地面压缩空气站设备的选型设计计算.doc

永锦公司吕沟煤矿 永锦公司吕沟煤矿 地面压缩空气站设备的选型设计计算 一、矿井工作面压风布置图 二、风动工具配置表 根据矿井2011年-2013年开掘三年接替及矿井以后的生产布局进行预计，矿井按照八个掘进工作面二个综采工作面进行布置，所需风动工具配置表如下 工作面名称 代 号 风 镐 喷浆机 凿岩机 气动锚索钻机 气动支腿式帮锚杆钻机 岩巷 M1 1 1 2 2 岩巷 M2 1 1 2 2 岩巷 M3 1 1 2 2 岩巷 M4 1 1 2 2 煤巷 M5 1 2 煤巷 M6 1 2 煤巷 M7 1 2 煤巷 M8 1 2 采面 M9 3 采面 M10 3 合 计 8 4 8 16 6 三、空气压缩机站供气量的计算 风动工具的耗气量如下PC5I喷浆机6m3/min，G10风镐1.56 m3/min ，YT28型凿岩机4.92 m3/min，MQTB-80/2.0型气动支腿式帮锚杆钻机耗气量4.5 m3/min，MQT-130/2.8型锚索钻机耗气量5.5 m3/min，考虑风镐于凿岩机不同时使用，按照凿岩机的耗气量计算。 根据公式 Qα1α2γn1q1k1 （公式1） 因我矿压风管路全长L3000M， α1取1.2。 风动机械磨损耗气量增加系数， α2取1.15。 海拔高度修正系数γ取 1.03 凿岩机的台数为8台，Ki取0.75，锚索钻机台数为8台，Ki取0.75，喷浆机台数为4台，Ki取0.5，气动支腿式帮锚杆钻,6台。 根据公式1计算空气压缩机的供气能力 Qα1α2γn1q1k1 1.21.151.03（84.920.75460.544.50.75） 78.2m3/min 根据生产能力核定，每班入井人员400人，上级检查时按450人计算，交接班最多人数为850人，根据规定每人不少于0.1m3的压风，所以入井人员需要的压风量最高为8500.185m3。人员用气量和设备用气量不同时使用。所以根据以上计算，矿井的供气能力能够满足入井人员需要的压风量。 四、估算压风机的出口压力 根据矿井工作面压风布置图，最远采区距离为6300米。所采用的风动工具的最高工作压力为0.5Mpa，根据公式 PPn△P0.1 （公式2） 式中 P压风机的出口压力, Mpa Pn风动工具所需的最大额定压力，Mpa △P达到设计产量时，压风管路最远一路的压降。估算时可取每公里管长压降为0.03～0.04 Mpa。 0.1煤炭工业矿井设计规范规定的用气地点压力高于风动工具额定压力0.1 Mpa。 估算压风机的出口压力为 PPn△P0.1 0.5（0.0356.3）0.10.82 Mpa 五、选择空气压缩机的形式及台数 根据计算空气压缩机的供气量Q及估算出空气压缩机的出口压力P，即可选择空气压缩机的形式及台数。查阅空气压缩机产品样本，选用LG-38/1.0型双螺杆式空气压缩机4台，3台工作，1台备用。其产品的技术参数如下 排气量 38M3/min 排气压力 1.0Mpa 电机功率 250KW 电机转速1485r/min 电压/频率380V/50Hz 电机防护等级IP54/F 驱动方式直连 1米处噪音值763dBA 润滑油油量150L 出口气体润滑油携带量1～3ppm 自动启动方式 变频启动 出口尺寸DN100 冷却后出口压缩空气温度环境温度8度 总重量6200Kg 长 度3900mm 宽 度2200mm 高 度2050mm 该机型为常见机型，后期维护成本相对较低，大的机器只有少数几个厂家能够生产，后期备件不常有，维护费用高。 根据矿上采掘面最远距离及弯头数量，考虑弯头的管压损失，选择空气压缩机出气口压力用1.0MPa。 六、输气管路的选择 方案一 依据矿井工作面压风布置图，利用Qα1α2γn1q1k1和查阅相关资料，确定通过各段管路的自由空气量，选择标准管径并列于下表（附管径选取计算（１）根据输气管路布置和各用气点的耗气量，确定出每一段管路的流量Qim3/min；（２）根据每一段管路的流量Qi，计算各段管路的直径d，，根据计算出的直径d，按标准管路进行选择。） 