Проектиране на руднични пневматични мрежи с помощта на еим
жүктеу/скачать 96.59 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Диана Дечева
- Препоръчана за публикуване от
Годишник на Минно-геоложкия университет "Св. Иван Рилски"том 44-45, свитък III, Механизация, електрификация и автоматизация на мините, София, 2002, стр. 21-23 проектиране на руднични пневматични мрежи с помощта на еим
Резюме
Разработен е уточнен метод за проектиране на руднични пневматични мрежи (РПМ), послужил като словесен алгоритъм за съставяне на програма в среда на MATLAB за персонални компютри. Методът позволява от голям брой варианти на основните параметри да се определи оптималния вариант на РПМ по отношение на капиталните и експлоатационни разходи. Програмата дава информация за РПМ по отношение на основните параметри, както в процеса на разрастване на рудника, така и при отделните етапи от изграждането й. Оптимизирането на основните параметри при проектирането увеличават ефективността на РПМ при експлоатация. При проектирането на руднични пневматични мрежи е необходимо да се вземат предвид следните основни изисквания на които те трябва да отговарят:
Изискването за минимални капитални разходи се изпълнява със залагането на минимален диаметър на оразмерявания тръбопровод, а изискването за минимални експлоатационни разходи се удовлетворява с минимални загуби на налягането, които са толкова по-малки колкото е по-голям диаметър на същия тръбопровод. Тези взаимнопротиворечащи си изисквания довеждат до големи различия и неточности при различните методи за проектиране на пневматични мрежи. Развитието на всеки рудник е съпроводено с промяна на броя на потребителите, промяна на доставяните количества сгъстен въздух, усложняване на разпределителната мрежа и увеличаване на общата дължина на тръбопроводите. В известните методи за проектиране рудничните пневматични мрежи се приемат стационарни непроменящи се във времето, при максимален брой потребители, максимални разходи на сгъстен въздух и максимални дължини на тръбопроводите. Така проектирана рудничната пневматична мрежа е нерационална, не са известни точните разходи на сгъстен въздух по отделните й участъци, както и общите разходи в различните етапи от строителството и експлоатацията й. Тези методи за проектиране на рудничните пневматични мрежи (Гарбуз, 1961; Смородни, 1980; Цейтлин, Мурзин, 1985; Янков, 1980) използват емпирични формули, номограми и малки диапазони на скоростите на транспортирания сгъстен въздух. За да бъде отговорено най-пълно на изброените по-горе основни изисквания към рудничните пневматични мрежи е разработен метод за проектирането им базиращ се на най-изгодната скорост на движение на сгъстения въздух по тръбопроводите, при която капиталните и експлоатационните разходи могат да бъдат оптимизирани. Освен това за всеки етап от развитието на мрежата може да се получава информация за основните й параметри. Разработеният метод е послужил като основен алгоритъм за съставянето на програма в средата на MATLAB за персонални компютри. Въвеждането на входните данни се извършва в матричен вид съгласно топологията на пневматичната мрежа. Същността на метода се състои в пресмятане на вътрешните диаметри на тръбопроводите, което се извършва последователно от най-отдалечения пункт на потребление към компресорната станция. Приема се, че налягането във всички пунктове на потребление е еднакво и равно на най-високото номинално налягане на потребителите. Определя се разходът на сгъстен въздух във всеки пункт на потребление, всеки участък от мрежата и за цялата мрежа, т.е. на изхода на компресорната станция. Това се осъществява с помощта на известни аналитични методи (Дегтяров, 1987; Смородни, 1980; Цейтлин, Мурзин, 1985). Следва изчисляване на вътрешните диаметри и загубите на налягане за всеки участък от пневматичната мрежа. Оразмеряването на пневматичната мрежа се извършва на два основни етапа. Първият се състои в пресмятане на голям брой варианти на магистралния тръбопровод и намиране на оптималния от тях, т.е. този при който сумар-ните капитални и експлоатационни разходи са минимални при скорост на въздуха в допустимите граници. Вторият етап включва пресмятане на диаметрите на разклонителната мрежа и общите технико-икономически показатели. Вътрешните диаметри на участъците на магистралния тръбопровод се пресмятат по равенството за определяне на разход на свиваем флуид през определено сечение:
където:
F е площта на сечението на тръбопровода от оразмерения участък, m2; u - скорост на сгъстения въздух в тръбопровода, m/s; Vy - обемен разход на сгъстен въздух през участъка, m3/s; 0 - плътност на атмосферния въздух, kg/m3. За нормални условия се приема, че 0 = 1,2 kg/m3 (Смородни, 1980). ср - средна плътност на сгъстения въздух в участъка, kg/m3.
