Обоснование и выбор энергосберегающих параметров функционирования шахтных компрессорных установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, доктор технических наук Дмитриев, Владимир Трофимович

• Дмитриев, Владимир Трофимович
• доктор технических наук
• 2006

Оглавление диссертации доктор технических наук Дмитриев, Владимир Трофимович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ШАХТНЫХ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК И ОБОСНОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИХ РАБОТЫ.

1.1. Исследование и анализ эффективности работы шахтных компрессорных станций Урала.

1.2. Обоснование повышение степени сжатия газа в одноступенчатом поршневом компрессоре.

1.3. Исследование влияния скорости движения поршня в цилиндре компрессора на удельный расход электроэнергии.

1.4. Теплообразование при сжатии газа.

1.5. Оценка работы поршневых компрессорных машин.

Выводы по разделу.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ КЛАПАНОВ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК.

2.1. Конструктивные особенности и сравнительные характеристики клапанов кольцевых и ПИК.

2.2. Теоретические положения для разработки новых конструкций клапанов.;.

2.3. Краткая характеристика клапанов СГИД, СГИЦ и

СГИК.

2.4. Теоретическое обоснование параметров седел клапанов СГИД.

2.5. Теоретическое обоснование параметров седел клапанов СГИЦ.

2.6. Обоснование основных параметров клапанов СГИК.

Выводы по разделу.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННЫХ КЛАПАНОВ.

3.1. Исследования влияния толщины замыкающих органов клапанов СГИД и СГИЦ на технико-экономические параметры компрессора.

3.2. Исследования оптимальной скорости истечения газа в клапанах СГИД и СГИЦ.

3.3. Теоретическое и экспериментальное обоснование натяга пружин клапанов СГИД и СГИЦ.

3.4. Исследование аэродинамических характеристик клапанов СГИД.

3.5. Исследование удельных утечек воздуха в клапанах

СГИД.

3.6. Исследование влияния различного расположения клапанов СГИД в гнезде на технико-экономические показатели работы компрессора.

Выводы по разделу.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ С КЛАПАНАМИ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

4.1. Критерии сравнительной оценки воздухораспределительных органов поршневых компрессоров.

4.2. Повышение надежности компрессорных установок.

4.3. Исследование влияния клапанов различных конструкций на технико-экономические показатели работы компрессоров.

4.4. Ведомственные испытания воздухораспределительных органов поршневых компрессоров.

Выводы по разделу.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК

ПРИ ИХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ.

5.1. Анализ функционирования существующих схем параллельного включения однотипных турбокомпрессорных установок.

5.2. Анализ параллельной работы турбокомпрессорных установок, имеющих различные рабочие характеристики.

5.3. Компоновочные схемы включения турбокомпрессоров при параллельной работе на одну сеть и их расчет.

Выводы по разделу.

6. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.

6.1. Исследование влияния гидропневматического аккумулятора на работу приемников сжатого воздуха.

6.2. Исследование влияния гидропневматического аккумулятора на наличие влаги в сжатом воздухе.

6.3. Разработка схем гидроизоляции гидропневматических аккумуляторов сжатого воздуха.

6.4. Разработка системы повышения внутренней энергии сжатого воздуха непосредственно перед его использованием.

6.5. Технико-экономическое обоснование применения гидрокомпрессора.

Выводы по разделу.

7. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ГАЗА.

7.1. Оптимальный процесс сжатия газа при утилизации термодинамического тепла.

7.2. Эффекты «теплового насоса» при сжатии и расширении газа.

7.3. Разработка схем утилизации тепловой энергии сжатых газов.

Выводы по разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и выбор энергосберегающих параметров функционирования шахтных компрессорных установок»

Горнодобывающие отрасли являются основополагающей базой всей промышленности России.

Добыча многих полезных ископаемых (руда, уголь и т. д.) производится с использованием энергии сжатого воздуха. Последнее объясняется тем, что машины, работающие на этой энергии, имеют высокую производительность, надежны в работе, конструктивно просты, сравнительно не дорогие и обеспечивают высокую безопасность труда.

Энергия сжатого воздуха нашла применение при бурении шпуров и скважин, при погрузке полезного ископаемого и его транспортировании, проветривании выработок (в качестве привода вентиляторов), в процессах закладки и т. д.

Вследствие широкого применения поршневых компрессорных машин во всех областях промышленности и их большим энергопотреблением, они всегда находятся в центре внимания как отечественных, так и зарубежных исследователей.

В первую очередь следует отметить труды академиков Федорова М. М., Германа А. П., Доллежаля Н. А., чл.-кор. Академии наук Ильичева А. С., которыми внесен значительный вклад в развитие теории охлаждения компрессорных машин, воздухораспределение, расчет бурильных молотков и пневматических сетей.

Труды докторов техн. наук Фролова П. П., Кабакова А. Н., Докукина А. В., Смородина С. С., Киселева В. Н., Мурзина В. А., Цейтлина Ю. А., Моисеева JL JL, Баранникова Н. М., Носырева Б.

A., Закирова Д. К., Бороховича А. Н., Рыбакова А. Н., Парфенова

B. П., Брусиловского И. В., Миняева Ю. Н. и др. способствовали повышению эффективности работы не только компрессорных установок, но и всего рудничного компрессорного хозяйства в целом.

