📄Работа №213363
Тема: Увеличение производительности компрессорной станции ПАО «ЧКПЗ» путём замены турбокомпрессора К-250 на К-500
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
теплоэнергетика и теплотехника
Объем:
96 листов
Год:
2021
Просмотров:
5
4275
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПАО «ЧКПЗ» 8
2 УСТРОЙСТВО КОМПРЕССОРА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ 9
2.1 Конструкция оборудования 9
2.2 Принцип работы 9
2.3 Устройство составных частей компрессора 10
2.3.1 Корпус компрессора 10
2.3.2 Уплотнения 11
2.3.3 Ротор 11
2.3.4 Реле осевого сдвига ротора 11
2.3.5 Редуктор 12
2.3.6 Система смазки 12
2.3.7 Система охлаждения воздуха 15
2.3.8 Система автоматического управления (САУ) 15
3 РАСЧЁТ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 16
3.1 Расчёт газодинамических характеристик компрессора К-250-61-5 16
3.1.1 Расчёт первой секции компрессорной установки 16
3.1.2 Расчёт промежуточного воздухоохладителя 19
3.1.3 Расчёт второй секции компрессора 20
3.1.4 Расчёт второго промежуточного воздухоохладителя 22
3.1.5 Расчёт третьей секции компрессора 23
3.2 Расчет Газодинамических характеристик компрессора К-500-61-5 28
3.2.1 Расчёт первой секции компрессора 28
3.2.2 Расчёт первого промежуточного воздухоохладителя 31
3.2.3 Расчёт второй секции компрессора 32
3.2.4 Расчёт второго промежуточного воздухоохладителя 34
3.2.5 Расчёт третьей секции компрессора 35
4 АВТОМАТИЗАЦИЯ – ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА, АВТОМАТИКА 42
4.1 Функции САР 43
4.2 Описание систем САР 48
4.3 Состав устройств САР 49
4.3.1 Шкафы системы управления ШТУ 49
4.3.2 Шкафы питания ШТП 49
4.3.3 Шкафы телемеханики ШТТ 49
4.3.4 шкаф коммуникационный ШТК 50
4.3.5 Шкаф регистраторов аварийных процессов ШТР 50
5 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА МАСЛООХЛАДИТЕЛЯ 51
5.1 Изучение повышения эффективности теплообмена за счёт принудительной пульсации теплоносителя 51
5.2 Расчёт и применение технологии в маслообменнике МРУ-19 55
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 57
6.1 Выбор фильтра 57
6.2 Классы загрязнённости сжатого воздуха 58
6.3 Классификация устройств для очистки воздуха 59
6.4 Система охлаждения компрессорных установок 60
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 62
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 62
7.2 Безопасность оборудования и производственных процессов 63
7.3 Электробезопасность 64
7.4 Пожаровзрывобезопасность 64
7.5 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса. Организация мероприятий защиты 65
7.5.1 Световая среда 65
7.5.2 Вибрация 67
7.5.3 Производственный шум 68
7.5.4 Тяжесть и напряжённость трудового процесса 69
7.5.5 Воздух рабочей зоны 70
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 72
8.1 Экономичная эксплуатация компрессорных установок 72
8.2 Экономичная эксплуатация электродвигателей 73
8.3 Рекуперация энергии в компрессорных установках 74
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 78
9.1 Технико-экономический расчёт вариантов технического перевооружения 78
9.1.1 Смета капитальных затрат по вариантам технических решений . 78
9.1.2 Смета текущих затрат по вариантам технических решений 80
9.1.3 Выбор лучшего варианта технического решения 84
9.2 SWOT-анализ вариантов технических решений увеличения производительности компрессорной станции №2 на предприятии ПАО «ЧКПЗ» 85
9.3 Планирование целей проекта повышения энергетической эффективности 88
9.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 88
9.3.2 Ленточный график Ганта по реализации мероприятий проекта .. 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 93
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПАО «ЧКПЗ» 8
2 УСТРОЙСТВО КОМПРЕССОРА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ 9
2.1 Конструкция оборудования 9
2.2 Принцип работы 9
2.3 Устройство составных частей компрессора 10
