Пример расчета пневматической установки

Рассчитать пневматическую установку для шахты с годовойпроизводительностью 1 млн. т угля,

разрабатывающей крутые пласты на глубине 400 м от поверхности земли.

Пневматическая энергия применяется для угольных комбайнов и их лебе­док, бурильных и

отбойных молотков, маневровых лебедок, породопогрузочных машин и вентиляторов местного

проветривания.

На схеме вскрытия угольного месторождения (рис. 126 а) показаны стволы шахты, квершлаги

северный (N) и южный (S), разрабатываемые пласты , и ,расстояния между ними.

Длины по простиранию до.границ шахтного поля в каждую сторону от квершлага — 3000 м.

На участках I, II и IV (рис. 126, б) работают комбайны и по два отбойных и по два отбойных

молотка, а на участках 3,5 и 6 – по 11 отбойных молотков.На каждом участке, кроме того, работают

К определению производительности компрессорной станции

Таблица 1

Потребители	Номинальный расход воздуха потребителем ; /мин	Коэффициенты	Максимальный расход воздуха	Средний расход воздуха
Наименование	Число	Изно- са	Загру-зки	Включ-ения
Комбайны Лебедки комбайнов Отбойные молотки Бурильные молотки Маневровые лебедки Погрузочные машины Вентиляторы местного проветриваня		1.4 3.5	1.2 1.2 1.15 1.15   1.2   1.15   1.0	0.8   0.25   0.7	0.4 0.65   0.05   0.4	115.2 57.6 62.8 24.2   57.6     19.7	115.2 57.6 25.1 15.7   2.9   15.2   19.7
Итого:						375,1	251,4

бурильный молоток,одна породопогрузочная машина,одна маневровая лебедка и один вентилятор.

Р а с ч е т.

1. Производительность компрессорной станцииопределим на основании расчетов, выполненных в табл. 1, по данным которой устанавливаем максимальный и средний расход сжатого воздуха потребителями, считая, что в наиболее загруженную смену работают все участки одновременно.

Средневзвешенный коэффициент включения по формуле (176)

Средневзвешенный коэффициент одновременности работы потребителей при п= 69

и k_B = 0,67 по рис. 124 равен k₀ = 0,82.Производительность компрессорной станции в конце

работ на горизонте по формуле (175)

1,1·0,82∙375,1+3·19,1+ +0,4·69=423,2 /мин

То же в начале работ на горизонте

1,1·0,82∙375,1 + 3·1,1 + 0,4∙69 = 369,2 /мин

Расход воздуха на утечки в конце работ на горизонте

Тоже в начале работ на горизонте

%

Среднее значение расхода воздуха на утечки за период работы на горизонте — 14,3 %.

2.Тип и число компре с c о р о в. Исходя из расчетной производительности

компрессорной станции V_K, _с = 423,2 м⁸/мйн и имея в виду изменение характеристик компрессоров

в процессе эксплуатации, а также возможное увеличение числа и мощности потребителей,

принимаем семь компрессоров 4М10-100/8, из которых в работе будут четыре в начале работ на

горизонте и пять в конце работ, остальные компрессоры — резервные.

Резерв производительности компрессорной станции равен ((700 — 400)/400) X 100= 75 % в

начале работ на горизонте и ((700 —500)/500)-100= 40% в конце работ. В среднем за период

работ на горизонте резерв равен 57,5 %.

Мощность двигателей для компрессоров, определенная по формуле (130),равна 457 кВт.

Компрессор 4М10-100/8 поставляется заводом комплектно с синхронным

двигателем СДК2-17-26-12К мощностью 630 кВт, n= 500 об/мин,напряжением 6000 В.

3. Необходимое избыточное давление сжатого воздуха

на компрессорной станции при рабочем давлении у потребителей Рп ⁼ 0,5 МПа определяем

по формуле (177)

Рк. с = Рп +0,03 l+ 0,03 = 0,5+ 0,03·3,9+ 0,03 = 0,647 МПа.

Принимаем р_к.c = 0,65 МПа.

4.Расчет воздухопроводной сети. В соответствии со схе­мой вскрытия

месторождения (см. рис. 126, а) составлена схема воздухопроводной сети (см. рис, 126, б).

Определяем расход воздуха на отдельных участках воздухопровода.

Участок 1—2. Расход воздуха на этом участке равен производительности

компрессорной станции, т. е. V1-2 = 423 м³/мин.

Для упрощения дальнейших расчетов в табл. 2 определены максимальные и средние

расходы воздуха на участках 2 — 3 и 3 — а. По данным табл. 2 определяем расход воздуха на

всех участках сети.

Участок 2 — 3: число потребителей п_пр = 39.

Средневзвешенный коэффициент включения

Средневзвешенный коэффициент одновременности по рис. 124 k_{0= 0.9}

Количество протекающего по участку 2 —3 воздуха:

V₂-3 = 1,1.0,9·293,3 + 3∙12,4 + 0,4·39 = 343 м³/мин.