В области создания и совершенствования воздухораспределительных органов поршневых компрессоров - клапанов - особое место занимают работы докторов техн. наук Френкеля М. И, Дмитриевского В. А., Кондратьевой Т. Ф., Карпова Г. В., Пирумова И. Б., Фотина Б. С., Шелеста П. А., Бараховича А. И., Бабаяна С. А., Беркмана Б. А., Фролова А. П., Шапиро М. Б., Колбасова М. Г., Спектра Б. А. и многих др. исследователей.

Анализ трудов перечисленных выше ученых и сорокалетний опыт автора по исследованию компрессорных станций шахт и заводов показывают на значительные резервы экономии электрической энергии при производстве и транспортировке сжатого воздуха. Так, обычно производительность компрессорных машин ниже паспортной на 15 -20 %, а расход электрической энергии на 1 м сжатого воздуха выше нормы на 15 - 25 %.

Низкие технико-экономические показатели функционирования шахтных компрессорных установок позволяют сделать вывод, что часть как теоретических проблем, так и практических задач, связанных с их работой, решены не полностью.

Так до настоящего времени нет достаточного обоснования определения оптимальной степени сжатия газа в одноступенчатом компрессоре [1, 2], нет научных доказательств, подтверждающих, что повышение внутренней энергии сжатого воздуха происходит за счет скорости движения поршня, отсутствуют теоретические работы, связанные с определением оптимальной скорости движения поршня.

Существующие воздухораспределительные органы поршневых компрессоров не полностью отвечают требованиям, предъявляемым к ним.

Применяемые компоновочные схемы при параллельной работе турбокомпрессорных машин резко снижают их технико-экономические показатели.

Кроме того, в недостаточной степени разработаны вопросы, связанные с гидроизоляцией пневмогидроаккумуляторов, их влиянием на работу потребителей сжатого воздуха и проблемы, связанные с утилизацией тепловой энергии сжатого воздуха.

Приведенная исходная информация по теме исследований показывает, что теоретическое обоснование поставленных задач и практическое их решение является актуальной проблемой, т. к. повышает эффективность функционирования шахтных компрессорных установок.

Связь темы диссертации с государственными программами

Данная работа выполнялась в соответствии с координационными планами Минвуза РСФСР, ГКНТ при СМ СССР в рамках комплексной научно-технической программы «Надежность конструкций» (приказ № 659 от 13.11.81. Минвуза РСФСР) и госбюджетной темы «Развитие теории прогноза технического состояния и надежности сложных механических систем горного оборудования», утвержденной на 1999 - 2001 гг. в соответствии с тематическим планом Министерства образования (раздел 06.02. «Наука», № гос. per. 01990010840).

Объект исследования. Шахтные поршневые и турбокомпрессорные установки, их компоновка и узлы, гидропневмоаккумуляторы.

Цель работы. Научное обоснование рациональных параметров функционирования шахтных компрессорных установок, обеспечивающих повышение их эффективности посредством модернизации конструкции, оптимизации процессов сжатия воздуха и повышения КПД пневматических сетей.

Идея работы. Заключается в использовании комплексного подхода к исследованиям функционирования шахтных компрессорных установок, состоящего в выявления слабых звеньев и изучении процессов их изменения до предельного состояния, отражающих закономерности появления отказов.

Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные (промышленные и лабораторные) методы исследования, базирующиеся на классических законах математики и физики.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности появления отказов шахтных компрессорных установок, деформационные процессы, протекающие в элементах и материалах за время их эксплуатации.

2. Научно обоснованные зависимости, связывающие расход энергии, потребляемой компрессором, с интервалом времени, за который совершаются работы всасывания, сжатия и нагнетания.

3. Теоретически обоснованное определение механического КПД компрессорной машины без использования индикаторной мощности.

4. Обоснование процессов сжатия воздуха в поршневом одноступенчатом компрессоре до давления 0,8-f0,9 МПа.

5.Комплексные критерии сравнительной оценки клапанов компрессорных установок.

6. Взаимосвязь конструктивно-технологических параметров прямоточных клапанов с условиями их эксплуатации.

7. Компоновочные схемы турбокомпрессорных установок при их параллельной работе.

8. Эффекты «теплового насоса» при сжатии и расширении воздуха и их использование для повышения эффективности работы компрессорных установок.

Научная новизна.

• Предложен метод оценки функциональной эффективности работы шахтных компрессорных установок, и определены рациональные процессы сжатия воздуха, позволяющие производить сжатие газа в одноступенчатой машине, работающей без подачи смазки в цилиндр до 0,8-^0,9 МПа.

• Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена зависимость расхода энергии при совершении работы поршнем от величины интервала времени, за который данный объем работы произведен.

• Исследованы физико-технические закономерности появления отказов (разрушения) слабых звеньев компрессорных установок за время их эксплуатации в широком интервале механических и тепловых воздействий.

• Проведено обоснование конструктивно-технологических параметров клапанов как наиболее слабого звена поршневых компрессорных установок, учитывающих условия их эксплуатации.

• Получены аналитические выражения, описывающие скорость движения поршня в цилиндре, и определена оптимальная скорость, которая обеспечивает минимальные объемные и аэродинамические потери при процессах всасывания, сжатия и нагнетания.

