40007, Украина, г.Сумы, ул Харьковская, 111
+380 (542) 791-600 +380 (949) 709-600
рус eng укр

Статьи

Статьи

В данном разделе вы можете узнать новости компании “Энергомаш”, ознакомится с детальной информацией о винтовых компрессорах, насосах, дизельных генераторах, системах подготовки сжатого воздуха другого оборудования.

Энергосбережение в производстве сжатого воздуха

Компрессоры

Энергосбережение в производстве сжатого воздуха

Проблема энергосбережения в последние годы является одной из важнейших задач, стоящих перед современным предприятием. В условиях рыночной экономики каждый лишний киловатт-час электроэнергии ложится на себестоимость продукции и в конечном счете приводит к снижению ее конкурентоспособности. При этом в балансе электропотребления предприятия доля компрессорных станций достигает 25-30 %, в связи с чем энергосберегающие мероприятия в этой области приобретают достаточно большое значение. Опыт показывает, что эффективность систем производства и распределения сжатого воздуха на большинстве предприятий весьма низкая. Это связано с изношенностью сетей распределения воздуха, несоответствием существующих сетей возлагаемым на них задачам, эксплуатацией компрессоров в неоптимальных режимах.

Значение правильного выбора схемы снабжения сжатым воздухом часто недооценивается, и совершенно напрасно, поскольку часто именно здесь кроется причина повышенных затрат электроэнергии и частых поломок компрессорного оборудования. Ошибки здесь могут вылиться в необходимость дополнительных капвложений в будущем.

Существует два основных типа схем воздухоснабжения. Это централизованная и децентрализованная схемы. Схематично они изображены на приведенных ниже рисунках.

Рассмотрим более подробно преимущества и недостатки данных схем.

Энергосбережение в производстве сжатого воздуха

Централизованная схема: питание цехов сжатым воздухом осуществляет из общего компрессорного цеха. Как правило, при такой системе эксплуатируются несколько компрессорных установок производительностью от 10 до 250 м3/мин, а иногда и выше - в основном поршневые или центробежные, иногда мощные винтовые. Достоинства данной схемы проявляются в полной мере на крупном предприятии при наличии герметичной пневмосети, когда все потребители сосредоточены на относительно небольшой площади (отсутствуют удаленные точки потребления), рабочие давления большинства потребителей примерно одинаковы (рабочее давление сети), а у остальных потребителей ниже данного значения.

Достоинства схемы:

  • - Возможные выходы из строя отдельных компрессоров и проведение на них регламентных работ и плановых ремонтов не влияют на надежность воздухоснабжения предприятия в целом при наличии нескольких резервных компрессоров (как правило, однотипных).
  • - Плановые ремонты могут производится в удобное время независимо от величины загрузки компрессорной станции (при наличии резерва).
  • - Поскольку все компрессорное оборудование находится в одном месте, количество обслуживающего персонала невелико.

Недостатки такой системы:

  • - Большая протяженность трубопроводов приводит к потерям давления.
  • - Состояние существующих на предприятиях централизованных пневмомагистралей, как правило, достаточно старых, часто оставляет желать лучшего, велики утечки, газодинамическое сопротивление повышено за счет наличия трудноопределимых местных сопротивлений. Сочетание первого и второго факторов дает суммарные потери, которые в отдельных случаях составляют до 50 %.
  • - Высокая инерционность системы – поскольку запуск и останов крупных компрессоров требует времени, система не может быстро реагировать на изменения потребного количества сжатого воздуха.
  • - В зимнее время возможно обмерзание внутренних поверхностей участков магистралей, проходящих на открытом воздухе.
  • - При работе в выходные дни или ночные смены, как правило, работают лишь отдельные цеха предприятия, для питания которых используются компрессоры высокой производительности. Их эксплуатация экономически нецелесообразна, т. к. потребность в сжатом воздухе зачастую реально значительно ниже производительности компрессоров.
  • - Из-за плановых ремонтов компрессоров возникает необходимость наличия резерва.
  • - Высокая инерционность системы – поскольку запуск и останов крупных компрессоров требует времени, система не может быстро реагировать на изменения потребного количества сжатого воздуха.
  • - Некоторые потребители могут требовать более высокого давления воздуха, что приводит к необходимости поддержания более высокого давления в сети, что приводит к дополнительным потерям мощности.
  • - В результате неравномерной загрузки предприятия появляются проблемы в эксплуатации центробежных компрессоров, которые рассчитаны практически на круглосуточный режим работы с максимальным количеством пусков в год не более 50. Руководство предприятия становится перед дилеммой – либо увеличение затрат на электроэнергию, либо увеличение количества ремонтов оборудования.
  • - Система достаточно дорога в изготовлении.
  • - Требуется наличие квалифицированного обслуживающего персонала.

