Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Энергоэффективные системы сжатого воздуха Практические рекомендации по повышению эффективности производства

Содержание этого отчета защищено авторским правом. Воспроизводить, копировать или распространять текст отчета полностью или по частям, в любой форме без ссылки на отчет Международной финансовой корпорации (IFC) «Энергоэффективные системы сжатого воздуха» запрещается.

IFC поощряет распространение этой публикации и настоящим дает свое согласие пользователю этой работы на воспроизведение ее частей для личного некоммерческого использования, без права на перепродажу, дальнейшее распространение или создание продукции, созданной непосредственно на основе содержания или информации, изложенной в публикации. Воспроизведение или использование этого труда иным способом будет обусловлено формальным письменным разрешением IFC. При подготовке отчета «Энергоэффективные системы сжатого воздуха» за основу взято одноименное руководство, разработанное в рамках программы «Лучшая практика энергоэффективности» Министерства окружающей среды Великобритании. Руководство было дополнено и адаптировано к применению в России. Информация в этом отчете представлена исключительно с целью ознакомления. IFC, группа Всемирного банка, а также Глобальный экологический фонд, Датское энергетическое агентство, Министерство иностранных дел Финляндии и Министерство труда и экономики Финляндии не несут ответственности за достоверность информации, содержащейся в отчете. Этот отчет не претендует на исчерпывающее освещение вопросов, которые в нем анализируются, и не должен служить основой для принятия деловых решений. По всем правовым вопросам обращайтесь за консультацией к независимому юристу. Информация и материалы, использованные в процессе подготовки этого отчета, являются собственностью IFC и сохраняются в ее архивах. © 2009 Международная финансовая корпорация Этот отчет можно получить в электронном виде по следующему адресу: www.ifc.org/rsefp

Энергоэффективные системы сжатого воздуха Практические рекомендации по повышению эффективности производства

Содержание 1. введение........................................................................................................................................ 3 1.1.

1.2.

1.3.

1.4.

Зачем нужны меры по снижению затрат в системах сжатого воздуха........................4 Как пользоваться данным руководством.....................................................................5 Применение системного подхода................................................................................6 Покупка энергоэффективного оборудования..............................................................7

2. управление системой сжатого воздуха.................................................................... 8 2.1. Разработка и реализация политики эффективного использования сжатого воздуха...........................................................................................................................9 2.2. Определение текущего уровня потребления сжатого воздуха и затрат на его производство.............................................................................................................. 10 2.3. Определение возможностей повышения эффективности систем сжатого воздуха........................................................................................................................ 11 2.4. Техническое обслуживание....................................................................................... 12 2.5. Повышение уровня знаний и заинтересованности персонала................................ 12 3. неправильное использование и потери сжатого воздуха............................13 3.1. Неправильное использование................................................................................... 14 3.2. Потери........................................................................................................................ 14 4. система распределения воздуха..................................................................................18 4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

Подбор диаметра воздухопровода........................................................................... 18 Схема трубопровода.................................................................................................. 19 Материал труб............................................................................................................ 20 Зонирование............................................................................................................... 21 Арматура..................................................................................................................... 21

5. компрессоры............................................................................................................................22 5.1.

5.2.

5.3.

5.4.

5.5.

Виды компрессоров................................................................................................... 22 Повышение эффективности работы компрессоров................................................. 23 Выбор компрессора................................................................................................... 25 Регулирование работы компрессора......................................................................... 25 Регулирование работы нескольких компрессоров................................................... 27

6. аккумулирование.................................................................................................................28 6.1. Выбор размера ресивера........................................................................................... 28 6.2. Дополнительные местные ресиверы сжатого воздуха для импульсного потребления............................................................................................................... 29 7. воздухоподготовка.............................................................................................................30 7.1. Чистота (качество) воздуха........................................................................................ 30 7.2. Фильтрация................................................................................................................ 31 7.3. Осушение.................................................................................................................... 31 8. система сбора и удаления конденсата....................................................................33 8.1. Сбор конденсата......................................................................................................... 33 8.2. Утилизация конденсата.............................................................................................. 34 9. что делать дальше................................................................................................................35 Глоссарий............................................................................................................................. 36 Приложение а. Тест по измерению утечек......................................................................... 37 Приложение б. Вопросы при выборе компрессора.......................................................... 38 Приложение В. Алгоритм снижения затрат....................................................................... 41 Приложение Г. Определение диаметра трубопровода и падения давления................... 44 Ведущие производители компрессоров, представленные в россии................................ 45 о программе ifc по стимулированию инвестиций в энергосбережение......................... 46

2

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

1. ВВЕДЕНИЕ Системы сжатого воздуха безопасны, надежны и универсальны, но их обычно принимают как должное, не думая о затратах. Сжатый воздух является важным ресурсом для промышленности, его часто ставят на четвертое место после электроэнергии, газа и воды. Однако, в отличие от первых трех, сжатый воздух производится на месте, поэтому у потребителя значительно больше возможностей контролировать его потребление и затраты на его производство. Простые, эффективные и малозатратные мероприятия позволяют экономить до 30 из каждых 100 руб. затрат на производство и распределение сжатого воздуха.