• Предложены комплексные критерии сравнительной оценки воздухораспределительных органов компрессорных машин, учитывающие технико-экономические показатели их функционирования.

• Обоснованы параметры компоновочной схемы турбокомпрессорных установок при их параллельной работе.

• Выявлены эффекты «теплового насоса» при сжатии и расширении сжатого воздуха.

Практическое значение работы.

• Разработана методика оценки функционирования шахтных поршневых компрессорных установок, позволяющая определять потери энергии в цилиндре компрессора без снятия индикаторных диаграмм.

• Показано, что сжатие воздуха в одной ступени компрессора (работающего без смазки) можно производить до давления 0,8*0,9 МПа. Это позволяет использовать двухступенчатые поршневые компрессоры общего назначения для получения давления на нагнетании до 1,2*1,4 МПа, что в буровых машинах приводит к резкому возрастанию скорости бурения шпуров.

• Установлена оптимальная скорость движения поршня в цилиндре компрессора, обеспечивающая снижение как объемных, так и аэродинамических потерь при процессах всасывания, сжатия и нагнетания воздуха.

• Разработаны и защищены авторскими свидетельствами и патентами конструкции прямоточных клапанов различных типов для поршневых компрессорных машин.

• Разработана компоновочная схема турбокомпрессорных установок при их параллельном включении, позволяющая повысить их эффективность.

• Исследовано влияние гидропневмоаккумуляторов на работу потребителей сжатого воздуха и предложены схемы их гидроизоляции в трещиноватых породах.

• Разработан способ охлаждения поршневого компрессора, который основан на работе абсорционно-диффузионной машины, превращающей тепловую энергию сжатого воздуха на нагнетании в холод.

• Предложена конструкция гидрокомпрессора, у которого функции поршня выполняет жидкость. Гидрокомпрессор работает без смазки, процесс сжатия идет близко к изотермическому, он пожаровзрывобезопасен и рекомендован для использования в подземных выработках шахт.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием классических и современных методов исследований функционирования поршневых компрессорных машин, хорошей сходимостью результатов теоретического анализа с экспериментальными данными и промышленными испытаниями, а также статистической обработкой результатов экспериментальных и теоретических исследований. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 12 % с доверительной вероятностью 0,95.

Реализация выводов и рекомендаций.

Основные научные положения работы доведены до промышленного внедрения как в горнорудной, так и в других отраслях промышленности. Клапаны СГИ внесены в отраслевой стандарт угольной промышленности СССР (ОСТ 12.25.011-84 «Экономия электрической энергии на угольных шахтах») и внедрены на газомотокомпрессорах типа 1 ОГК 1/23-42, 10ГКН1/16-40 (Мингазпром) и 5Г-100/8,4М10-100/8 (Минуглепром).

По рекомендациям ВНИИГМ им. М. М. Федорова на Горловском рудоремонтном заводе (г. Горловка, Украина) было изготовлено и отправлено на шахты Донбасса свыше 13 тыс. клапанов СГИ. За период 2004 - 2005 гг. предприятием ООО ТД «Уральский завод новых технологий» налажено массовое производство клапанов типа СГИД и их выпущено более 3000 штук. (прил. А).

Годовой экономический эффект от внедрения такого количества клапанов типа СГИД составляет 4000 000 рублей (Приложение Б).

Основные научные, методические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс УГГУ при подготовке студентов по специальности 150402 - «Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались: на научно-техническом совете СГИ (Свердловск, 1996), научно-технических конференциях ОАО

Севуралбокситруда» (Североуральск, 1999, 2002), совещании ОАО «Уралгипроруда» (Екатеринбург, 2004), совещаниях энергетиков и механиков ОАО «Севуралбокситруда» (Североуральск, 2003), научно-технических конференциях Уральского государственного горного университета ((Екатеринбург, 2003, 2004, 2005), II Международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию кафедры ГМК УГГГА (Екатеринбург, 2004) и IV Международной конференции, посвященной 90-летию В. Р. Кубачека. 15 - 16 мая 2006 (Екатеринбург).

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Дмитриев, Владимир Трофимович

16. Результаты работы использованы при изготовлении, ремонте и модернизации поршневых компрессорных установок с получением экономического эффекта 4 миллиона рублей. Научные, методические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс УГГУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе теоретического обобщения известных и разработанных научных положений, базирующихся на комплексном учете факторов и закономерностей, определяющих условия эксплуатации шахтных компрессорных установок, изложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых существенно повышает эффективность функционирования компрессорных установок, что вносит значительный вклад в развитие экономики горной промышленности.

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие основные выводы, результаты и рекомендации:

1. Исследованы физико-технические закономерности отказов, деформаций и разрушения пластин клапанов. На основе анализа условий работы шахтных компрессорных установок выявлено наиболее слабое звено оборудования.

2. Предложены критерии сравнительной оценки эффективности воздухораспределительных органов поршневых компрессорных установок.

3.Выведена зависимость удельного расхода энергии от скорости совершения работы, на основании чего обоснован выбор рациональной скорости движения поршневой компрессорной установки.

4. Проведено обоснование конструктивно-технологических параметров клапанов компрессорных установок, на основе чего разработана серия конструкций прямоточных клапанов (защищенных авторскими свидетельствами и патентами).

