Проектирование линейного центробежного нагнетателя природного газа мощностью 25 МВт

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Февраля 2013 в 16:28, дипломная работа

Краткое описание

Центробежные компрессоры применяются для обеспечения многих производственных процессов (доменного производства, производства аммиачных удобрений, пластмасс, получения продуктов нефтехимии и т.п.), при добыче нефти и газа, на магистральных газопроводах, для наддува двигателей внутреннего сгорания, в газотурбинных установках, для получения сжатого воздуха, имеющего силовое назначение (пневматический инструмент, молоты, прессы и т.д.). На привод центробежных компрессоров приходится значительная доля всей потребляемой энергии. Например, только 4200 центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов (ГПА) ОАО «Газпром» имеют суммарную мощность более 40 млн. киловатт и требуют для своего привода энергию на сумму несколько миллиардов долларов ежегодно. Таким образом, проблема оптимального проектирования центробежных компрессоров имеет очень большое значение для национальной экономики.

Содержание работы

Стр.
1.Введение………………….…………………………………...……
4
2.Техническое задание.……………………...…………………....…..
14
3. Выбор варианта машины……………………………………….…..
15
3.1. Определение физических констант газа………………….………….....
15
3.2. Вариантные расчеты. ……….….…………………………..……......
16
3.3. Оптимизационный расчет выбранного варианта
проточной части компрессора…………………………...……….………..
26
3.4. Расчет семейства характеристик при переменных числах оборотов ротора…………………………………………………………………....
56
4. Расчет газодинамических параметров в сечениях ступеней...…..
66
5. Профилирование лопаток рабочего колеса ……………………...
71
5.1. Профиль лопатки РК первой ступени…..…..…………….………........
71
5.2. Профиль лопатки РК второй ступени...………….………………....….
76
6. Расчет камер компрессора...…………………………...……….…..
80
6.1. Расчет всасывающего патрубка...……….......………….……………...
83
6.2. Расчет выходной камеры …….…..…..…………….……………........
90
7. Расчет осевого усилия, действующего на ротор компрессора…..
91
8. Расчеты на прочность……………………………………………....
93
8.1. Расчет критической частоты ротора……..………………………….....
93
8.2. Расчет минимальной толщины стенки корпуса………………………...
97
9. Расчет подшипников на удельное давление………………………
100
9.1. Расчет опорных подшипников………………………………………...
100
10. Обеспечение безопасности при эксплуатации компрессорного оборудования…………………………………………………………..
102
10.1. Вентиляция………………………………………………………..
104
10.2. Освещение………………………………………………………...
106
10.3. Вибрация………………………………………………………….
107
10.4. Шум……………………………………………….………………..
110
10.5. Электробезопасность………………………………………………..
112
10.6. Обеспечение безопасности при эксплуатации систем, находящихся под давлением………………………………………………………………..
112
10.7. Взрыво- и пожаробезопасность……………………………………..
114
10.8. Защитная оснастка компрессора……………………………………
116
10.9 Регулирование компрессора………………………………………...
118
10.10. Список нормативных документов……………………….………...
118
11. Технико-экономическое обоснование проекта………………...
119
12. Технология изготовления РК первой ступени………………...
125
13. Описание конструкции……………………………………………
132
Список литературы……………………………………………………
133

Содержимое работы - 1 файл

Черный.doc

— 2.75 Мб (Скачать файл)

Могут применяться  средства индивидуальной защиты: спецодежда, фильтрующие и изолирующие приборы  для органов дыхания — респираторы.

 

10.2. Освещение

В соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» освещенность определяется из условий выбора объектов различения. При эксплуатации компрессорной установки этими объектами являются  предметы около 1 мм (стрелки контрольно-измерительных приборов). В машинном зале отсутствуют постоянные рабочие места, следовательно, освещённость при общей системе освещения выбрано 50 люкс, на операторском пульте предусмотрена система местного освещения, обеспечивающая в сумме с общей системой 150 лк.

Для освещения  помещения следует использовать, наиболее экономичные разрядные  лампы. Для местного освещения, на рабочем месте при работе с приборами, кроме разрядных источников света следует использовать лампы накаливания.

