м3/ч, давление Р = 137 Па, электрическая мощность Nэл = 30 кВт. В такой вентиляторной градирне охлаждение воды происходит вследствие ее частичного испарения и непосредственной отдачи теплоты более холодному циркулирующему воздуху.

Первоначально в градирне был предусмотрен ороситель в виде деревянной решетки, в дальнейшем при модернизации она была заменена на полиэтиленовые сетки. Поверхность теплообменника, количество форсунок, их тип неизвестны.

Циркуляция воды осуществляется двумя параллельно включенными насосами, третий в резерве. Марка насосов 300 Д - 90, произведены в Болгарии.

Результаты измерений параметров градирни в летний период представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.7. Результаты измерений в вентиляторной градирне КС № 2 от 8 июля 2010 г

№ п/п	Наименование параметра	№ секции со стороны подводящих трубопроводов
		1	2	3
1	Температура воды на входе в градирню (в коллекторе), оС	26,5	26,5	26,5
2	Температура воды на выходе в градирню (в бассейне), оС	23,4	23,4	23,4
3	Измеренный температурный перепад, оС	3,1	3,1	3,1
4	Паспортный температурный перепад, оС	6	6	6
5	Расход воды (средний по результатам 3-х измерений), м3/ч	410	312,5	392,7
6	Температура наружного воздуха, оС	27,3	27,3	27,3

Как видно из таблицы, температурный перепад на градирне меньше паспортного значения градирен подобного рода, что говорит о недостаточно эффективной работе градирни. Причины недоохлаждения: недостаток разбрызгивателей, засорение, недостаточная поверхность оросителя. В то же время температура охлажденной воды 23,1 оС 33 оС ? допускаемой для воздухоохладителей.

Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителях воздуха КС № 2 представлены в табл. 4.8.

Таблица 4.8. Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителях воздуха КС №2

		1 ВО Температура воды, оС	2 ВО Температура воды, оС	КВО Температура воды, оС
		tвх	tвых	t	tвх	tвых	t	tвх	tвых	t
	18 мая 2010г.
1	№ 2	14,0	19,0	5,0	13,1	19,3	6,2	13,0	18,1	5,1
2	№ 3	14,1	17,2	3,1	13,1	17,0	3,9	13,1	18,2	5,2
	5 июля 2010г.
3	№ 1	22,4	25,8	3,4	22,4	26,7	4,3	22,4	28,7	6,3
4	№ 2	22,6	27,3	4,7	22,8	25,9	3,1	22,5	29,7	7,2
5	№ 3	21,9	26,8	4,9	22,0	27,7	5,7	22,3	26,8	4,5
6	№ 4	24,0	29,2	5,1	23,6	32,3	8,7	22,4	26,8	4,4
	9 июля 2010г.
7	№ 1	23,2	27,3	4,1	23,5	28,4	4,9	23,1	29,3	6,2
8	№ 2	23,5	27,8	4,3	22,9	27,9	5,0	23,3	27,9	4,6
9	№ 3	23,6	26,8	3,2	23,3	27,5	4,2	23,5	27,1	3,6
10	№ 4	25,3	29,0	3,7	23,7	31,0	7,3	22,9	27,3	4,4

Допустимый нагрев воды (перепад температур) при охлаждении компрессора должен быть в теплообменниках-охладителях воздуха 4 ? 6оС. Как видно из табл. 4.8 действительный измеренный перепад находится в этих пределах, что говорит об удовлетворительной работе теплообменников.

Суммарный расход воды на градирню по результатам измерений 8.07.2010 г. составил 1115,2 м3/ч. Давление охлаждающей воды по манометру - 1,9 кгс/см2. Графическим построением находим характеристику параллельно работающих насосов и рабочую точку. Измеренный расход воды на градирне соответствует расходу воды рабочей точки насосов (см. рис.4.5 - 4.6).



Рисунок 4.5 Характеристика параллельно работающих насосов

Рис.4.6. Совместная работа насосов 300 Д 90 на систему оборотного водоснабжения компрессорной станции № 2: H= f (V) характеристика напора насоса 300 Д 90;

H = f (V) характеристика насосов при параллельной работе; H= f (V) характеристика сети; А рабочая точка.

Рис. 4.7. Характеристики насоса 300 Д 90 (n = 990 об/мин)

Таблица 4.9. Результаты измерений температуры охлаждающей воды в теплообменниках-охладителей воздуха КС № 2

№ п/п	Компрессор К - 250	1 ВО	2 ВО	КВО
		Температура воды и воздуха, оС	t	Температура воды и воздуха, оС	t	Температура воды и воздуха, оС	t
		t/w	t/н		t/w	t/н		t/w	t/н
	18 мая 2010г.
1	№ 2	14,0	38,5	24,5	13,1	47,6	34,5	13,0	56,5	43,5
2	№ 3	14,1	38,4	24,3	13,1	47,5	34,4	13,0	56,4	43,3
	5 июля 2010г.
3	№ 1	22,4	43,9	21,5	22,4	48,6	26,23	22,4	39,9	17,5
4	№ 2	22,6	41,9	19,3	22,8	44,9	22,1	22,5	43,6	21,1
5	№ 3	21,9	47,7	25,8	22,0	49,2	27,2	22,3	55,5	33,2
6	№ 4	24,0	37,2	13,2	23,6	44,5	20,9	22,4	55,0	32,6
	9 июля 2010г.
7	№ 1	23,2	47,2	24,0	23,5	51,0	27,5	23,1	40,3	17,2
8	№ 2	23,5	45,0	21,5	22,9	45,6	22,7	23,3	43,6	20,3
9	№ 3	23,6	50,9	27,3	23,3	53,7	30,4	23,5	56,7	33,2
10	№ 4	25,3	38,2	12,9	23,7	44,5	20,8	22,5	55,3	32,4

Примечание:

t/w ? температура воды на входе в ВО;

t/н ? температура воздуха на выходе из ВО;

t = t/н - t/w ? температурный перепад на стенке труб ВО

Произведем оценку работы охладителей воздуха.

Необходимо иметь в виду, что температура воздуха при выходе из теплообменника-охладителя определяется в основном температурой охлаждающей воды

t/н = tw1 + (10 -12) оС

и наличием отложений на внутренних стенках труб, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и величины полезного теплового потока

,

где отл.? толщина отложений, мм.

Из анализа табл. 4.9 видно, что только воздухоохладитель 1 ВО компрессора № 4 соответствует нормативу

t/н = tw + 13 оС

и охлаждает воздух до t/н = 37- 38 оС, близкой к температуре наружного воздуха tн = 30оС, обеспечивая минимальную работу сжатия I ступени. Воздухоохладители остальных компрессоров не обеспечивают достаточно интенсивное охлаждение и дают завышенную температуру воздуха в секции компрессоров