5. Показано, что использование конструкций разработанных клапанов позволяет повысить надежность в 1,5 - 5,0 раз и эффективность работы поршневых компрессорных установок в целом на 10 - 15 % как при выпуске новых, так и при ремонте и модернизации действующих компрессоров.

6. Обосновано применение одноступенчатых поршневых компрессорных установок, работающих без смазки, для потребителей сжатого воздуха, рассчитанных на давления до 0,8 МПа.

7. Показано, что при утилизации тепловой энергии сжатого газа наиболее эффективным является адиабатный процесс.

8. Разработана и обоснована схема охлаждения компрессорной установки за счет применения абсорбционно-диффузионной машины, превращающей тепловую энергию сжатого газа в холод.

9. Предложена методика оценки эффективности работы поршневых компрессорных установок при использовании эффекта «теплового насоса».

10. Разработана конструкция гидрокомпрессора, позволяющая значительно снизить капитальные и эксплуатационные расходы, а также существенно повысить энергосбережение предприятий при выработке сжатого воздуха. Поскольку поршнем в такой установке является жидкость (вода), то гидрокомпрессор отличается повышенной пожаровзрыво-безопасностью и может быть рекомендован к использованию в наиболее сложных горно-технологических условиях.

11. Предложена компоновочная схема турбокомпрессоров при их параллельной работе, позволяющая повысить эффективность их работы на 10 -15 %.

12. Показано, что применение гидропневмоаккумуляторов (ГПА) при подземных горных работах повышает давление у потребителей сжатого воздуха в шахтах до 50 кПа, что приводит к увеличению скорости бурения шпуров.

13. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами три схемы гидроизоляции сжатого воздуха в ГПА, позволяющие строить последние в трещиноватых породах.

14. Обосновано использование внутренней энергии газа при уменьшении его объема и разработан термокомпрессор, повышающий внутреннюю энергию сжатого воздуха непосредственно перед потребителем, что способствует значительному энергосбережению шахт.

15.Разработки, выводы и рекомендации работы включены в ОСТ 12.25.011-84 «Экономия электрической энергии на угольных шахтах», где отмечено, что замена кольцевых клапанов на разработанные прямоточные СГИД позволяет:

• повысить производительность компрессорных установок на 10%;

• понизить удельный расход энергии на 15 %;

• увеличить наработку на отказ компрессорных установок в 1,5 - 6 раз, в зависимости от типа компрессора и условий его эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Дмитриев, Владимир Трофимович, 2006 год

1. Френкель М. П. Поршневые компрессоры. JL: Машиностроение, 1960, С. 52-65.

2. Захаренко С. Е., Анисимов С. А., Дмитриевский В. А. и др.

3. Поршневые компрессоры. JL: Машиностроение, 1961. С. 63-74.

4. Дмитриев В. Т. О многоступенчатом сжатии газа в поршневых компрессорах // Изв. вузов. Горный журнал, 1985. - № 12. - С. 56-57.

5. Фотин Б. С., Пирумов Н. Б., Прилуцкий И. К., Пластинин П. Н. Поршневые компрессоры. Л.: Машиностроение, 1987. С. 113-128.

6. Зельдович Я. Б., Яглам И. М. Высшая метематика для начинающих физиков и техников. М.: Наука, 1982. С. 289-290.

7. Дмитриев В. Т. Энергетическая оценка работы машин. Депонирование работы ежемесячный библиографический указатель № 3, 1987. С. 64.

8. Дмитриев В. Т., Ситников Н. Б. Выбор оптимальной скорости вращения вала двигателя поршневого компрессора // Изв. вузов. Горный журнал. 1990.-№5.-С. 100- 102.

9. Кикоин А. К., Кикоин И. К. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976, С. 118-119.

10. Heath De and company. Physics. Boston, 1965. C. 225.

11. Дмитрев В. Т. К вопросу о теплообразовании при сжатии газов // Изв. вузов. Горный журнал. 1986. - № 11. - С. 69 - 70.

12. Новиков И. И. Термодинамика. М.: Машиностроение, 1984. С. 1153.

13. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Об оценке работы поршневых компрессорных машин // Изв. вузов. Горный журнал, 1968. № 8. -С. 128- 130.

14. Тимухин С. А. Оценка экономичности главной вентиляторной установки // Изв. вузов. Горный журнал. 1986. - № 4. - С. 81-83.

15. Наркунский С. Е. Влияние вида технологической обработки клапанных пластин на предел усталости. Компрессорные и вакуумные машины. 1968. Вып.1.

16. Отраслевая инструкция по эксплуатации самодействующих прямоточных клапанов на воздушных поршневых компрессорах. Ленинград, 1970.

17. Фролов П. П. Исследование и пути повышения эффективности работы рудничного компрессорного хозяйства. Дис. . д. т. н. Свердловск, 1969.-С. 102-105.

18. Решения первой Всесоюзной научно-технической конференции по компрессорным и вакуумным машинам. Компрессорные и вакуумные машины. Вып. 1. М.: Машгиз, 1966. С. 55.

19. Фролов П. П., Дмитриев В. Т. Повышение эффективности работы компрессорных станций рудников и шахт // Изв. вузов. Горный журнал. -1982.- №7.-С. 92-96.

20. Дмитриев В. Т., Фролов А. П. Потери энергии в узлах трения машин // Изв. вузов. Горный журнал. 1992. - № 9. - С. 128 - 130.