Участок 3— а: п_пР = 8; l = 3 км; k_B = 67,8 / 84,1 =0.806; k₀₌ 0,96.

Количество протекающего по участку 3 — а воздуха:

V₃-a= 1,1∙0,96·84,1 +3.3 + 0,4∙8 = 101,0 м³/мин.

В дальнейших расчетах для упрощения их исходим из того, что комбайновые участки

/, // и IV имеют идентичное оборудование; это относится и к участкам ///, V и VI, на которых

применяются отбойные молотки.

Потребители	Номиналь- ный расход воздуха Vп,м³/мин	Коэффициенты	Максимальный ра- сход возду- ха Vmax, м³/мин	Сред-ний расход воздуха Vcp м³/мин
Наименование	Чи-сло nп	Износа kи	Загрузки kз	Включен. kв
Участок 2-3: Комбайны Лебедки комбайнов Отбойные молотки Бурильные молотки Маневровые лебедки Погрузочные машины вентиляторы		1.4 3.5     4.7	1.2 1.2 1.15 1.15 1.2   1.15	0.8   0.25   0.7	0.4 0.65 0.05   0.4	115.2 57.6 27.3 16.1 38.4   25.3   13.2	115.2 57.6 10.9 10.5 1.9   10.1   13.2
итого						293.3	219.4
Участок 3-а: Комбайны Лебедки комбайнов Отбойные молотки Бурильные молотки Маневровые лебедки Погрузочные машины вентиляторы		1.4 3.5     4.7	1.2 1.2 1.15 1.15 1.2   1.15	0.8   0.25   0.7	0.4 0.65 0.05   0.4	38.4 19.2 3.22 4.03 9.6   6.32   3.29	38.4 19.2 1.29 2.62 0.48   2.53   3.29
Итого						84.1	67.8

Следовательно:

V₂-5 = V₁-₂ — V₂-₃ =423 - 343 = 80 м^а/мин.

Если оборудование добычных и проходческих участков не идентично то расходы воздуха

следует считать так же, как для участков 2—3 и 3—а.

Таблица3

Участок по рис.126	Расход воздуха на участке V, м³/мин	Оптимальный диаметр труб dОПТ, мм	Стандартный диаметр труб d, мм	Фактическая длина участков труб l Ф, м	Расчетная длина с учетом эквивалентной длины l Р, м	Скорость воздуха в трубе V, м/с	Расчетные потери давления на участке р, МПа	Удельные потери давления РУД, Мпа/км	Оптимальные потери давления на участке РОПТ, МПа
1-2 2-3 3-4 2-5 4-а 4-в 3-а 3-в 5-а 5-в						7.74 7.95 7.2 6.51 5.77 6.7 6.7 6.7 5.77 5.77	0.0102 0.0036 0.0074 0.0061 0.0957 0.0875 0.0875 0.0875 0.0957 0.0957	0.0245 0.025 0.0272 0.0285 0.0305 0.0282 0.0282 0.0282 0.0305 0.0305	0.0135 0.0041 0.0075 0.0063 0.101 0.0931 0.0931 0.0931 0.101 0.101

Определяем диаметры труб и потери давления на всех участках воздухо проводной сети

(табл. 3). Оптимальные значения удельных потерьдавления и диаметров труб принимаем по рис.

125; скорости движения воздуха втрубах — по формуле (165). Эквивалентная длина для

определения расчетной длины уча­стков сети принята равной 10 % от фактической. Расчетные

потери давления вы­числены по формуле (164).

Средняя плотность воздуха на всех участках сети принята одинаковой и опре­делена по формуле

(166) при Т_ср = (273 + 20) = 293 К

_л _ Рср _ РСР — ~Бт ~

где р_к.с и — абсолютные давления у компрессорной станции и у потребителей, МПа.

По данным табл. 3 потери давления от компрессора до самого удаленного потребителя по линии /— 2 — 3—4 — а равны

= 0,0102 + 0,0036 + 0,0074 + 0,0957 = 0,117 МПа.

Избыточное давление на выходе компрессорной станции

= 0,5 + 0,117 + 0,03 = 0,647 МПа.

Принимаем окончательно ранее установленное по формуле (177) давлений Рк. с = 0,65 МПа.

5. Технико-экономические показатели.

Принимаем 20 ч работы компрессоров в сутки и 300 рабочих дней в году.

Средняя производительность компрессорной станции в период работ на горизонте

2222221аацуцуацуацуауацацуааууцу

среднегодовая выработка сжатого воздуха

Годовой расход электроэнергии

При указанной в задании производительности шахты 1 мил. Т угля в год расход сжатого воздуха на 1 тону угля равен 142 м³,расход электроэнергии на 1 т угля - 14,22кВт·ч и на 1 м³ воздуха – 0.1кВт∙ч.

Дата добавления: 2015-07-10