Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Утечки из воздухопроводной сети
Утечки из воздухопроводной сети Δ V с горок происходят непрерывно и, как правило, пропорционально общему объёму Ос этой сети; утечка Δ V с на горках с тремя тормозными позициями при давлении 0, 7 МПа (7 кгс/см2) определяется по формуле
. (25) Производительность компрессорной станции
Автономная компрессорная станция на горке
Если компрессорная станция предназначена в основном только для обслуживания вагонных замедлителей, то суммарный расход воздуха складывается из следующих составляющих
V = V р.з + V м +Δ V с . (26)
На горках с последовательным и параллельным роспуском потребная производительность автономной компрессорной станции равна
П = φ V р.з + V м +Δ V с + Пр, (27)
где Пр – подача резервного компрессора (Пр = 20 м3/мин); φ – коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха на горке в связи с постепенным ростом скоростей роспуска, а также воз- можностью появления непредвиденных расходов (φ = 1, 15; 1, 10 и 1, 05 при общем расходе воздуха соответственно менее 60 м3/мин; 60-100 м3/мин и свыше 100 м3/мин).
Объединенная компрессорная станция на горке
Суммарный расход воздуха при наличии нескольких потребителей, в том числе устройств очистки стрелок от снега и др., м3/мин,
V = V р.з + V ав.с + V ш + V м +Δ V с + V др , (28)
где V др – другие возможные потребители воздуха, в том числе вагонное (в среднем 25 м3/мин) и локомотивное (в среднем 35 м3/мин) хозяйства.
Производительность объединенной компрессорной станции на горках с последовательным и параллельным роспуском составит
П = φ V р.з + V ав.с+ V ш + V м +Δ V с + V др + Пр. (29)
Сравнение выбранных вариантов
Сравнение и выбор типа вагонных замедлителей, которыми будет оборудована сортировочная горка, производится путем сопоставления капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Для сравнения вариантов достаточно определить капиталовложения на устройство замедлителей K з и компрессоров K к, а также расходы C на оплату электроэнергии, потребляемой компрессорами. Капиталовложения на устройство одного замедлителя приведены в таблице 6, а на устройство одного компрессора – в таблице 7.
Таблица 6
Таблица 7
Все компрессоры на горке должны быть однотипными. При выборе типового компрессора должно выполняться условие: П < Пк, где Пк – суммарная производительность компрессоров данного типа. Годовые эксплуатационные расходы на оплату электроэнергии определяются по формуле
C = c эл ∙ A ∙ 365, (30)
где с эл – стоимость одного кВт∙ ч электроэнергии, руб. (с эл = 2, 50 руб., на 2012 г.); A – суточный расход электроэнергии*, кВт∙ ч
, (31)
где q – производительность компрессора, м3/мин; N дв – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, кВт (таблица 7); T – суточная продолжительность работы компрессоров, ч
(32)
, (33)
где t р – среднее время роспуска одного состава, мин; N сост – суточное количество расформировываемых составов; T доп – время на повторную переработку, T доп = 0, 05∙ T р , ч.
Критерием эффективности (выбора) типа замедлителей будет минимум годовых приведенных затрат Эпр
, (34)
где i – номер варианта; Ki – капитальные вложения по i -му варианту; Сi – годовые эксплуатационные расходы по i -му варианту; E н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе- ний, E н = 1/ T н, T н – нормативный срок окупаемости капитальных вложений, лет.
Экономически выгодным будет вариант (тип замедлителя), имеющий минимальное значение Эпр. 6 Пример расчёта
Требуется выбрать тип замедлителей, определить производительность компрессорной станции и необходимый объём воздухопроводной сети на механизированной горке с последовательным роспуском составов. Исходные данные: Количество расформировываемых составов N сост = 52 сост./сут; Число путей в парке приёма m п = 5; Число путей в парке отправления m о = 9; Число путей в транзитном парке m тр = 4; Число путей в сортировочном парке m с = 26; Средняя скорость роспуска ν р = 5 км/ч; Средняя длина отцепа n в = 1, 2 вагона; Продолжительность роспуска t р = 8 мин; Тип рельсов в парках станции – Р50; Компрессорная станция на горке – объединённая; Другие потребители воздуха – локомотивное депо; Нормативный срок окупаемости T н = 9 лет. Решение. По формуле (1) определяем количество поступающих в переработку вагонов
вагона.