21. А. с. 219069 СССР, МКИ F04K. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 1160287/24-6; Заявлено 02.06.67; Опубл. 30.05.68, Бюл. № 18.

22. А. с. 231704 СССР, МКИ F04C. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 1191724/24-6; Заявлено 21.10.67; Опубл. 28.11.68, Бюл. №36.

23. А. с. 283478 СССР, МКИ F04B 21/02. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 1344712/24-6; Заявлено 30.06.69; Опубл. 06.10.70, Бюл. № 31.

24. А. с. 399620 СССР, МКИ F04B 21/02, F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 1742494/24-6; Заявлено 01.11.72; Опубл. 03.10.73, Бюл. № 39.

25. А. с. 414430 СССР, МКИ F04B 39/06, F25B 15/10. Способ охлаждения компрессора / П. П. Фролов, В. Т. Дмитриев (СССР). № 1790799/24-6; Заявлено 30.05.72; Опубл. 05.11.74, Бюл. № 5.

26. А. с. 440522 СССР, МКИ F16K 15/14, F04B 39/10, F04B 49/02. Прямоточный клапан / П. П. Фролов, В. Т. Дмитриев (СССР). -№ 1801903/24-6; Заявлено 27.06.72; Опубл. 25.08.74, Бюл. №31.

27. А. с. 564481 СССР, МКИ F16K 15/14, F04B 21/02. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 2101736/06; Заявлено 31.01.75; Опубл. 05.07.77, Бюл. № 25.

28. А. с. 577344 СССР, МКИ F16K 15/14, F04B 21/02. Прямоточный клапан / П. П. Фролов, В. Т. Дмитриев (СССР). № 2232579/25-06; Заявлено 09.03.76; Опубл. 25.10.77, Б.И. № 39.

29. А. с. 588394 СССР, МКИ E21F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). -№2334113/22-03; Заявлено 15.03.76; Опубл. 15.01.78, Бюл. № 2.

30. А. с. 987170 СССР, МКИ F04B 39/10, F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 3001533/25-06; Заявлено 06.11.80; Опубл. 07.01.83, Бюл. № 1.

31. А. с. 798352 СССР, МКИ F04B 39/10, F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 2733102/25-06; Заявлено 07.03.79; Опубл. 23.01.81, Бюл. № 3.

32. А. с. 717376 СССР, МКИ E21F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР).- № 2610113; Заявлено 24.04.76; Опубл. 25.02.80, Бюл. № 7.

33. А. с. 998775 СССР, МКИ E21F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР).- № 998775; Заявлено 20.05.80; Опубл. 23.02.83, Бюл. № 7.

34. А. с. 1038669 СССР, МКИ F16K 15/14, F04B 21/02. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 3434117/25-06; Заявлено 05.05.82; Опубл. 30.08.83, Бюл. № 32.

35. А. с. 1041786 СССР, МКИ F16K 15/14, F04B 21/02. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 3431062/25-06; Заявлено 28.04.82; Опубл. 15.09.83, Бюл. № 34.

36. А. с. 1295120 СССР, МКИ F16K 15/16, F04B 39/10. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 3935109/25-06; Заявлено 26.07.85; Опубл. 07.03.87, Бюл. № 9.

37. А. с. 1229423 СССР, МКИ F04KB 39/10, F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов, С. А. Волегов (СССР). -№ 3812391/25-06; Заявлено 10.11.84; Опубл. 07.05.86, Бюл. № 17.

38. А. с. 1420292 СССР, МКИ 4F16K 15/14, F04B 21/02. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, С. А. Волегов, П. П. Фролов (СССР). -№ 4191095/25-06; Заявлено 09.02.87; Опубл. 30.08.88, Бюл. № 32.

39. А. с. 1435880 СССР, МКИ 4F16K 15/14, F04B 49/08. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, С. А. Волегов, П. П Фролов. (СССР). -№ 4165491/25-06; Заявлено 23.12.86; Опубл. 07.11.88, Бюл. № 44.

40. А. с. 1525314 СССР, МКИ F16K 15/16, F04B 39/10. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, С. А. Волегов, П. П. Фролов. (СССР). № 4387113; Заявлено 02.03.88; Опубл. 30.11.83, Бюл. № 44.

41. А. с. 998775 СССР, МКИ E21F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов (СССР). № 2925998/22-03; Заявлено 20.05.80; Опубл. 23.02.83, Бюл. № 7.

42. А. с. 2047804 РФ, МКИ 6F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, П. П. Фролов, С. В. Дмитриев, А. П. Фролов (СССР). № 92009755/29; Заявлено 07.12.92; Опубл. 10.11.95, Бюл. №31.

43. Пат. 2200237 РФ. Способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания / В. Т. Дмитриев, Г. А. Боярских, Е. В. Иваницкий, М. В. Дмитриев

44. Россия). № 2001102233/06; Заявлено 24.01.01; Опубл. 10.03.03, Бюл.7.

45. Пат. 37151 РФ, 7F04B 1/00. Компрессор /В. Т. Дмитриев, Ю. Н. Миняев, М. В. Дмитриев, О. Ш. Айдашев (Россия). № 2002120052/20; Заявлено 22.07.02; Опубл. 10.04.04, Бюл. № 10.