2.3.1 Корпус компрессора 10
2.3.2 Уплотнения 11
2.3.3 Ротор 11
2.3.4 Реле осевого сдвига ротора 11
2.3.5 Редуктор 12
2.3.6 Система смазки 12
2.3.7 Система охлаждения воздуха 15
2.3.8 Система автоматического управления (САУ) 15
3 РАСЧЁТ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 16
3.1 Расчёт газодинамических характеристик компрессора К-250-61-5 16
3.1.1 Расчёт первой секции компрессорной установки 16
3.1.2 Расчёт промежуточного воздухоохладителя 19
3.1.3 Расчёт второй секции компрессора 20
3.1.4 Расчёт второго промежуточного воздухоохладителя 22
3.1.5 Расчёт третьей секции компрессора 23
3.2 Расчет Газодинамических характеристик компрессора К-500-61-5 28
3.2.1 Расчёт первой секции компрессора 28
3.2.2 Расчёт первого промежуточного воздухоохладителя 31
3.2.3 Расчёт второй секции компрессора 32
3.2.4 Расчёт второго промежуточного воздухоохладителя 34
3.2.5 Расчёт третьей секции компрессора 35
4 АВТОМАТИЗАЦИЯ – ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА, АВТОМАТИКА 42
4.1 Функции САР 43
4.2 Описание систем САР 48
4.3 Состав устройств САР 49
4.3.1 Шкафы системы управления ШТУ 49
4.3.2 Шкафы питания ШТП 49
4.3.3 Шкафы телемеханики ШТТ 49
4.3.4 шкаф коммуникационный ШТК 50
4.3.5 Шкаф регистраторов аварийных процессов ШТР 50
5 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА МАСЛООХЛАДИТЕЛЯ 51
5.1 Изучение повышения эффективности теплообмена за счёт принудительной пульсации теплоносителя 51
5.2 Расчёт и применение технологии в маслообменнике МРУ-19 55
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 57
6.1 Выбор фильтра 57
6.2 Классы загрязнённости сжатого воздуха 58
6.3 Классификация устройств для очистки воздуха 59
6.4 Система охлаждения компрессорных установок 60
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 62
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 62
7.2 Безопасность оборудования и производственных процессов 63
7.3 Электробезопасность 64
7.4 Пожаровзрывобезопасность 64
7.5 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса. Организация мероприятий защиты 65
7.5.1 Световая среда 65
7.5.2 Вибрация 67
7.5.3 Производственный шум 68
7.5.4 Тяжесть и напряжённость трудового процесса 69
7.5.5 Воздух рабочей зоны 70
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 72
8.1 Экономичная эксплуатация компрессорных установок 72
8.2 Экономичная эксплуатация электродвигателей 73
8.3 Рекуперация энергии в компрессорных установках 74
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 78
9.1 Технико-экономический расчёт вариантов технического перевооружения 78
9.1.1 Смета капитальных затрат по вариантам технических решений . 78
9.1.2 Смета текущих затрат по вариантам технических решений 80
9.1.3 Выбор лучшего варианта технического решения 84
9.2 SWOT-анализ вариантов технических решений увеличения производительности компрессорной станции №2 на предприятии ПАО «ЧКПЗ» 85
9.3 Планирование целей проекта повышения энергетической эффективности 88
9.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 88
9.3.2 Ленточный график Ганта по реализации мероприятий проекта .. 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 93
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
📖 Введение
Важными для российской промышленности проблемами являются задачи по снижению себестоимости продукта, и вопросы повышения конкурентоспособности. Анализируя показатели себестоимости продукции крупных промышленных предприятий, можно сделать вывод, что затраты на электроэнергию являются одной из важных составляющих, среди которых наибольшую часть занимают затраты на производство сжатого воздуха, необходимого для осуществления технологических процессов, а так же, как энергоноситель (пневмоинструмент, пневмооснастка и т.д.).
ПАО «Челябинский кузнечно-прессовый завод» – основан в 1942 году, и на данный момент является одним из ведущих предприятий в отрасли машиностроения.
