Выбор типа, типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции (КС)

Различают установленную, рабочую и резервную производительности компрессорной станции.

Рабочая производительность КС , м³/мин, – сумма номинальных производительностей всех компрессоров станции, за исключением резервных.

Резервная производительность , м³/мин, – сумма номинальных производительностей резервных компрессоров данной КС.

Установленная производительность КС Q_уст, м³/мин, – это сумма номинальных производительностей всех компрессорных машин, установленных на станции, включая резервные:

, (4.10)

где m – число компрессоров на КС; , – номинальная производительность одного (i-го) компрессора, м³/мин

Методики выбора указанных производительностей, а также количества, типов и типоразмеров компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей и графика потребления сжатого воздуха от компрессорной станции.

На КС, снабжающих большое число мелких потребителей воздухом с давлением не выше 1-1,2 МПа, обычно устанавливают однотипные агрегаты.

Опыт проектирования показал, что экономически целесообразно размещать на КС: поршневые (ПК) или винтовые компрессоры (ВК), если Q_м.д< 400 м³/ч, и центробежные (ЦБК) или осевые нагнетатели (ОК) при Q_м.д> 400 м³/ч.

Считается достаточно надежным решением устанавливать одну резервную машину при числе рабочих компрессоров п_раб £ 7.

Если на КС необходимо установить машины с разной производительностью, то резервный(е) компрессор(ы) должен(ны) иметь производительность самого крупного рабочего агрегата, т.е. (основное правило резервирования).

Если потребители не допускают снижения подачи воздуха, то рабочая производительность станции принимается равной максимально длительной нагрузке, т.е. . Если некоторое снижение подачи воздуха допустимо, то рабочая производительность обеспечивает только 75-90 % максимально длительной нагрузки, т.е. и для покрытия Q_м.д приходится включать резервный компрессор.

Величины Q_уст и на КС с однотипными компрессорами зависят от числа рабочих компрессоров n_раб. Покажем это на примере.

Пусть нам дан суточный график потребления сжатого воздуха в % от Q_м.д. Считаем, что Q_уст =Q_м.д. На КС приняты к установке однотипные агрегаты (и рабочие, и резервные).

Построим диаграмму зависимостей Q_уст и от числа устанавливаемых на КС рабочих машин – n_раб (см. рис. 4.2):

На диаграмме справа – суточный график потребления сжатого воздуха;

слева – дана кривая изменения установленной Q_уст и резервной производительностей ( =Q_уст-Q_раб при Q_раб=const) от числа установленных на КС рабочих компрессоров.

Из диаграммы видно, что с увеличением числа рабочих машин на КС снижается производительность единичных агрегатов Q_к. Снижаются и значения и Q_уст. При этом, однако, увеличиваются капитальные удельные затраты З_кап, так как стоимость двух машин больше, чем стоимость одной машины с той же производительностью. Таким образом, с увеличением n_раб стоимость рабочих компрессоров С_раб растет, а стоимость резерва С_рез снижается (см. рис. 4.3). Это указывает на то, что существует вариант, когда капитальные суммарные затраты С_S имеют минимум.

Рис. 4.2. Зависимость установленной производительности КС от числа принятых к установке рабочих машин

В ежегодных издержках производства сжатого воздуха доминируют затраты на электроэнергию для привода компрессоров и на зарплату обслуживающему персоналу. Издержки на заработную плату растут с ростом n_раб. При этом издержки на электроэнергию снижаются, так как с увеличением числа агрегатов более экономичным будет регулирование производительности путем отключения и включения отдельных машин.

Рис. 4.3. Зависимости стоимостей рабочих и резервных компрессоров устанавливаемых на КС от числа принятых к установке рабочих машин

Суммируя основные составляющие приведенных затрат З_S, легко установить, что минимум этой суммы будет соответствовать определенному (оптимальному) числу рабочих компрессоров – .

Опыт проектирования и эксплуатации показал, что оптимальное число рабочих машин составляет: на КС с поршневыми компрессорами шт.; на КС с турбокомпрессорами шт. Точное число зависит от уровня тарифов на электроэнергию и заработной платы в том или ином регионе и может быть установлено только на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Установив оптимальное количество рабочих компрессоров, определяют оптимальную производительность одной машины , м³/мин:

, (4.11)

по каталогу выбирают компрессор с производительностью, близкой к оптимальной.

Для крупных потребителей, работающих по индивидуальному графику (доменная печь, воздухоразделительная установка и т.п.), как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения от ЦБК или ОК. В этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором.

Контрольные вопросы

1. Что называют нагрузкой компрессорной станции?

2. Какие нагрузки КС называют максимально длительными и максимально возможными?

3. Что представляет собой укрупненный метод определения нагрузки КС?

4. В каком случае используется расчетный метод определения нагрузки?

5. Как выбирается рабочая производительность компрессорной станции?

6. Как формулируется основное правило резервирования компрессорных машин?

7. Как выбирается тип нагнетателей, принимаемых к установке на компрессорной станции?

8. Как выбирается оптимальное число рабочих компрессорных машин на КС с поршневыми и центробежными нагнетателями?

9. Какое соотношение принимают обычно между числами рабочих и резервных компрессоров на КС при установке на ней однотипных машин?

10. Какой расчет позволяет окончательно выбрать оптимальное количество устанавливаемых на КС рабочих машин?