Сравнивая значение с данными таблицы 1, делаем вывод, что дальнейшие расчёты необходимо выполнить для горки средней мощности (ГСМ). Согласно таблице 2 для ГСМ потребная расчётная мощность тормозных средств h ТП будет следующей: IТП – от 1, 5 до 2, 0 м; IIТП – 2, 5 м (так как ν вх ≈ ν р = 5 км/ч); IIIТП – 1, 05 м. Поскольку конкретные указания по выбору h ТП для IТП отсутствуют, значение h IТП принимаем самостоятельно в указанном промежутке (Например, h IТП = 1, 7 м). На основании имеющихся данных выбираем два варианта оснащения сортировочной горки тормозными средствами. Выбор осуществляем с учётом того, чтобы соблюдалось условие – суммарная наличная мощность монтируемых на ТП замедлителей h зам была не менее потребной h ТП. Также, при выборе вариантов требуется учесть имеющиеся ограничения по типу рельса, типу вагонного замедлителя и числа замедлителей на ТП. Так как на самой сортировочной горке допускается использование только рельсов Р65, для оборудования I и IIТП возможно применение следующих типов вагонных замедлителей: КВ-2, КВ-3, КНП-5, ВЗПГ-3, ВЗПГ-5, НК114, ВЗП-3 и ВЗП-5 (приложение 2). По заданию в парках станции уложены рельсы Р50, поэтому для оснащения IIIТП должны использоваться замедлители РНЗ-2 (приложение 2). Также, согласно приложению 2, при рельсах Р50 на IIIТП допускается применение замедлителей КНП-5, ВЗПГ-3 и ВЗПГ-5. В соответствии с данными таблицы 2 на IТП должно быть 2 вагонных замедлителя, на IIТП – 2-3, на IIIТП – 1-3. Исходя из изложенного, самостоятельно осуществляем выбор вариантов оснащения горки вагонными замедлителями. Вариант I. На IТП по два замедлителя КНП-5 (h зам = 1, 25; = 2); На IIТП – по два замедлителя ВЗПГ-3 (h зам = 1, 30; = 2); На IIIТП – по три замедлителя РНЗ-2 (h зам = 0, 40; = 3). Проверяем сделанный выбор на соответствие условию (2): - для IТП (h IТП = 1, 70 м)
1, 70 ≤ 1, 25 ∙ 2;
- для IIТП (h IIТП = 2, 50 м)
2, 50 ≤ 1, 30 ∙ 2;
- для IIIТП (h IIIТП = 1, 05 м)
1, 05 ≤ 0, 40 ∙ 3.
Условие выполнено для всех тормозных позиций. По формуле (3) рассчитаем число вагонных замедлителей каждого вида, необходимых для полного оснащения горки. Общее количество замедлителей: - КНП-5 (используются на IТП для которой = 2 и = 2)
= 2 ∙ 2 = 4 замедлителя;
- ВЗПГ-3 (используются на IIТП для которой = 2 и * = 4) = 2 ∙ 4 = 8 замедлителей;
- РНЗ-2 (используются на IIIТП для которой = 3 и = 26)
= 3 ∙ 26 = 78 замедлителей.