В настоящее время ЧКПЗ производит: продукцию с широкой номенклатурой от 0,1 до 400 кг для автомобилестроения, тракторостроения, железнодорожного машиностроения, нефтегазового комплекса, и многое другое.
ПАО «ЧКПЗ» пробил себе дорогу в лидеры среди заводов стран СНГ по объему выпуска поковок и штамповок. Завод перманентно увеличивает производственные мощности до 30% в год.
Главной задачей предприятия является поддержание и улучшение качества своей продукции, а также стабильные сроки выполнения заказов.
Именно поэтому работа компрессорных станций должна быть максимально стабильной.
Энергоноситель подается заводским потребителям по воздуховодам следующими компрессорными станциями:
1 .Компрессорная станция №1 с двумя поршневыми компрессорами 4ВМ-10- 120/9. Установленная мощность станции 240 м3/мин.
2 . Компрессорная станция № 2 с четырьмя турбокомпрессорами К-250-61-5, одним поршневым компрессором 4ВМ-10-120/9, и одним турбовинтовым компрессором Atlas Copco. Общая установленная мощность станции 1370 м3/мин.
На сегодняшний день множество больших предприятий эксплуатирует системы воздухоснабжения, основными источниками в которых являются центробежные компрессоры К-250 и К-500 разных модификаций. Процент компрессорных станций в энергобалансе предприятий достигает 20-30% и только на Урале используется порядка несколько сотен компрессоров указанных конструкций.
Опыт советского проектирования и строительства компрессорных станций общего назначения был достаточно однотипным. Как правило, применялись типовые проекты компрессорных установок Ростовского института «Стройдвормаш», который обеспечивал необходимую производительность однотипными компрессорами. При объёме менее 400 м3/мин ставились поршневые компрессоры а при объёме более 400 м3/мин – центробежные компрессоры Хабаровского завода «Энергомаш» на 250 и 500 м3/мин, включая резервные.
Для постсоветского периода характерно либо снижение потребления воздуха (из-за отключения ряда цехов и участков,), либо переменные нагрузки (работа крупных потребителей осуществляется в одну или две смены.). так, как на станции не было мелких резервных компрессоров, эксплуатационный персонал переводил большие компрессорные установки в предельный режим регулирования, обычно сопровождающийся выпуском излишек сжатого воздуха в атмосферу.
Ряд однотипных машин середины прошлого века К-250, К-350, К-500 и К-1500 иногда модернизировалась в целях улучшения эффективности производства сжатого воздуха, но вот системы регулирования (САР) установками так и оставались неизменными. Идея которую заключили в эти машины, подразумевала их постоянную работу в одном режиме, что давало возможность упростить саму систему непрерывного регулирования компрессоров. В советское время постоянное наращивание объемов производства и трехсменный график работы заводов позволял использовать большие компрессорные установки с неэкономичной и нефункциональной системой разгрузки: дросселированием на всасывающем патрубке; в отсутствие потребности в сжатом воздухе его просто выбрасывали в атмосферу, открыв антипомпажный клапан.
В большинстве случаев на предприятиях устанавливается рабочее давление в диапазоне 0,6-0,7 МПа, как и на предприятии ПАО «ЧКПЗ», хотя у большинства компрессоров отечественного производства номинальное давление равно 0,88 МПа. Из показателей характеристик центробежного компрессора снижение давления с 0,88 МПа до , к примеру, 0,62 МПа, т. е. на 30 %, приведёт к увеличению производительности на 7,3 %, при этом не будет наблюдаться сильной недо- загрузки, мощность потребляемая двигателем, снижается на 3,2 %. Исходя из этого можно заключить, что оборудование подбирается крайне неэффективно.
Целью работы можно назвать повышение эффективности, как экономической, так и технологической, производства сжатого воздуха за счёт снижения затрат на воду, электроэнергию, а так же увеличения объемов воздуха и увеличения межремонтного цикла компрессора за счёт проведения технического перевооружения.
Реконструкция станции заключается в том, что необходимо произвести демонтаж старого компрессора К-250, который выработал свой ресурс, и нуждается в постоянных ремонтах, и проведением монтажа нового компрессора К-500-61-5 с производительностью, объём которого покроет существующие нагрузки для осуществления производственных процессов.
