Применение ВВК 300/600 в системе пневмотранспорта цемента



В статье представлено описание модернизации откачной системы пневмовакуумного разгрузчика ПВР-15 с увеличением его производительности с 15 до 30 тонн в час по цементу. При этом диаметр сечения всех трубопроводов остается постоянным. Произведен расчет системы пневмотранспорта с различным расположением заборного сопла и различных схем установки вихревой машины. Представлено краткое описание вихревых машин и целесообразность их использования в системе пневмотранспорта. Рассмотрена возможность использования отечественной машины ВВК 300/600 в данном пневмовакуумном разгрузчике. При расчете рассматривались различные варианты установки вихревых машин и установки дополнительных пневмокамерных питателей. По полученным данным был выбран наиболее рациональный вариант модернизации пневмовакуумного разгрузчика ПВР-15 до производительности 30 т/час.

Ключевые слова: пневмотранспорт, нагнетатель, пневмокамерный питатель, цемент, разгрузка

Keywords: Pneumatic transport, compressor, pneumatic feeder, cement, unloading.

Вихревые компрессорные машины обладают рядом отличительных свойств от других машин. Они совместили в себе как особенности машин динамического действия, а именно: надежность, длительный срок службы, безопасность, сухая проточная часть, так и особенности машин объемного действия: способность выдавать большие напоры при малых расходах. Вихревые машины просты по своей конструкции, а значит и дешевы в изготовлении. Безусловным плюсом этих машин является отсутствие явления помпажа, свойственное для центробежных машин. Ввиду этого наибольшее распространение вихревые агрегаты получили в системах пневмотранспорта сыпучих смесей, где часто бывают завалы на линии, при которых давление в системе резко возрастает. [4–10] На характеристике напора, представленной на рис.1 [2], мы видим, что при увеличении сопротивления сети, машина реагирует резким ростом создаваемого напора, что способствует проталкиванию завала.

Для более наглядного представления работы вихревых машин в системе пневмотранспорта, рассмтрим отечественную машину ВВК 300/600 в пневмовакуумном разгрузчике ПВР-15 Рис.2 с производительностью 15 т/час и проверим возможность увеличения производительности разгрузчика до 30 т/час. При этом рассмотрим несколько вариантов, наглядно приведенных в табл.1.

Рис. 2. Схема пневмовакуумного разгрузчика ПВР-15

Таблица 1

Варианты схем установки

№	Схема	Описание схемы
1		Верхняя загрузка. Машина на 30 т/час работает непрерывно на два пневмокамерных питателя.
2		Нижняя загрузка. Машина на 30 т/час работает непрерывно на два пневмокамерных питателя.
3		Нижняя загрузка. Машина на 60 т/час работает циклично на один пневмокамерный питатель.
4		Нижняя загрузка. Две машины на 30 т/час, соединенные последовательно, работают на один пневмокамерный питатель.

Расчет линии пневмотранспорта проводим по методике, приведенной в [1], [2], [3], для двух случев:

– верхней загрузки (Табл.1, вариант 1) — заборное сопло располагается сверху разгружаемой емкости;

– нижней загузки (Табл.1, варианты 2–4) — когда забороное сопло находится снизу емкости разгрузки.

Вариант 1. Верхняя загрузка (Рис. 3). Машина на 30 т/час, непрерывно работающая на два пневмокамерных питателя.

Пневмокамерный питатель — промежуточая емкость, в которую из пункта разгрузки помещается сыпучая смесь и из которой далее транспортируется потребителю.

Рис. 3. Схема верхней загрузки

Приведенная длина транспортирования:

,

где

-сумма длин горизонтальных участков

-сумма длин вертикальных участков

-сумма длин эквивалентных коленам

-сумма длин переключателям трубопровода

-коэффициент

Приведенная длина транспортирования

Принимаю м, ввиду того, что данный параметр выполнен в готовой установке.

Скорость транспортирующего воздуха на впуске

Коэффициент, учитывающий крупность частиц =12

Удельный вес частиц груза =3.2

Коэффициент В для цемента

м/с

Весовая концентрация смеси

Определяется из опытной кривой зависимости

кг/кг

Внутренний диаметр труопровода

м.

Принимаю =0.125 м, т. к. это стандартное сечение трубы.

Потребный расход воздуха

м³/с

Потребное давление воздуха в начальной точке транспортного трубопровода

атм

Потребная производительность компрессора

Коэффициент, учитывающий неплотности в системе трубопроводов =1.1

м³/с

Степень повышения двления

Параметры нагнетателя, требуемые для разгрузки 30 т/час

м³/с

атм

По результатам расчетов, машина ВВК 300/600 может обеспечить требуемые параметры при непрерывной работе на разгрузке цемента 30 т/час.