Вариант II. На IТП по два замедлителя ВЗПГ-3 (h зам = 1, 30; = 2); На IIТП – по три замедлителя КВ-3 (h зам = 1, 00; = 3); На IIIТП – по одному замедлителю ВЗПГ-3 (h зам = 1, 30; = 1). Проверяем сделанный выбор на соответствие условию (2): - для IТП (h IТП = 1, 7 м)
1, 70 ≤ 1, 30 ∙ 2;
- для IIТП (h IIТП = 2, 5 м)
2, 50 ≤ 1, 00 ∙ 3;
- для IIIТП (h IIIТП = 1, 05 м)
1, 05 ≤ 1, 30 ∙ 1.
Условие выполнено для всех тормозных позиций. По формуле (3) рассчитаем число вагонных замедлителей каждого вида, необходимых для полного оснащения горки. Общее количество замедлителей: - ВЗПГ-3 (используются на IТП и IIIТП; для IТП = 2 и = 2; для IIIТП = 1 и = 26)
= 2 ∙ 2 = 4 замедлителя;
= 1 ∙ 26 = 26 замедлителей;
- КВ-3 (используются на IIТП для которой = 3 и = 4)
= 3 ∙ 4 = 12 замедлителей.
Результаты расчётов по принятым вариантам сведём в таблицу (приложение 3.)
Число спускаемых в 1 мин отцепов при скорости 5 км/ч по формуле (5)
n от = 1, 2 ∙ 5 / (1 + 0, 6 ∙ 1, 2) = 3, 5.
При n в = 1, 2 вагона, коэффициент пропорциональности
k пр = 0, 7 + 0, 15 ∙ 1, 2 = 0, 88.
Число включений замедлителей на механизированной горке по формуле (4)
B = 0, 88 ∙ 3, 5 ∙ (1, 2 + 1, 35 + 1, 25) = 3, 70 + 4, 16 + 3, 85.
Далее расчёты требуется выполнить для каждого варианта отдельно.
Вариант I. Расход свободного воздуха на включение замедлителей по формуле (6) с учётом количества замедлителей на каждой тормозной позиции
V з = 1, 49 ∙ 3, 70 ∙ 2 + 0, 20 ∙ 4, 16 ∙ 2 + 0, 2 ∙ 3, 85 ∙ 3 = 15 м3/мин. Утечки из пневматических узлов замедлителей:
– замедлители КНП-5 (формула (10))
м3/мин;
– замедлители ВЗПГ-3
м3/мин;
– замедлители РНЗ-2 (формула (9))
Δ V з = 1 + 0, 1 ∙ 78 = 8, 8 м3/мин.
Общий расход воздуха на работу замедлителей (формула (12))
V р.з = 15 + 5, 94 + 0 + 8, 8 = 29, 74 м3/мин.
Расход воздуха на автоматическую очистку стрелок (n ав = m с = 26): – расход воздуха на ручную (шланговую) очистку (формула (13))
Δ V р = 0, 05 ∙ 26 = 1, 3 м3/мин;
– расход воздуха на автоматическую очистку для рельсов типа Р50 (формула (15))
V ав = 0, 134 ∙ 26 = 3, 48 м3/мин.
При расчёте V ав использовалась формула (15) поскольку по заданию в парках станции уложены рельсы Р50. Общий расход воздуха при автоматической очистке стрелок (формула (16))
V ав.с = 3, 48 + 1, 30 = 4, 78м3/мин.
Общее число стрелок на сортировочной станции (формула (21))
n об = 7 ∙ (5 + 9 + 4) + 26 = 152 стрелки.
Число стрелок очищаемых шлангами (формула (20))
n ш = 152 – 26 = 126 стрелок.
Расход воздуха на шланговую очистку стрелок по формуле (19)
V ш = 0, 1 ∙ 126 = 12, 6 м3/мин. Расход на местные нужды (формула (22))
V м = 0, 02 ∙ 29, 74 = 0, 60 м3/мин.
Расход воздуха перечисленными потребителями (формула (23))
V с = 29, 74 + 4, 78 + 12, 60 +0, 60 = 47, 72 м3/мин.