46. Пат. 2257483 РФ, F02 F3/00. Поршень с поршневыми кольцами / В. Т. Дмитриев, Г. А Боярских., О. Ш. Айдашев (Россия). № 21.

47. Пат. 31616 СССР, F04B 39/00, F16K 15/14. Прямоточный клапан / В. Т. Дмитриев, М. В. Дмитриев, В. В. Дмитриев (Россия). № 2003109572; Заявлено 09.04.03; Опубл. 28.04.03, Бюл. № 23.

48. Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Пути энергосбережения при эксплуатации стационарных компрессорных установок // Вестник энергосбережения. Екатеринбург: 1999. - № 5. С.64 - 65.

49. Дмитриев В. Т. Теоретическое обоснование параметров седел клапанов СГИД // Сборник докладов IV Междунар. конф., посвящ. 90-летию В. Р. Кубачека. 15 16. г. Екатеринбург. - Екатеринбург, 2006. - С. 175 - 179.

50. Дмитриев В. Т., Мальчиков С. Н. Опыт работы прямоточных клапанов СГИ на горнорудных предприятиях // Тр. Свердловского горного института. Свердловск, 1984. - Вып. № 8. - С. 79 - 80.

51. Наркунский С. Е. О работоспособности пластин рабочих клапанов компрессоров. Компрессорные машины. М.: Машгиз, 1968. С.25 - 39.

52. Бекман Б. А. Расчет на прочность пластин самодействующего компрессора // Вестник машиностроения, 1964. № 10. - С. 52 - 54.

53. Колбасов М. Г. Исследования прямоточных клапанов с поворотными пластинками для рудничных поршневых компрессоров. Дис. . канд. техн. наук. Магнитогорск, 1968.-С.253.

54. Ильичев С. А. Собрание трудов. Том 1. Рудничные компрессорные установки. Углетехиздат, 1953. - С. 275.

55. Доллежаль Н. А. Прикладная теория всасывающего клапана. Общее машиностроение, 1941. № 1. - С. 50 - 70.

56. Чаплыгин С. А. О газовых струях. Собрание сочинений. Том 2, 1948. -С. 140- 153.

57. Пирумов Н. Б. Некоторые вопросы динамики полосовых клапанов поршневых компрессоров. Энергомашиностроение. Труды ЛГИ, 1966. -№ 264.

58. Бабаян С. А. К теории работы самодействующего клапана поршневого компрессора // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1959. -№ 5. -С.25 - 40.

59. Кондратьева Т. Ф. Определение потерь энергии в самодействующих клапанах поршневого компрессора. Сборник НИИхиммаш, 1958. Вып. 22.

60. Фролов П. П., Дмитриев В. Т. Оптимальная скорость истечения газа в прямоточных клапанах // Труды Свердловского горного института. 1972. Вып. 27. -С.70.

61. Дмитриев В. Т. Критерии оценки работы воздухораспределительных органов поршневых компрессоров // Химическое и нефтяное Машиностроение. 1986. - № 10. - С. 17 - 18.

62. Плетнев Н. Л., Рембеза А. И., Соколов Ю. А. и др. Эффективность и надежность сложных систем. Информация, оптимальность принятия решений. М.: Машиностроение, 1977. С. 216.

63. Боярских Г. А. Надежность и ремонт горных машин. Екатеринбург, 1998. С.339.

64. Решетов Д. Н., Иванов А. С., Фадеев В. 3. Надежность машин. М.: Высшая школа, 1988. С. 280 .

65. Дубинин М. М. Применение прямоточных клапанов в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1974. С. 62.

66. Пластинин П. Н. Поршневые компрессоры. Том 1. М.: Колос, 2000. 456 с.

67. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Пути экономии электрической энергии при эксплуатации рудничных компрессорных установок // Колыма. 1987. - № 7. - С. 35 - 37.

68. Дегтярев В. Н. Снижения потерь в шахтных пневмосистемах. Киев: Техника, 1987. С. 158.

69. Цейтлин Ю. А., Мурзин В. А. Пневматические установки шахт. М.: Недра, 1985. С. 350.

70. Павлов В. Д., Мирочниченко В. К. Опыт строительства и эксплуатации гидропневматических аккумуляторов в Финляндии // Горный журнал. 1982. - № 6. - С. 57-59.

71. Павлов В. Д. и др. Опыт строительства и эксплуатации гидропневматических аккумуляторов в Японии //Цветная металлургия. 1985. -№11.- С. 91-94.

72. Миняев Ю. Н. Энергосбережения при производстве и распределении сжатого воздуха на промышленных предприятиях. Екатеринбург, 2002. С. 87- 125.

73. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Влияние гидропневматического аккумулятора на давление в пневматической сети и работу приемников сжатого воздуха // Известия вузов. Горный журнал. -1967.-№8.-С. 105 -107.

74. Ямковой Г. Т. Изыскание возможности применения высокого давления воздуха при перфораторном бурении // Сборник трудов НИГРИ 1, Металлургиздат. 1957. - С.78.

75. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Осушение сжатого воздуха в гидропневматическом аккумуляторе // Горный журнал. Известия вузов. -1971.- №6. С. 119-122.

76. Мурзин В. А. Пути повышения эффективности работы рудничных пневматических установок. Дис. . докт. техн. наук. Днепропетровск, 1964. С. 290.

