Энергоэффективные компрессорные машины в процессах добычи угля и метана

Abstract

Решена актуальная проблема повышения надежности и энергоэффективности работы компрессорных установок в условиях угольных шахт. Созданы конкурентоспособные отечественные азотные мембранные станции, а также разработаны компоновочные схемы компрессорных установок для получения газообразного азота. Выполнены модельные расчеты проницаемости, производительности, распределения давления в блоках из половолоконных мембран при различных внешних условиях и параметрах газовой среды. Установлены экспериментальные зависимости производительности мембранных газоразделительных блоков от величины заданной концентрации азота и температуры воздуха, что позволяет оптимизировать их компоновку и условия эксплуатации. Впервые созданы отечественные автоматические метаноутилизационные установки с дистанционной автоматической передачей данных, производительностью 570-1551 м3 /час, потребляемой мощностью 60 кВт, тепловой мощностью 5-8 Мвт. Исследованы закономерности отказов узлов винтовых компрессорных машин, работающих в горнорудной отрасли, выявлены наиболее слабые звенья компрессорных машин и предложен комплекс мероприятий по оптимизации их долговечности. Разработаны средства автоматики, управления, удаленного мониторинга компрессорных машин и специализированного оборудования для обеспечения их безопасной и энергоэффективной работы в шахтах.

Вирішено актуальну проблему підвищення надійності та енергоефективності роботи компресорних установок в умовах вугільних шахт. Створено конкурентоспроможні вітчизняні азотні мембранні станції, а також розроблені компоновочні схеми компресорних установок для одержання газоподібного азоту. Виконано модельні розрахунки проникності, продуктивності, розподілу тиску в блоках з половолоконних мембран при різних зовнішніх умовах і параметрах газового середовища. Установлено експериментальні залежності продуктивності мембранних газороздільних блоків від величини заданої концентрації азоту і температури повітря, що дозволяє оптимізувати їхнє компонування та умови експлуатації. Уперше створені вітчизняні автоматичні метаноутилізаційні установки з дистанційною автоматичною передачею даних, продуктивністю 570-1551 м3 /годину, споживаною потужністю 60 кВт, тепловою потужністю 5-8 МВт. Досліджено закономірності відмов вузлів гвинтових компресорних машин, що працюють у гірничорудній галузі, виявлені найбільш слабкі ланки компресорних машин і запропонований комплекс заходів щодо оптимізації їхньої довговічності. Розроблено засоби автоматики, керування, дистанційного моніторингу компресорних машин і спеціалізованого устаткування для забезпечення його безпечної та енергоефективної роботи в шахтах.

A pressing problem of improving reliability and energy efficiency of the compressor units in conditions of the coal mines was solved by the authors. The competitive domestic nitrogen membrane stations were created, and layout diagrams for compressor plants were designed in order to produce gaseous nitrogen. Permeability, performance, pressure distribution in the blocks made of hollow fiber membranes were simulated under different external conditions and parameters of the gaseous medium. Experimental dependences between performance of the membrane gas- separating units and a value of the given nitrogen concentration and air temperature were established, which allow to optimize the unit layout and operating conditions. First domestic automatic methane-disposal plant was designed with remote automatic data transfer, productivity 570-1551 m3 , power consumption 60 kW, heat output 5,8 MW. The failure regularities of the nodes of the screw compressor machines, which work in the mining industry, were studied; the most critical units of the compressor machines were specified; and a set of measures is proposed for optimizing the machine operating life. Facilities of automation, control, remote monitoring were designed for the compressor machines and specialized equipment to ensure their safety and power efficient operation in the mines.