Новый компрессор должен отвечать всем правилам и требованиям производственной безопасности, и должен быть оснащён современными системами регулирования и автоматического управления.
ПАО «Челябинский кузнечно-прессовый завод» – основан в 1942 году, и на данный момент является одним из ведущих предприятий в отрасли машиностроения.
В настоящее время ЧКПЗ производит: продукцию с широкой номенклатурой от 0,1 до 400 кг для автомобилестроения, тракторостроения, железнодорожного машиностроения, нефтегазового комплекса, и многое другое.
ПАО «ЧКПЗ» пробил себе дорогу в лидеры среди заводов стран СНГ по объему выпуска поковок и штамповок. Завод перманентно увеличивает производственные мощности до 30% в год.
Главной задачей предприятия является поддержание и улучшение качества своей продукции, а также стабильные сроки выполнения заказов.
Именно поэтому работа компрессорных станций должна быть максимально стабильной.
Энергоноситель подается заводским потребителям по воздуховодам следующими компрессорными станциями:
1 .Компрессорная станция №1 с двумя поршневыми компрессорами 4ВМ-10- 120/9. Установленная мощность станции 240 м3/мин.
2 . Компрессорная станция № 2 с четырьмя турбокомпрессорами К-250-61-5, одним поршневым компрессором 4ВМ-10-120/9, и одним турбовинтовым компрессором Atlas Copco. Общая установленная мощность станции 1370 м3/мин.
На сегодняшний день множество больших предприятий эксплуатирует системы воздухоснабжения, основными источниками в которых являются центробежные компрессоры К-250 и К-500 разных модификаций. Процент компрессорных станций в энергобалансе предприятий достигает 20-30% и только на Урале используется порядка несколько сотен компрессоров указанных конструкций.
Опыт советского проектирования и строительства компрессорных станций общего назначения был достаточно однотипным. Как правило, применялись типовые проекты компрессорных установок Ростовского института «Стройдвормаш», который обеспечивал необходимую производительность однотипными компрессорами. При объёме менее 400 м3/мин ставились поршневые компрессоры а при объёме более 400 м3/мин – центробежные компрессоры Хабаровского завода «Энергомаш» на 250 и 500 м3/мин, включая резервные.
Для постсоветского периода характерно либо снижение потребления воздуха (из-за отключения ряда цехов и участков,), либо переменные нагрузки (работа крупных потребителей осуществляется в одну или две смены.). так, как на станции не было мелких резервных компрессоров, эксплуатационный персонал переводил большие компрессорные установки в предельный режим регулирования, обычно сопровождающийся выпуском излишек сжатого воздуха в атмосферу.
Ряд однотипных машин середины прошлого века К-250, К-350, К-500 и К-1500 иногда модернизировалась в целях улучшения эффективности производства сжатого воздуха, но вот системы регулирования (САР) установками так и оставались неизменными. Идея которую заключили в эти машины, подразумевала их постоянную работу в одном режиме, что давало возможность упростить саму систему непрерывного регулирования компрессоров. В советское время постоянное наращивание объемов производства и трехсменный график работы заводов позволял использовать большие компрессорные установки с неэкономичной и нефункциональной системой разгрузки: дросселированием на всасывающем патрубке; в отсутствие потребности в сжатом воздухе его просто выбрасывали в атмосферу, открыв антипомпажный клапан.
В большинстве случаев на предприятиях устанавливается рабочее давление в диапазоне 0,6-0,7 МПа, как и на предприятии ПАО «ЧКПЗ», хотя у большинства компрессоров отечественного производства номинальное давление равно 0,88 МПа. Из показателей характеристик центробежного компрессора снижение давления с 0,88 МПа до , к примеру, 0,62 МПа, т. е. на 30 %, приведёт к увеличению производительности на 7,3 %, при этом не будет наблюдаться сильной недо- загрузки, мощность потребляемая двигателем, снижается на 3,2 %. Исходя из этого можно заключить, что оборудование подбирается крайне неэффективно.