77. Фролов П. П. О способах охлаждения сжатого воздуха рудничных компрессорных станций // Известия вузов. Горный журнал. 1959. - № 6. -С. 27-29.

78. Калашников Н. Д. и др. Статическое исследование отказов клапанов поршневых компрессоров в процессе эксплуатации // Вопросы прочности и долговечности поршневых компрессоров. Тезисы докладов научно-технической конференции. Сумы.- 1969. С. 134.

79. Фролов П. П., Дмитриев В. Т. Разработка мероприятий по модернизации газомотокомпрессоров типа КГН с целью повышения эффективности и надежности их работы. Отчет по теме № 44-215-74, СГИ, Свердловск, 1978.-С. 25.

80. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Дьяков Н. С. Разработка конструкций прямоточных клапанов СГИ, их изготовление и внедрение на шахтах Минуглепрома Украины. Отчет по теме № 46 204 - 76, СГИ. Свердловск, 1979.-С.29.

81. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Волегов С. А., Абалмасов Н. П. Исследование и повышение эффективности работы поршневых компрессорных установок. Отчет по теме № 46 206 - 84, СГИ. Свердловск, 1984.-С.23.

82. Фролов П. П., Дмитриев В. Т., Волегов С. А., Абалмасов Н. П.

83. Исследование и повышение эффективности работы поршневых компрессорных установок УНПЗ. Отчет по теме № 46 203 - 88, СГИ. Свердловск, 1988.-С.25.

84. Дегтярев В. И., Роговский В. А. Выбор рациональной конструкции клапана для поршневых компрессоров. Шахтные турбомашины // Сб. научн. трудов. Институт горной механики и технической кибернетики им. М. Федорова. 1976. - № 40. - С. 45 - 48.

85. ГОСТ 22.732-77. Методы оценки качества промышленной продукции.

86. ГОСТ 27.003-83. Выбор и нормирование показателей надежности.

87. Носырев Б. А. Насосные установки. Учебное пособие. Екатеринбург, 1997. С. 161.

88. Фролов П. П., Дмитриев В. Т. К вопросу определения наивыгоднейшего процесса сжатия воздуха в компрессорах // Известия вузов. Горный журнал. -1971. № 5. - С.

89. Чаплыгин С. А. О газовых струях. Сборник сочинений. Том 2, 1948.

90. Щербань А. Н. Использование тепла сжатого воздуха шахтной компрессорной установки. Уголь. 1949. - № 7.

91. Мунк Н., Рольф Т. Оценка различных видов энергии и мероприятия, повышающие экономичность пневматического привода в ручной промышленности // Глюкауф. 1965. - № 19.

92. Герасименко Г. П. Утилизация тепла при выработке сжатого воздуха в турбокомпрессорных агрегатах // Известия вузов. Горный журнал. 1968. - № 4.

93. Мартыновский В. С. Тепловые насосы. М.Л.: Гортехиздат, 1965. 190 с.

94. Коссель JI. А. Исследования тепла сжатого воздуха для получения дистиллированной воды // Промышленная энергетика. 1956. - № 7. - С. 82 -85.

95. Дмитриев В. Т. Оценка функциональной эффективности горных машин // Известия вузов. Горный журнал. 2003. - № 3. - С.113 - 116.

96. Дмитриев В. Т. Оценка функциональной эффективности горных машин по энергетическим критериям // Известия вузов. «Горные машины и автоматика». 2004. - № 10. - С. 43 - 44.

97. Миняев Ю. Н., Дмитриев В. Т., Угольников А. В., Молодцов В. В. Децентрализация снабжения пневматической энергией шахтных потребителей// Горный журнал. -2005. -№1. С. 79-80.

98. Кравченко Г. И. Гидравлические машины. М., Энергоиздат, 1983. С.320.

99. Мясников С. П., Осанова Т. Н. Пособие по физике. М., Высшая школа, 1981. С. 391.

100. Дмитриев В. Т., Миняев Ю. Н. Модернизация системы газораспределения поршневых компрессоров // Журнал «Компрессорная техника и пневматика», 2005. № 2, с. 24 25.

101. Дмитриев В. Т. Параллельная работа турбокомпрессорных установок // Сборник докладов IV Междунар. конф., посвящ. 90-летию В. Р. Кубачека. 15-16 мая, г. Екатеринбург. Екатеринбург, 2006. - С. 201 - 205.

102. Энглиш К. Поршневые кольца. Т.1. М: Машиностроение, 1963. С. 365.

103. Френкель М. И. Методика сравнения клапанов по статическим характеристикам. Сборник НИИХиммаш. М: Вып. 18, 1954. С. 125.