Энергосбережение в производстве сжатого воздуха

Децентрализованная система: питание потребителей сжатым воздухом осуществляется отдельными небольшими компрессорами, устанавливаемыми непосредственно возле потребителя. Необходимо отметить, что в децентрализованных схемах при локальной потребности в воздухе более 1 м3/мин целесообразны для эксплуатации надёжные винтовые компрессоры, преимущества которых широко известны. Это позволяет решить ряд проблем, присущих поршневым компрессорам, таких как необходимость фундамента под компрессор, повышенные шум и вибрация, необходимость периодических ремонтов (замена колец, клапанов). Кроме того, недорогие поршневые компрессоры малой производительности, как правило, плохо приспособлены для использования в промышленных целях с ПВ, близким к 100 % и имеют невысокий ресурс.

Достоинства схемы:

  • - Уменьшается протяженность трубопроводов, что снижает газодинамические потери.
  • - Стоимость системы значительно ниже, чем в случае централизованной.
  • - Задача воздухоснабжения удаленных производственных участков решается значительно проще, чем при централизованной схеме – не требуется тянуть участки магистрали на значительные расстояния.
  • - Для каждого потребителя может быть установлен компрессор с необходимым давлением (крайне важно для сетей с различными рабочими давлениями потребителей).
  • - Для каждого потребителя может быть подобран компрессор с необходимой производительностью, что снижает энергозатраты.
  • - Обмерзание исключается, поскольку трубопроводы не выходят за пределы цеха, где установлен компрессор.
  • - Снижаются затраты на содержание сжатого воздуха, т.к. отпадает необходимость в теплоизоляции, герметизации, ремонте и обслуживании трубопроводов.
  • - Небольшие компрессоры не требуют фундаментов, что упрощает и удешевляет их установку и пусконаладку.
  • - 9. Отпадает необходимость в специальном обслуживающем персонале, т. к. небольшие винтовые компрессоры не требуют плановых ремонтов, а все работы по техническому обслуживанию (замена масла, фильтров) могут проводиться людьми, не имеющими специальной подготовки.

Недостатки такой системы:

  • - Резервирование сильно затруднено, поскольку требует дублирования компрессорного оборудования на ответственных участках. Стоимость компрессорного оборудования может оказаться несколько выше, чем при централизованной системе.
  • - При установке компрессора непосредственно в производственном помещении возникает шум, являющийся опасным фактором для персонала.
  • - Система плохо приспособлена к возможному резкому возрастанию потребности в воздухе на конкретном участке (например, при установке дополнительных потребителей) – мало того, что потребуется замена компрессора на более мощный или установка дополнительного, сечение локальной магистрали может оказаться недостаточным.

В общем и целом, выбор оптимальной схемы воздухоснабжения зависит от конкретных условий на конкретном предприятии, ему обязательно должен предшествовать полный анализ ситуации, существующих пневматических линий, энергоаудит всей цепочки производства и подачи сжатого воздуха, с учетом необходимых капвложений и постоянных затрат.

Децентрализованная схема отнюдь не является универсальным решением, применение ее должно быть экономически обосновано.

При проектировании пневматических систем необходимо учитывать не только потребителей, имеющихся в наличии в настоящее время, но и возможные варианты изменения как необходимого количества сжатого воздуха, так и расположения точек потребления.

Говоря об энергосбережении, нельзя не упомянуть о компрессорах с регулируемой частотой вращения вала электродвигателя, которым в последнее время все больше потребителей отдают предпочтение.

Преимущество состоит в том, что его производительность изменяется в соответствии с изменением потребности в воздухе. При этом пропорционально изменяется потребляемая мощность, как правило, в диапазоне от 10 до 100 %. Компрессор с фиксированной производительностью работает в диапазоне между давлением включения (рабочее давление сети) и давлением отключения/перехода на холостой ход (выше рабочего на 2 атм); фактически компрессор всегда работает на давлении выше рабочего, что приводит к потерям энергии. При частотном регулировании давление поддерживается на постоянном уровне, а потому нет соответствующего перерасхода энергии. Стоит такой компрессор приблизительно на 50-80% дороже обычного, однако разница в стоимости компенсируется снижением эксплуатационных затрат.