Потребный объём воздухопроводной сети по формуле (24) равен м3/мин. Утечка воздуха из сети по формуле (25) м3/мин. Расчёт суммарного расхода воздуха на горке несколькими потребителями (для объединённой компрессорной станции) производим по формуле (28). В задании указано, что на станции имеются другие потребители воздуха (локомотивное хозяйство), расход воздуха которыми можно принять равным 35 м3/мин (см. подраздел 4.2). Суммарный расход воздуха будет равен
V = 29, 74 + 4, 78 + 12, 60 + 0, 60 + 8, 88 + 35, 00 = 91, 60 м3/мин. Потребная производительность объединенной компрессорной станции рассчитываем по формуле (29). Поскольку общий расход воздуха на горке находится в промежутке от 60 до 100 м3/мин (V = 91, 60 м3/мин), коэффициент φ принимаем равным 1, 10. П = 1, 10 ∙ 29, 74 + 4, 78 + 12, 60 + 0, 60 +8, 88 + 35, 00 + 20, 00 = 114, 58 м3/мин.
Капитальные вложения в замедлители K з определяем с использование таблицы 6: – замедлители КНП-5 (4 шт.)
= 3450 ∙ 4 = 13800 тыс. руб.;
– замедлители ВЗПГ-3 (8 шт.)
= 2875 ∙ 8 = 23000 тыс. руб.; – замедлители РНЗ-2 (78 шт.)
= 1520 ∙ 78 = 118560 тыс. руб.
Общие капитальные вложения в замедлители будут равны
K з = 13800 + 23000 + 118560 = 155360 тыс. руб.
Капитальные вложения в компрессоры K п рассчитываем с использование таблицы 7. В соответствии с величиной П = 114, 58 м3/мин принимаем пять компрессоров типа 2ВМ4-24/8 (Пк = 24 ∙ 5 = 120 м3/мин). Таким образом будет выполнено условие П ≤ Пк (114, 58 ≤ 120). Капитальные вложения в компрессоры будут равны
K п = 1000 ∙ 5 = 5000 тыс. руб.
Суммарные капитальные вложения по I варианту составят
K I = K з + K п = 155360 + 5000 = 160360 тыс. руб.
Продолжительность работы компрессоров в течение суток составит: – при роспуске составов (формула (33))
T р = 52 ∙ 8 / 60 = 6, 94 ч;
– при дополнительной переработке вагонов
T доп = 0, 05 ∙ 6, 94 = 0, 35 ч;
– общая (формула (32))
T = 6, 94 + 0, 35 = 7, 29 ч.
Суточный расход электроэнергии (формула (31))
кВт∙ ч.
Эксплуатационные расходы по варианту I (формула (30))
C I = 2, 5 ∙ 3561, 41 ∙ 365 · 10-3 = 3250 тыс. руб. Вариант II. Расход свободного воздуха на включение замедлителей по формуле (6) с учётом количества замедлителей на каждой тормозной позиции
V з = 0, 20 ∙ 3, 70 ∙ 2 + 1, 72 ∙ 4, 16 ∙ 3 + 0, 20 ∙ 3, 85 ∙ 1 = 23, 72 м3/мин. Утечки из пневматических узлов замедлителей: – замедлители ВЗПГ-3
м3/мин;
– замедлители КВ-3 (см. подраздел 3.2)
м3/мин;
Общий расход воздуха на работу замедлителей (формула (12))
V р.з = 23, 72 + 0 + 2 = 25, 72 м3/мин.
Расход воздуха на автоматическую очистку стрелок (n ав = m с = 26): – расход воздуха на ручную (шланговую) очистку (формула (13))
Δ V р = 0, 05 ∙ 26 = 1, 3 м3/мин;
– расход воздуха на автоматическую очистку для рельсов типа Р50 (формула (15))
V ав = 0, 134 ∙ 26 = 3, 48 м3/мин.