Норма проектирования естественного и искусственного освещения

 

Характеристика зрительной

работы

Наименьший размер объекта различения, мм

Разряд зрительной работы

Подразряд зрительной работы

Контраст  объекта с фоном

Характеристика фона

Искусственное освещение

Освещённость, лк

комбинированное

общее

Средней

точности

Св. 0,5 до 1,0

IV

а

Малый

Темный

750

300

б

Малый

Средний

Средний Темный

500

200

в

Малый

Средний Большой

Светлый Средний Темный

400

200

г

Средний Большой

Светлый Средний

300

200


 

10.3. Вибрация

Причиной  возбуждения вибраций являются возникающие  при работе машины неуравновешенные силовые воздействия. Их источниками в компрессорной установке являются: некачественная балансировка роторов, износ подшипников, неравномерность газового потока.

Диапазон  вибрационной чувствительности человека от 1 до 12000Гц с наибольшей чувствительностью от 200 до 250 Гц.

Нормы вибрации определены в СНиП 2.2.4/2.1.8.566-96 “Вибрация. Общие требование безопасности”.

Оценку вибробезопасности  машины производят на основе контроля ее вибрационной характеристики. Нормируемыми параметрами вибрационной характеристики являются среднеквадратичное значение виброскорости или соответствующий логарифмический уровень (дБ) и уровень виброускорения (дБ)  — для локальной вибрации в октавной полосе частот, а для общей вибрации в октавной или третьактавной полосе.

Для того чтобы воздействие вибрации не ухудшало самочувствие работающего и не привело к появлению виброболезни, необходимо соблюдать предельно допустимый уровень вибрации (ПДУ). ПДУ - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных людей.

Для уменьшения вибрации в конструкции компрессорной установки предусмотрены следующие детали и работы:

  • динамическая балансировка роторов во всем рабочем диапазоне на стенде с вакуумной камерой;
  • применение подшипников скольжения;
  • применение качественной смазки (ИМП-10 ТУ38 1011299-90);
  • контроль температуры масла в подшипниках и других частях, требующих смазки;
  • применение вибродемпфирования.

Бороться с вибрацией  можно как в источнике ее возникновения, так и по пути распространения. Чтобы уменьшить колебания в самой машине необходимо применять материалы, имеющие большое внутреннее сопротивление. Для борьбы с вибрацией по ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования», установка помещается на блочный фундамент, который не должен быть связан с фундаментом помещения. Масса фундамента под компрессор подбирается таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1—0,2 мм, что соответствует допустимой норме по “Нормы вибрации. Общие требования”.

Для защиты человека от вибрации необходимо ограничить параметры  вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. За это отвечают гигиенические нормы вибрации, которые установлены для длительности рабочей смены 8 часов.

Нормируемые параметры:

Среднеквадратичное значение виброскорости или соответствующий логарифмический уровень - , определяемый по формуле:

где - пороговое значение скорости.

Уровень виброускорения - , определяемый по формуле:

где - пороговое значение ускорения.

Значения  скорости и ускорения определяются по формулам:

где а – перемещение, м, f – частота вибрации:

где - рабочая частота вращения ротора.

Установлены гигиенические  нормы (уровень виброскорости) технологической  вибрации, которая возникает при  работе в производственном помещении с источниками вибраций (категория – 3, технический тип – а) (при работе стационарных машин) в стандартном октавном диапазоне со среднегеометрическим значением частоты – 16 Гц не должны превышать 93-92 дБ.

Таким образом, чтобы нормы выполнялись необходимо, чтобы величина перемещения из-за вибрации составляла не более 0,2 мм.

 

 

 

10.4. Шум

Причины, вызывающие появление шума  при эксплуатации компрессорной установки:

  • течение газа в проточной части компрессора вызывает аэродинамический шум, который возникает вследствие неоднородности потока и образования вихрей;
  • течение газа в патрубках компрессора, трубопроводах;
  • вращающиеся лопатки рабочих колес и другие вращающиеся части.

Шум не должен превышать своих предельных норм. Нормы устанавливают ПДУ звукового давления в октавных полосах, а также уровни звука в зависимости от:

    1. вида работы;
    2. длительности воздействия шума за смену;
    3. характера спектра шума.