序号 管路代号 干、支管 计算管长/m 通过自由空气量M3/min 标准管径/mm 实际管长/m 1 2 3 4 5 6 A- C C-F C-D D-M1 C-E F-G F-H 干 干 支 支 支 支 支 6300 6100 6300 800 4150 6100 4150 125.6 91 54.76 28.29 49.1 54.7 49.1 Φ2737 Φ2737 Φ1945.5 Φ1084 Φ1945.5 Φ1945.5 Φ1945.5 1800 200 3700 800 1550 3400 1450 七、验算最远一路管道损失 最远管路为A-C-D- M1，依据△P10-12Q （公式3） 式中△P该管段的压力损失 di该管段的标准管径，m 考虑局部损失在内的该管段折算长度，1.15,m。 该管段实际管长，m。 Qi通过该管段的空气流量，m3/min A-C段△PA-C10-12Q10-12125.60.013Mpa C-D段△PC-D10-12Q10-1254.760.034Mpa D- M1段△PD-M110-12Q10-1228.290.044Mpa △P△PA-C△PC-D△PD-M10.091Mpa P-△P1.0-0.0910.909 Mpa ；Pn0.10.50.10.6 Mpa 根据P-△P ≥Pn0.1， 0.909＞0.6，故满足要求。 由公式PPn△P0.1，计算出空气压缩机的出口压力P0.50.0910.10.691 Mpa 最后确定空气压缩机的出口压力为0.8Mpa。 方案二 依据矿井巷道实际情况以及设备的技术参数，考虑减小管子的直径，提高空气压缩机出口压力来弥补管道的压力损失。即节约管材，又减少管道安装空间来满足矿井压风需求量。 利用Qα1α2γn1q1k1和查阅相关资料，确定通过各段管路的自由空气量，选择标准管径并列于下表 序号 管路代号 干、支管 计算管长/m 通过自由空气量M3/min 标准管径/mm 实际管长/m 1 2 3 4 5 6 7 A-C C-F C-D D-M1 C-E F-G F-H 干 干 支 支 支 支 支 6300 6100 6300 800 4150 6100 4150 125.6 91 54.76 28.29 49.1 54.7 49.1 Φ2196 Φ2196 Φ1594.5 Φ1084 Φ1594.5 Φ1594.5 Φ1594.5 1800 200 3700 800 1550 3400 1450 验算最远一路管道压力损失 最远管路为A-C-D-M1，依据△P10-12Q 式中△P该管路的压力损失 di该管段的标准管径，m 考虑局部损失在内的该管段折算长度，1.15,m。 该管段实际管长，m。 Qi通过该管段的空气流量，m3/min A-C段△PA-C10-12Q10-12125.60.0416Mpa C-D段△PC-D10-12Q10-1254.760.146Mpa D- M1段△PD-M110-12Q10-1228.290.044Mpa △P△PA-C△PC-D△PD-M1 0.2316Mpa P-△P1.0-0.23160.7684 Mpa ；Pn0.10.50.10.6 Mpa 根据P-△P ≥Pn0.1， 0.7684＞0.6，故满足要求。 由公式PPn△P0.1，计算出空气压缩机的出口压力 P0.50.2316 0.10.8316 Mpa 最后确定空气压缩机的出口压力为1.0Mpa。 A-C段（干管）选用热轧无缝钢管Φ2196。 C-D段（支管）选用矿用聚氯乙烯管，Φ16011.6/1.25Mpa D-M1段（支管）选用矿用聚氯乙烯管，Φ1106.5/1.0Mpa 八、年电耗的计算 按照选用LG-38/1.0型空气压缩机进行年电耗计算。 根据公式 E1（0.8K0.2） （公式4） 式中E1空气压缩机年电耗 K压缩机负荷系数，等于空气压缩机的实际排气量于空气压缩机额定排气量之比。 Z同型号空气压缩机的工作台数。 d空气压缩机的年工作天数。 每天工作小时数。 传动效率 电动机效率 电网效率 N每台空气压缩机的轴功率，KW 依据上述公式4计算空压机的年电耗，已知Z3，K114/1200.95，N250KW,t21，d360，0.95，0.9，0.95，则根据公式得 第 10 页 共 10 页 E1（0.8K0.2） （0.80.950.2） 6701384.8（KWh）/a 故年电耗为6701384.8（KWh）/a