XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Компрессорная станция предназначена для подачи сжатого воздуха к потребителям рудника «Интернациональный» Мирнинского горно-обогатительного комбината Акционерной Компании «АЛРОСА» (ПАО).

Специфика работы компрессорной станции (КС) предусматривает непрерывный цикл производства. Без функционирования компрессорной станции невозможна работа всего поверхностного и подземного комплекса рудника в целом, а простой в течение часа приносит убытки в сумме более 1 млн. рублей по причине невыполнение плана комбината по отгрузки горной массы. Поэтому снижение периодичности обслуживания компрессорной станции и ее отказоустойчивость способны снизить убытки, возникающие по причине простоя оборудования.

Существующее оборудование, установленное и эксплуатируемое в данный момент времени на компрессорной станции, имеет ряд недостатков, негативно влияющих на производительность каждой компрессорной установки.

Как показывает многолетняя практика эксплуатации компрессорных станции, аварийная остановка компрессорной станции, связанная с малой технической оснащенностью, отсутствия самодиагностики оборудования и низким критическим порогом обнаружения отклонений, возникает 4-6 раз в году, при этом простой составляет от 1 до 8 часов. Применение функций диагностики позволяют быстро выявлять причину отказа, а модульный принцип построения заменять неисправные компоненты системы. Применение системы раннего оповещения о возникающих неполадках позволяет своевременно их устранить и не останавливать компрессорной станции по причине аварии.

Одним из значимых недостатков является существенная энергозатратность оборудования.

Достаточно частое обслуживание. Речь идет о межсервисном интервале, который, как правило, составляет до 500 часов. Эта предельная мера, когда на производственном предприятии необходимо проводить сервисное обслуживание компрессорного оборудования. Как правило, для непрерывности процесса требуется наличие дублирующего оборудования, что не всегда предусматривается на предприятии.

Кроме того, к классу недостатков можно отнести ремонтные работы, проведение которые требует одновременного присутствия нескольких специалистов.

Агрегаты поршневого принципа действия достаточно сильно шумят и издают вибрацию. Но компрессор нового поколения ZR-750/7,5-50 – это безмасляный двухступенчатый винтовой компрессор с водяным охлаждением, высокой энергоэффективностью и низким уровнем шума. Компрессор смонтирован на собственной силовой раме, оснащен всеми соединительными трубопроводами и патрубками, а также ручной и автоматической системами слива конденсата. В состав компрессора входят: два последовательно расположенных компрессорных элемента с приводом от электродвигателя через редуктор, полностью закрытый электродвигатель, система смазки, охлаждения, управления, регулирования и контроля, маслянные фильтры, виброизолирующие опоры. Компрессор помещен в звукоизолирующий корпус, в котором смонтирован шкаф электроавтоматики с микропроцессорным модулем Elektronikon, который помимо управления компрессорами может использоваться и для регулирования давления в сети сжатого воздуха; встроенный осушитель адсобционного типа MD1800, обеспечивающий на выходе сухой сжатый воздух с температурой точки росы до минус 40°С и магистральный фильтр. Режим работы: нагрузка, холостой ход (разгрузка), временное отключение. Компрессорная система поставляется в собранном и протестированном виде, включая байпас осушителя.

Температура всасываемого воздуха должна быть положительной. В зимнее время при температуре ниже 0°С предусматривается подогрев воздуха до 0°С, а при температуре наружного воздуха выше 0°С всас в раздаточный короб осуществляется с улицы.

Рис. 1. Схема потоков компрессора ZR-750

Основные узлы и элементы компрессора серии ZR.

Силовая рама-основание: приводной двигатель, блок управления и все элементы смонтированы на общей силовой раме. Двигатель компрессора смонтирован на раме с помощью специальных резиновых демпфирующих виброопор. На раме, выполненной из высокопрочной конструкционной стали, предусмотрены специальные пазы для вильчатого погрузчика. Компрессор просто устанавливается на гладкий горизонтальный пол, способный выдержать его вес. Специальные требования к фундаменту не предъявляются. Монтаж и крепление к фундаменту не требуются.

Шумопоглощающий кожух: представляет собой металлические панели с огнестойким, самозатухающим шумоизолирующим покрытием, двери оснащены двойной блокировкой. Весь корпус крепится на единой раме. Предусмотрены входные и выходные отверстия для охлаждающего воздуха. Шумопоглощающий кожух в стандартном исполнении понижает уровень шума на 10 дБ(А).