Предельно допустимый уровень шума (ПДУ) - это уровень  фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Предельно допустимые уровни звукового давления и уровни звука для рабочего места по СН 3223-85 “Санитарные нормы предельно допустимого звукового давления на рабочих местах”:

Вид трудовой деятельности, рабочее место

Уровни звукового давления, дБ

Уровень звука, дБА

среднегеометрическая  частота в октавной полосе, Гц

31,5

63

125

25

500

1000

2000

4000

8000

Работа, требующая сосредоточенности; работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами. Рабочие места в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях шумных агрегатов.

103

91

83

77

73

70

68

66

64

75


 

 

Для уменьшения шума в  конструкции компрессорной установки  предусмотрены:

  • подшипники скольжения, которые производят на 15-20 дБ меньше шума, чем шарико и роликоподшипники
  • тщательная статическая и динамическая балансировка вращающихся частей (роторов и др.)
  • также уменьшает шум точное изготовление деталей
  • точность центровки при сборке
  • применение смазки и контроль над её температурой позволяет уменьшить шум и предотвратить его повышение
  • каркас стенок контейнера выполнен из профильного проката и обшит снаружи сплошным листом, изнутри перфорированным, полость между листами заполнена негорючим теплозвукоизолирующим материалом.

По ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» предусмотрены следующие меры для снижения шумового воздействия:

  • достаточная удалённость машинной установки от окружающих объектов;
  • управление работой установки дистанционно, оператор находится в помещении отдельном от машинного зала

Проводятся организационные  мероприятия — применение знаков безопасности, которыми обозначаются зоны повышенного шума, а также выбор рационального режима труда и отдыха, предусматривающего ограничение времени шумового воздействия, введение перерывов на отдых в течение рабочей смены.

Также возможно использование индивидуальных средств защиты от шума, таких как, шлемы, наушники, затычки.

 

10.5. Электробезопасность

Электробезопасность —  система организационных и технических  мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока.

Причины возникновения  электротравм:

  • прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением — при отсутствии ограждений этих частей или при их неверном проектировании в доступной области;
  • появление напряжения на металлических частях — корпусах, кожухах и т.п. — при повреждении их изоляции;
  • появление напряжения на отключённых токоведущих частях, с которыми работают люди — при ошибочном включении установки;
  • отсутствие заземления металлических частей установки.

Для устранения опасности поражения электрическим  током:

  • все части, относящиеся к аппаратам, светильникам, щитам управления, распределительным щитам заземляются и устанавливаются предохранители;
  • все кабели системы САРиР расположены  в фундаментной раме.

По правилам устройства электроустановок, сопротивление  заземления принято RЗ=4Ом.

 

10.6. Обеспечение безопасности при эксплуатации систем,

находящихся под давлением

 

Система, находящаяся  под давлением должна обладать герметичностью, т.е. невозможностью проникновения  газа через стенки, трубопроводы и  их соединения из внутреннего объёма во внешнюю среду. Герметичность  обеспечивается применением различных уплотнений.

Трубопроводы, передающие газ под давлением  должны соответствовать следующим  требованиям:

  • на каждый трубопровод должна быть техническая документация, паспорт;
  • маркировка;
  • техническое освидетельствование (ТО).

Техническое освидетельствование включает в себя:

  • наружный осмотр (цель выявить дефекты, проверить соответствие технологической схемы);
  • проверку на прочность; на участках трубопровода создается пробное давление, которое составляет 125% от обычного (рабочего); пробное давление выдерживается 10 минут; испытание проводить водой; при невозможности проводить гидроиспытание его заменяют пневматическим испытанием на такое же пробное давление, под которым сосуд находится в течение 300 с, после осмотр с проверкой плотности швов и соединений;
  • испытание на герметичность; используют не горючие и не токсичные газы проверка осуществляется при рабочем давлении, выдержка один час; падение давления - ΔР не должно превышать 1% от рабочего давления.

Должны выполняться  требования к установленным  на установке и трубопроводах манометрам для измерения давления:

  • между манометром и системой не должно быть запорных систем;
  • предельное давление манометра должно соответствовать рабочему, которое должно находиться в средней трети шкалы;
  • электрический манометр может использоваться только как дублирующий к основному;
  • на циферблате должна быть нанесена отметка, соответствующая допускаемому рабочему давлению;
  • класс точности должен быть не ниже 2,5. 
    10.7. Взрыво- и пожаробезопасность

Информация о работе Проектирование линейного центробежного нагнетателя природного газа мощностью 25 МВт