Вариант 2. Нижняя загрузка (Рис. 4). Машина на 30 т/час, непрерывно работающая на два пневмокамерных питателя.

Рис. 4. Схема нижней загрузки

Расчет велся по методике, представленной в варианте 1.

Параметры нагнетателя, требуемые для разгрузки 30 т/час

м³/с

атм

По результатам расчетов, машина ВВК 300/600 может обеспечить требуемые параметры при непрерывной работе на разгрузке цемента 30 т/час. Сравнив результаты первого и второго вариантов, наиболее выгодно, с точки зрения энергозатрат, использовать нижнюю систему разгрузки, ввиду меньшей загруженности машины.

Для проверки экономичности проведем расчет схемы с установкой машины, работающей на один пневмокамерный питатель. В этом случае, машина должна обеспечить производительность 60 т/час

Вариант 3. Производительность машины 60 т/час, работающей на один пневмокамерный питатель.

Расчет велся по методике, представленной в варианте 1.

Параметры нагнетателя, требуемые для разгрузки 30 т/час

м³/с

атм

Компрессор ВВК 300/600 не сможет обеспечить данные параметры.

Для проверки экономичности проведем расчет схемы с установкой двух последовательно подключенных машин, работающих на один пневмокамерный питатель. В этом случае, расчетная производительность равна 60 т/час.

Вариант 4. Установка двух машин ВВК 300/600, соединенных последовательно и циклично работающих в вакуумном и на один пневмокамерный питатель.

При установке двух машин последовательно, требуемая производительность и нагрузка по давлению будут достаточными, чтобы работать циклично в вакуумном и компрессорном режимах непрерывно, но т. к. степень повышения давления при данном варианте достаточно высока, между машинами необходима установка холодильника, что приведет к дополнительным энегозатратам. Данный вариант экономически неприемлем.

Вывод: Таким образом, рассмотрев возможные варианты, наиболее эффективными являются два:

1. Поставить одну непрерывно работающую машину ВВК 300/600, которая поочередно обеспечивает работу двух параллельно установленных пневмокамерных питателей.
2. Поставить две последовательно соединенные машины ВВК 300/600, работающие на один пневмокамерный питатель.

Сравнивая эти два варианта по экономическим соображениям наиболее выгодным является первый, ввиду того, что для осуществления второго варианта необходима установки дорогостоящего теплообменника и покупка еще одной машины ВВК 300/600. Таким образом, наиболее целесообразно выполнить модернизацию пневмовакуумного разгрузчика ПВР-15 по схеме, приведенной в табл.1 (вариант2). При этом варианте потребуется установка дополнительного пневмокамерного питателя. Это более рационально, нежели установка еще одной машины и теплообменника. Таким образом, мы получили путь модернизации пневмовакуумного разгрузчика ПВР-15 до производительности 30 т/час.

Литература:

1. Сегаль И. С. Методика расчета установок пневматического транспорта. — М.: Внииптмаш, 1962. — 131 с.
2. Хмара В. Н. Теория и расчёт вихревых вакуумных компрессоров. — М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1988. — 44 с.
3. Брус И. Д., Тураев Н. С. Расчет установок пневмотранспорта. Учебно-методические указания к проведению расчетной работы по курсу: «Процессы и аппараты химической технологии». — Томск, ТПУ, 2008. — 23 с.
4. Евтуков С. А., Шапунов М. Н. Справочник по пневмокомплексам и пневмотранспортному оборудованию под редакцией Шапунова. — СПб.: ООО издательство «ДНК», 2005. — 456 с.
5. Калинушкин М. П., Коппель М. А., Серяков В. С., Шапунов М. Н. Пневмотранспортное оборудование. Справочник. Л.: Машиностроение, 1986. — 286 с.
6. Малес А. Я. Пневматический транспорт сыпучих материалов при высоких концентрациях. М. «Машиностроение», 1969. — 177 с.
7. Погрузочно-разгрузочные машины и механизмы. Артемьев А. В., Воскресенский А. А. издательство «Речной транспорт». Москва. 1961. — 410 С.
8. Сергеев В. Н., Хмара В. Н., Белотелова Л. Н., Радугин М. А., Волошин П. А., Оськин С. А., Исследование ступени вихревого нагнетателя с периферийно-боковым каналом и серповидными лопатками рабочего колеса. — М.:МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011
9. Сергеев В. Н., Хмара В. Н., Белотелова Л. Н., Радугин М. А., Волошин П. А., Исследование влияния аэродинамической схемы проточной части вихревой ступени на ее эффективность. — М.:МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012
10. Сергеев В. Н., Хмара В. Н., Белотелова Л. Н., Радугин М. А., Волошин П. А., Экспериментальное исследование вихревой ступени с кольцевой заслонкой в зоне нагнетания. — М.:МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012