Целью работы можно назвать повышение эффективности, как экономической, так и технологической, производства сжатого воздуха за счёт снижения затрат на воду, электроэнергию, а так же увеличения объемов воздуха и увеличения межремонтного цикла компрессора за счёт проведения технического перевооружения.
Реконструкция станции заключается в том, что необходимо произвести демонтаж старого компрессора К-250, который выработал свой ресурс, и нуждается в постоянных ремонтах, и проведением монтажа нового компрессора К-500-61-5 с производительностью, объём которого покроет существующие нагрузки для осуществления производственных процессов.
Новый компрессор должен отвечать всем правилам и требованиям производственной безопасности, и должен быть оснащён современными системами регулирования и автоматического управления.
✅ Заключение
В выпускной квалификационной работе предложен проект технического перевооружения компрессорной станции №2 ПАО «ЧКПЗ» путём замены турбокомпрессора К-250 на турбокомпрессор К-500 в сборе с промежуточными и концевыми воздухоохладителями.
В работе был рассмотрен выбор основного и вспомогательного оборудования, описаны его конструктивные особенности и принцип взаимодействия и работы узлов агрегата. Был произведен расчёт газодинамических характеристик двух компрессоров при заданных необходимых параметрах конечного давления и производительности. На основе вычислений в работе построены графики, характеризующие зависимости основных параметров компрессоров от температуры атмосферного воздуха.
В научной части работы рассматривается вариант увеличения эффективности теплоотдачи в маслоохладителе путём применения противоточных низкочастотных несимметричных пульсаций. Рассчитано увеличение эффективности теплопередачи при разных температурах. Полученные результаты раздела показывают, что при эксплуатации нового компрессора КПД установки выше, что благоприятно сказывается на энергетических показателях.
В разделе автоматики рассмотрены основные системы автоматизации процессов. Описаны их взаимодействия. Перечислены все виды сигнализации, блокировки и защиты, входящие в состав нового оборудования.
В разделе экономики и управления приведено технико-экономическое обоснование замены компрессора. Для более удобного и точного распределения целей и задач между исполнителями было построено дерево целей, которое характеризует миссию предприятия. С помощью ленточного графика Ганта был разработан план по реализации проекта. В графике были указаны основные задачи, их исполнители и сроки.
Рассмотрены вопросы энергосбережения на предприятии при эксплуатации компрессорного оборудования. Уделено внимание экологии и безопасности жизнедеятельности.
По результатам проделанной работы можно заключить, что проект по увеличению производительности компрессорной станции №2 ПАО «ЧКПЗ» путём замены компрессора К-250 на К-500 стоит внедрять.
В работе был рассмотрен выбор основного и вспомогательного оборудования, описаны его конструктивные особенности и принцип взаимодействия и работы узлов агрегата. Был произведен расчёт газодинамических характеристик двух компрессоров при заданных необходимых параметрах конечного давления и производительности. На основе вычислений в работе построены графики, характеризующие зависимости основных параметров компрессоров от температуры атмосферного воздуха.
В научной части работы рассматривается вариант увеличения эффективности теплоотдачи в маслоохладителе путём применения противоточных низкочастотных несимметричных пульсаций. Рассчитано увеличение эффективности теплопередачи при разных температурах. Полученные результаты раздела показывают, что при эксплуатации нового компрессора КПД установки выше, что благоприятно сказывается на энергетических показателях.
В разделе автоматики рассмотрены основные системы автоматизации процессов. Описаны их взаимодействия. Перечислены все виды сигнализации, блокировки и защиты, входящие в состав нового оборудования.
В разделе экономики и управления приведено технико-экономическое обоснование замены компрессора. Для более удобного и точного распределения целей и задач между исполнителями было построено дерево целей, которое характеризует миссию предприятия. С помощью ленточного графика Ганта был разработан план по реализации проекта. В графике были указаны основные задачи, их исполнители и сроки.
Рассмотрены вопросы энергосбережения на предприятии при эксплуатации компрессорного оборудования. Уделено внимание экологии и безопасности жизнедеятельности.
По результатам проделанной работы можно заключить, что проект по увеличению производительности компрессорной станции №2 ПАО «ЧКПЗ» путём замены компрессора К-250 на К-500 стоит внедрять.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.