104. Общество с ограниченной ответственностью ' производственно-коммерческая фирмаuznt «Уральский завод новых технологий»

105. ОАО «Мотовилихинские заводы»7. ФГУП ПО «СЕВЕР»

106. ФКА ФГУП «Красноярский машиностроительный завод»9. Локомотивное депо г. Орск

107. ОГУП «Ирбитский молочный завод»

108. Кировский завод заточного и деревообрабатывающего оборудования

109. ООО «Завод сборного железобетона №5»

110. ОАО «Чусовской металлургический завод»

111. Петропавловское предприятие электроизоляционных материалов15. ОАО «Череповецкая ГРЭС»

112. ФГУП «Ижевский механический завод»

113. ФГУП МО РФ «360 Авиационный ремонтный завод»

114. Дмитровский завод мостовых железобетонных конструкций19. ФГУП «Уралтрансмаш»

115. ФГУП ПО «Электрохимический завод»

116. ООО «Предприятие «Трубопласт»

117. ООО «Югринский машиностроительный завод»

118. ОАО «Казанское моторостроительное производственное объединение»24. ВОАО «Химпром»25. АО «Востокмашзавод»26. ФГУП «ПО Октябрь»

119. ОАО «Дмитровский завод химического машиностроения»28. ООО «МТЛ-К»

120. ООО «Кузбасскомпрессорсервис»30. ЗАО НПО «Диамаш»

121. Машиностроительный завод им. Воровского

122. ЦДГКХМ ООО «Таркосаленефтегаз»33. ЗАО «Уралэластотехника»34. ЗАО «Фирма «Алев»35. ООО «Компрессор-ресурс»36. ООО «Энергия ЧТЗ»

123. ОАО «Синарский трубный завод»38. ОАО «Транспневматика»39. ОАО «Уфалей-Никель»

124. Локомотивное депо Иркутск-Сортировочный41. ОАО «Пензадизельмаиг»

125. ОАО «Восход» Калужский радиоламповый завод

126. Челябинский завод металлоконструкций44. АО «Казцинк»45. ООО «Лукойл-Энергогаз»46. Качканарский ГОК47. Завод ЦСП г. Стерлитамак48. БАМЗ г. Барнаул49. ООО «Тепло-М»50. ООО «А тон»1. Горбунов С.А.

127. Расчёт годового экономического эффекта от внедрения прямоточныхклапанов типа СГИД

128. Расчет произведен на один клапан для компрессора 4BMI0-100/8, широко применяемого в горнорудной промышленности.

129. Согласно ОСТ 12.25.011 84, замена клапанов ПИК и кольцевых клапанов на комплекты СГИД приводит к снижению удельного расхода электроэнергии до 8-10 %.

130. На компрессор 4BMI0-100/8 устанавливается 29 клапанов.

131. Испытания компрессора показали, что потребляемая компрессором электроэнергия равна W4 = 430 кВ/ч (для условий ОАО «Северобоксид-руда»).

132. Компрессор работает по 20 часов в сутки. Гс = 20.

133. За год потребляет W= Др х Тс х W4 = 365 х 20 х 430 = 3139000 кВт. час.

134. Годовая стоимость электроэнергии составляет 721970,00 руб. на один компрессор.

135. Внедрение клапанов прямоточных СГИД ведет к снижению затрат на электроэнергию, в пересчете на один клапан составит Э = С1 /«= 57757,60/29 = 1991,64 рубля.

136. За период 2003 2006 г.г. Уральским заводом новых технологий выпущено более 3х тысяч клапанов типа СГИД.

137. Ожидаемый ежегодный экономический эффект от внедрения такого количества клапанов (только за счет экономии электроэнергии) составляет шее 4 000 000 руб.

138. Генеральный директор производственно коммерческой фирмы «Уральский завод новых технологий» //„ ч Горбунов С. А.2009.06 г.1. ОСТ 12.25.011-84

139. Годовой нерациональный расход электроэнергии компрессором (кВт-ч) вследствие использования кольцевых и дисковых клапанов вместо прямоточных определяется по формуле1. AW= 0,15-.Рс'Тк

140. Рис. 3.2 Прямоточный клапан конструкции Свердловского горного института (СГИ) для поршневых компрессоров

141. Выводы комиссии по сравнительным испытаниям клапанов СГИ-3 и прямоточных клапанов типа ПИК-155

142. Сравнительные испытания компрессора 10 ГК показали существенное преимущество клапанов СГИ-3 над клапанами ПМК-155 по производительности, надежности и долговечности.

143. Замена применяемых в настоящее время прямоточных клапанов ПИК-155 на клапаны СГИ-3 обеспечивает увеличение производительности компрессоров с 6,5 % при т = 1,6 до 14 % при т = 2,4 при одновременном некотором сокращении удельного расхода мощности.

144. Проверка клапанов на плотность на специальном приспособлении показала, что клапаны СГИ-3 значительно герметичнее клапанов ПИК-155.

145. Критерий плотности более половины клапанов ПИК-155 составляет 11 15 сек. Критерии плотности всех подвергнутых испытанию клапанов СГИ-3 колеблется от 40 до 60 сек.

146. Результаты проведенных испытаний позволяют рекомендовать прямоточные клапаны СГИ-3 конструкции Свердловского горного института к широкому внедрению на газомоторных компрессорах 10 ГК, 10 ГКН и МК 8.

147. В ОСТ 12.25.011-84 указано, что "замена кольцевых клапанов и дисковых (ПИК) на прямоточные СГИД позволила снизить расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха на 13 15 %, при одновременном повышении производительности компрессоров на 10 %.

148. В связи с рекомендацией на внедрение клапанов СГИД ВНИГМ им. М. М. Федорова в течение 1974 1979 гг. на Горловском рудоремонтном заводе (г. Горловка, Украина) их было изготовлено и отправлено на шахты Донбасса свыше 13 тыс. штук.