Винтовой компрессорный элемент: в компрессорах с сухим (безмасляным) сжатием для синхронизации вращающихся навстречу друг другу роторов используется внешняя зубчатая передача. Так как роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом компрессора, в камере сжатия смазка не требуется. На роторы нанесено специальное тефлоновое покрытие.

Рис. 2. Элемент сжатия безмасляного винтового компрессора

Корпус оснащен рубашкой с водяным охлаждением. Передний (на рисунке) ротор с четырьмя выступами является ведущим и присоединен к редуктору. Дальний ротор с шестью впадинами является ведомым.

Система воздушного потока: эффективная система фильтрации воздуха на входе; фильтроэлементы легкодоступны для быстрого обслуживания; минимальные потери на всасывание. Воздух, всасываемый через фильтр, сжимается в компрессорном элементе низкого давления. Из первой ступени сжатый воздух выпускается в промежуточный охладитель. Затем охлажденный воздух дожимается в компрессорном элементе высокого давления и выпускается через глушитель и концевой охладитель. Влажный воздух из концевого охладителя поступает во влагоотделитель через сопло эжектора. Капли воды удаляются из воздуха в туманоуловителе. Затем воздух проходит через адсорбирующий ротор, который поглощает водяной пар. Сжатый воздух выходит из компрессора через выпускной патрубок. Опционально компрессор выполняется без концевого охладителя.

Система водяного охлаждения: компрессор с водяным охлаждением требует меньшей вентиляции компрессорной, так как большая часть производимого тепла отводится охлаждающей водой. Охлаждающая вода протекает через маслоохладитель, охлаждающие рубашки компрессорных элементов высокого и низкого давления, а также через промежуточный и концевой охладители. Все трубы системы охлаждения выполнены из коррозионно-устойчивой нержавеющей стали марки R249. Звездообразный профиль элементов теплообменника увеличивает передачу тепла; эффективное охлаждение: перепад температур 4-8 ºС; промежуточный и концевой охладители: система "вода в трубах, воздух с наружи"; трубки Ø12 мм и торцевые пластины выполнены из нержавеющей стали, дополнительные профили из алюминия; трубки приварены к торцевым пластинам; трубки имеют прямой профиль, что позволяет проводить их механическую и химическую очистку на месте; предусмотрена возможность отсоединения всего внутреннего модуля от корпуса охладителя, для последующей очистки; эпоксидное покрытие всей внутренней (воздушной) поверхности корпуса: охладители оснащены влагоотделителями, лабиринтная система сепарации эффективно отделяет влагу из сжатого воздуха, электронная система дренажа входит в стандартную комплектацию.

Рис. 3. Внутренний модуль охладителя, выполненный из нержавеющей стали

Заключение. Рассмотрена модернизация компрессорной станции подземного рудника путем замены компрессорной установки. Выбран новый современный безмасляный двухступенчатый винтовой компрессор ZR-750/7,5-50, после установки которого произошло двукратное снижение простоев рудника.

Список литературы:

1. Бебихов Ю.В., Волотковская Н.С., Семёнов А.С. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Издательство «Спутник +», 2018. – 87 с.

2 Бебихов Ю.В., Егоров А.Н., Семёнов А.С. Автоматизация технологических и производственных процессов. – М.: Издательство «Перо», 2019. – 102 с.

3. Волотковская Н.С., Семёнов А.С. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2018. – 84 с.

4. Egorov A.N., Semenov A.S., Bebikhov Yu.V., Sigaenko A.A. Assessment of energy efficiency of the modernized main fan unit for an underground mine // International Journal of Energy for a Clean Environment. 2019. V. 20. Is. 2. P. 153-165. https://doi.org/10.1615/InterJEnerCleanEnv.2019026505

5. Егоров А.Н., Семёнов А.С., Харитонов Я.С., Федоров О.В. Анализ эффективности применения частотно-регулируемого электропривода в условиях алмазодобывающих предприятий // Горный журнал. 2019. № 2. С. 77-82. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.02.16

6. Волотковский А.А., Семёнов А.С. Повышение надежности системы оперативного управления качеством продукции // Материалы X Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» (Москва, 15-20 февраля 2018 г.). URL: http://www.scienceforum.ru/2018/3000/5108 (дата обращения: 15.04.2018).