Рассмотрим это на примере.

Компрессор мощность 75 кВт при двухсменной работе потребляет за год (6000 часов работы, при ПВ 80% это будет 4800 часов под нагрузкой плюс в среднем 800 часов на холостом ходу) порядка 380 000 кВт*ч. При стоимости электроэнергии 1, 088 руб/кВт*ч за год это составит 413 440 руб. Реальная экономия электроэнергии при применении частотного регулирования, как показывает опыт, составляет от 15 до 38 %. В денежном выражении это будет 62016 – 157 107 руб (1839 – 4658 ЕВРО). Цена винтового компрессора Atlas Copco - Ekomak EKO 75 (75 кВт, 12,6 м3/куб при 8 атм) составляет 16 590 ЕВРО. Такой же компрессор с регулированием частоты вращения, Atlas Copco - Ekomak EKO 75-VST, составляет 29 037 ЕВРО, разница – 12 447 ЕВРО.

Таким образом, применение частотного регулирования окупится через 2,5 - 6,5 лет, после этого начнется реальная экономия средств. При трехсменной работе этот срок сократится соответственно на треть. Отсюда следует, что при минимальном пробеге до капитального ремонта не менее 60 000 часов (10 – 12 лет при двухсменной работе) применение частотного регулирования экономически оправдано в любом случае, вопрос только в том, готово ли предприятие произвести дополнительные капиталовложения, которые дадут в будущем существенную экономию. Не надо также забывать о том, что при частотном регулировании компрессорная установка работает в гораздо более благоприятных условиях (плавный пуск и останов, отсутствие резких скачков тока и т.д.), что увеличивает межремонтные интервалы и дает дополнительную экономию.

Компрессоры с частотным регулированием могут применяться как в децентрализованной системе воздухоснабжения (в случае, когда потребность в воздухе на конкретном участке может изменяться в значительных пределах), так и в централизованной (в этом случае целесообразно установить несколько компрессоров с фиксированной производительностью и один компрессор с частотным регулированием, который будет компенсирующим звеном).

Автор материала:  Иванов В.А.
Опубликовано:      журнал «Координатор Инноваций»

При полном или частичном копировании материалов на сайте или в публичном издании присутствие ссылки на автора статьи и сайт компании “Энергомаш” необходимо в обязательном порядке.

  Вернуться к перечню статей

Похожие новости

Воздух - состав и физические свойства воздуха

Компрессоры

Тот факт, что воздух является не отдельным веществом, а смесью газов, первым доказал французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). В 1774 при прокаливании металлов в запаянной реторте он заметил, что с металлом соединяется только часть воздуха. На основании этого он сделал выво...

Читать дальше ...

Принцип работы винтового компрессора

Компрессоры

В настоящее время, при очень быстром увеличении спроса на продукцию всех видов промышленности, остро встал вопрос о качественном и в то же время недорогом снабжении предприятий сжатом воздухом, который все больше находит применение, как основной энергоноситель, будь это предприятие пищевой...

Читать дальше ...

Модернизация компрессорных станций предприятий

Компрессоры

Сегодня различные производственные процессы базируются на использовании сжатого воздуха, поэтому построение оптимальной системы пневмообеспечения технологических процессов на таких предприятиях является первоочередной задачей, определяющей в дальнейшем качество и эффективность функционирования...

Читать дальше ...

Книги по теме

Компрессорные станции

Блейхер И.Г., Лисеев В.П.

В книге приведены данные и описания о воздушных компрессорах: отечественные и импортные, поршневые, винтовые компрессоры и турбокомпрессоры, системы фильтрации, охладители и осушители воздуха, масловлагоотделители и воздухосборники. Рассмотрены технологические схемы и компоновки компрессорных станций, даны методы определения нагрузок и повышения производительности компрессорных установок, а также рекомендации по проектированию и строительству компрессорных станций. Даны указания по выбору и монтажу приборов контроля, арматуры и трубопроводов.

Поршневые компрессоры

Фотин Б.С.

В книге представлены термодинамические основы процессов в поршневых компрессорах. Рассмотрены схемы и приводы, особенности конструкции одноступенчатого и многоступенчатого поршневого компрессора, конструирование элементов поршневого компрессора: базы, штоки, поршни, цилиндры, уплотнения и прочее вспомогательное оборудование. Предложены зависимости для пересчёта характеристик компрессоров, работающих на газах с различными физическими свойствами