където:
pср е средно налягане в тръбопровода, равно на средноаритметичната стойност между началното и крайното налягане в същия тръбопровод, Ра; R - газова константа. Равна е на 287 J/kgK; Тср - средна абсолютна температура на сгъстения въздух в тръбопровода, К.
Загубите на налягане в същия тръбопровод се определят по формулата на Дарси-Вайсбах (Цейтлин, Мурзин, 1985):
където:
Му е масов разход на сгъстен въздух през участъка, kg/s.
Ly - дължина на участъка, m.
 - проектна дължина на участъка, m.
Дължината на всеки участък се увеличава с 15 % за компенсиране на наклона на тръбопроводите и загубите на дължина в резултат на монтажните работи.
За всечи изчислен вариант на магистралния тръбопровод на пневматичната мрежа се получават данни за Vy, My, p, pср и Dy. По тези данни се изчисляват общия обемен разход на сгъстен въздух през пневматичната мрежа Vпм, и налягането на изхода на компресорната станция ркс. Магистралният тръбопровод може да бъде изчислен в произволно голям брой варианти. При приетата разлика в скоростите на въздуха в различните варианти 0,1 m/s се получават 81 варианта на магистрален тръбопровод отговарящ на нуждите на конкретното пневматично стопанство. Всички тези варианти са оразмерени за нормална работа на пневматичните потребители, но не всеки от тях е достатъчно икономичен по отношение на сумарните капитални и експлоатационни разходи. Оптималният вариант, при който пневматичната мрежа ще има благоприятни стойности на Dy и p се определя чрез съпоставяне на загубите и диаметрите при едни и същи скорости на сгъстения въздух с помощта на разработената програма. Тя дава данни както в числен така и в графичен вид. По изчислените варианти се определя за всеки от тях среден диаметър Dср и сумарни загуби на налягане Dp. Тези параметри позволяват да се построят графики на функциите Dср = f(u) и Dp = f(u), които са от вида показани на фиг. 1. В таблица 1 са посочени основните параметри на вариантите на магистралния тръбопровод използвани за оптимизиране на разходите. Таблица 1
Фигура 1. Пресечната точка на кривите Dср и åDp определя оптималните стойности на средния диаметър, загубите на налягане и скоростта на сгъстения въздух, т.е. оптималния вариант на магистралния тръбопровод, а именно Dср0, åDp0 и u0. Този вариант се получава при точно определена оптимална скорост на въздуха, но при определянето й са използвани средни вътрешни диаметри и сумарни загуби. За да се получат стандартните вътрешни диаметри на тръбопроводите при оптимални разходи се извършва преизчисляване на магистралния тръбопровод при определената оптимална скорост на въздуха (u=u0). Оптимизиране на вариантите на основните параметри на пневматичната мрежа се извършва само при оразмеряването на магистралния тръбопровод, защото при неговото строителство се усвояват основните капитални вложения, през него преминават всички количества сгъстен въздух и при него се отчитат големите загуби на налягане. Вторият етап от проектирането на рудничната пневматична мрежа, което се състои в определяне на вътрешните диаметри на тръбопроводите на разклонителната мрежа при известни загуби на налягане в тях, се извършва с помощта на формула (4) предварително решена относно вътрешния диаметър Dу. Всички данни се дават в табличен вид по участъци на разклонителната мрежа. Разработената програма за персонални компютри дава информация за диаметрите на всички тръбопроводи на пневматичната мрежа, за обемните разходи на сгъстен въздух за всеки участък, за части от пневматичната мрежа и за цялата мрежа. Тя може да преизчислява разходите и диаметрите на тръбопроводите при промяна на броя на потребителите и при промяна на дължините на тръбопроводите. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИтература Гарбуз Д. Л. 1961. Рудничные пневматические установки. М. ГНТ ИГД. Дегтярев В. И. 1987. Снижение потерь в шахтных пневмоэнергостемах, Киев. Техника. Смородни С. С. 1980. Проектирование рудничных воздухопроводных сетей, Л. МВССО. Цейтлин Ю. А., В. А. Мурзин. 1985. Пневматические установки шахт, М. Недра. Янков С. Р. и др. 1980. Нормативи и правила за технологично проектиране на подземни рудници, С. НИПРОРУДА, Техника. Препоръчана за публикуване откатедра “Механизация на мините” на МЕМФжүктеу/скачать 96.59 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
,
.
,
,
,