Общий расход воздуха при автоматической очистке стрелок (формула (16))
V ав.с = 3, 48 + 1, 30 = 4, 78м3/мин.
Общее число стрелок на сортировочной станции (формула (21))
n об = 7 ∙ (5 + 9 + 4) + 26 = 152 стрелки.
Число стрелок очищаемых шлангами (формула (20))
n ш = 152 – 26 = 126 стрелок.
Расход воздуха на шланговую очистку стрелок по формуле (19)
V ш = 0, 1 ∙ 126 = 12, 6 м3/мин. Расход на местные нужды (формула (22))
V м = 0, 02 ∙ 25, 72 = 0, 52 м3/мин.
Расход воздуха перечисленными потребителями (формула (23))
V с = 25, 72 + 4, 78 + 12, 60 +0, 52 = 43, 62 м3/мин.
Потребный объём воздухопроводной сети по формуле (24) равен м3/мин. Утечка воздуха из сети по формуле (25) м3/мин. Расчёт суммарного расхода воздуха на горке несколькими потребителями (для объединённой компрессорной станции) производим по формуле (28). В задании указано, что на станции имеются другие потребители воздуха (локомотивное хозяйство), расход воздуха которыми можно принять равным 35 м3/мин. Суммарный расход воздуха будет равен
V = 25, 72 + 4, 78 + 12, 60 + 0, 52 + 8, 65 + 35, 00 = 87, 27 м3/мин. Потребная производительность объединенной компрессорной станции рассчитываем по формуле (29). Поскольку общий расход воздуха на горке находится в промежутке от 60 до 100 м3/мин (V = 87, 27 м3/мин), коэффициент φ принимаем равным 1, 10. П = 1, 10 ∙ 25, 72 + 4, 78 + 12, 60 + 0, 52 +8, 65 + 35, 00 + 20, 00 = 109, 84 м3/мин.
Капитальные вложения в замедлители K з определяем с использование таблицы 6: – замедлители ВЗПГ-3 (4 шт. + 26 шт.)
= 2875 ∙ (4 + 26) = 86250 тыс. руб.;
– замедлители КВ-3 (12 шт.)
= 1440 ∙ 12 = 17280 тыс. руб.
Общие капитальные вложения в замедлители будут равны
K з = 86250 + 17280 = 103530 тыс. руб.
Капитальные вложения в компрессоры K п рассчитываем с использование таблицы 7. В соответствии с величиной П = 109, 84 м3/мин принимаем четыре компрессора типа 305ВП-30/8 (Пк = 30 ∙ 4 = 120 м3/мин). Таким образом будет выполнено условие П ≤ Пк (109, 84 ≤ 120). Капитальные вложения в компрессоры будут равны
K п = 1810 ∙ 4 = 7240 тыс. руб.
Суммарные капитальные вложения по II варианту составят
K II = K з + K п = 103530 + 7240 = 110770 тыс. руб.
Продолжительность работы компрессоров в течение суток составит: – при роспуске составов (формула (33))
T р = 52 ∙ 8 / 60 = 6, 94 ч;
– при дополнительной переработке вагонов
T доп = 0, 05 ∙ 6, 94 = 0, 35 ч;
– общая (формула (32))
T = 6, 94 + 0, 35 = 7, 29 ч.
Суточный расход электроэнергии (формула (31))
кВт∙ ч.
Эксплуатационные расходы по варианту II (формула (30))
C II = 2, 5 ∙ 3371, 85 ∙ 365 · 10-3 = 3077 тыс. руб. Сравнение выбранных вариантов. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений E н будет равен E н = 1/9 = 0, 11. Годовые приведённые затраты Эпр по сравниваемым вариантам (формула (34)) будут равны
= 160360 · 0, 11 + 3250 = 20889, 6 тыс. руб.
= 110770 · 0, 11 + 3077 = 15261, 7 тыс. руб. Таким образом, экономически выгодным является второй вариант.
|