Обоснование и обеспечение энергосберегающих параметров и режимов работы рудничных компрессорных установок

• Автор: Молодцов, Василий Викторович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Актуальность проблемы
1.2 Аналитический обзор
1.2.1 Производство и эксплуатация компрессоров разных типов
1.2.2 Анализ состояния научных исследований рудничных компрессорных
установок
1.3 Задачи, решаемые в диссертационной работе
2. Теоретическое обоснование внедрения энергосберегающих технологий при производстве сжатого воздуха РКУ
2.1 Уравнение состояния газа
2.2 Теория работы самодействующих клапанов РКУ
2.3 Влияние изменения частоты вращения двигателя на теоретические процессы поршневого компрессора
2.4 Вывода по разделу
3. Энергосберегающие технологии при эксплуатации компрессорных
установок
3.1. Система воздухораспределения поршневых компрессоров
3.1.1 Анализ эксплуатации систем воздухораспределения компрессорных установок
3.1.2 Аналитическое исследование влияния сил упругости пружин
3.2 Применение композиционных материалов сухого трения
3.2.1 Анализ эксплуатации систем смазки компрессорных установок
3.2.2 Методика расчета основных элементов для перевода поршневых
компрессоров на работу без смазки
3.3 Регулирование производительности компрессоров
3.3.1 Анализ систем регулирования производительности
компрессорных установок

3.3.2 Сравнение систем регулирования производительности
3.3.3 Регулирование скорости вращения электродвигателя компрессора
3.4 Выбор энергосберегающей программы в сфере производства
сжатого воздуха
4. Практическая реализация результатов исследования
4.1 Совершенствование, испытание и внедрение прямоточных клапанов конструкции СГИ
4.2 Обоснование перевода поршневых компрессоров на работу
без смазки цилиндров и сальников
4.3 Экспериментальные исследования и внедрение частотного регулирования электропривода компрессора и автоматизация компрессорной станции
4.3.1 Обоснование выбора преобразователя частоты (ПЧ)
4.3.2 Анализ эксплуатационных характеристик ПЧ
4.3.3 Обоснование и внедрение систем управления и автоматизации
компрессорными станциями
4.4. Вывода по разделу
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В мировой практике добыча горной массы производится в основном буровзрывным способом. Буровые работы ведутся с применением механизмов и станков, использующих сжатый воздух в качестве источника энергии. В подземных условиях сжатый воздух широко используется в других механизмах, ввиду его доступности, простоты конструкции устройств, относительной безопасности по сравнению с электроэнергией и т.д.
Рудничные компрессорные установки (РКУ), генерирующие пневматическую энергию, являются наиболее электроемким оборудованием. Их удельный вес в энергетическом балансе горных предприятий с подземным способом добычи полезного ископаемого составляет значительную долю, для ОАО “Севу-ралбокситруда” (ОАО “СУБР”) составляет 20 %. Затраты на производство сжатого воздуха в течение последних лет увеличиваются в связи с ростом тарифов на электрическую энергию. Увеличение объемов производства сжатого воздуха и снижение производительности компрессоров ввиду увеличения доли изношенных компрессоров с истекшим сроком эксплуатации также приводит к увеличению затрат.
Отсутствие учета расхода сжатого воздуха отдельными структурными единицами шахт приводит к нецелевому использованию энергии сжатого воздуха, например: проветривание горных выработок после проведения взрывных работ, перемещение горной массы струей сжатого воздуха, охлаждение механизмов, сушка электрооборудования, пренебрежение утечками и др. Создание системы учета расхода сжатого воздуха на всех участкам пневмосети - практически невыполнимая задача, так как требует громадного количества узлов учета, оснащенных современными (дорогими) расходомерами, способными функционировать в подземных условиях.
Из вышеизложенного становится очевидным, что энергетические потери при транспортировании сжатого воздуха при безучетном его потреблении трудно устранимы. Учитывая это и перспективы применения пневматической энергии в горнодобывающей промышленности, следует особое внимание уделять

вызванное удлинением периода цикла, также уменьшает величину индикаторной работы одного цикла.
Мощность, расходуемая на преодоление сил трения в поршневых компрессорах, складывается из мощности трения шеек коленчатого вала в коренных подшипниках, мощности трения шатунных шеек коленчатого вала в подшипнике разъемной головки шатуна, мощности трения в подшипнике крейцкопфного пальца, мощности трения крейцкопфа о направляющую, мощности трения поршня о стенки цилиндра, мощности трения поршневых колец о стенки цилиндра, мощности трения в сальниках штока.
Эта мощность зависит от температуры смазочного масла в компрессоре и частоты вращения коленчатого вала. При снижении частоты вращения коленчатого вала мощность трения в различных узлах изменяется по-разному. В целом по компрессору работа трения снижается приблизительно пропорционально снижению частоты вращения вала в степени 1,5... 1,8 [20].
где IV' - мощность трения при сниясении частоты вращения коленчатого вала п , - мощность трения при номинальной частоте вращения коленчатого
вала щ.
Сила трения, а следовательно, и мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, зависят от значения нормальной силы, прижимающей движущееся тело к контртелу. Нормальные силы в узлах поршневого компрессора в большой степени зависят от значения давления (или перепада давлений) в рабочих полостях цилиндра. Регулирование производительности компрессора осуществляется с целью стабилизации давления в пневмосети как правило на минимальном уровне и в таком случае кроме снижения мощности трения отраженного в (2.43) происходит снижение мощности трения за счет снижения степени повышения давления.
При снижении частоты вращения коленчатого вала происходит пропорциональное снижение средней скорости поршня Ст (2.20) и условной скорости
(2.43)