3

1.1. Зачем нужны меры по снижению затрат в системах сжатого воздуха Есть три важных причины, по которым стоит тратить время и силы на снижение затрат в системах сжатого воздуха: обнаружение и устранение утечек и нерационального использования экономит энергию и деньги;

u

повышаются надежность и эксплуатационные параметры систем сжатого воздуха;

u

снижение электропотребления и, соответственно, снижение выбросов углекислого газа уменьшает вредное воздействие на окружающую среду.

u

Хорошо спроектированная и надлежащим образом эксплуатируемая энергоэффективная система сжатого воздуха может приносить потребителю десятки и даже сотни тысяч рублей ежегодной экономии. Кроме того, она может минимизировать риск сокращения производства, обеспечивая надежность подачи воздуха, и решить проблемы охраны труда и здоровья при работе с системами, находящимися под давлением. Каждый рубль экономии на энергетических затратах приносит постоянную дальнейшую экономию расходов, эффективно увеличивая прибыль. Из всех энергоносителей именно модернизация системы сжатого воздуха позволяет достичь немедленной экономии на любом предприятии. Кроме того, большинство мероприятий по экономии энергии не требует значительных капиталовложений. На рис. 1 показано, что за 10 лет эксплуатации компрессора стоимость энергии, необходимой для работы системы, существенно превышает начальные капиталовложения. На этом рисунке видно, что на долю техобслуживания приходится 7% совокупных затрат, но оно необходимо для достижения максимальной эффективности любого компрессора. На типичном промышленном предприятии на долю сжатого воздуха приходится до 10% совокупных затрат на электроэнергию, при этом на некоторых производствах эта доля выше. Рис. 1. Затраты, связанные с работой компрессора, за 10 лет его эксплуатации

Техническое обслуживание, 7%

Капитальные вложения, 18%

Пуско-наладочные работы, 2%

4

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Энергетические издержки, 73%

В табл. 1 показаны основные области применения сжатого воздуха, где можно достичь экономии при минимальных затратах и незначительных капиталовложениях. Самой большой экономии, обычно до 30%, можно добиться путем снижения утечек, без затрат на внедрение новых технологий. Разработка и внедрение политики экономного использования сжатого воздуха на всем предприятии является самым экономически эффективным способом снижения затрат на эксплуатацию систем воздухоснабжения. Элементы такой политики подробно описаны в Разделе 2. Политика эффективного использования систем сжатого воздуха может включать многие (или все) управленческие решения, перечисленные в табл. 1.

1.2. Как пользоваться данным Руководством Данное Руководство предназначено для всех, кто использует системы сжатого воздуха и хочет снизить затраты при одновременном улучшении эксплуатационных параметров и повышении надежности систем воздухоснабжения. Основное внимание в Руководстве уделяется оборудованию мощностью от 10 до 300 кВт, поскольку именно оно наиболее широко представлено в промышленности. Между тем, сформулированные в нем принципы и идеи применимы как к более, так и к менее мощным системам. При всестороннем подходе к управлению системами сжатого воздуха в Руководстве рассматриваются и технические аспекты функционирования элементов типовой промышленной системы. В нем содержится описание работы каждого элемента и краткое описание его функций, а затем определяются экономически эффективные мероприятия по снижению потребления энергии. В Руководстве рассматриваются следующие вопросы: методы эффективного управления системами сжатого воздуха;

u

примеры нерационального использования и непроизводительного расхода сжатого воздуха;

u

распределение сжатого воздуха от компрессора до мест потребления;

u

способы повышения эффективности работы компрессорного оборудования;

u

эффективное аккумулирование сжатого воздуха;

u

фильтрация и осушение сжатого воздуха;

u

сбор и удаление конденсата.

u

Приложения содержат глоссарий, алгоритм снижения затрат в системе сжатого воздуха, а также список вопросов, необходимых для выбора компрессорного оборудования и некоторую другую справочную информацию.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

5

Таблица 1. Возможности экономии энергии при работе типовой промышленной системы сжатого воздуха1 Потенциальная экономия2

Затраты3

Управленческие решения Обучение всех потребителей правильному использованию сжатого воздуха

10–15%

Незначительные

Разработка и реализация программы технического обслуживания всей системы

5–8%

Незначительные

Установка приборов учета и осуществление мониторинга

5–10%

Средние

Использование труда только обученного и компетентного персонала для пусконаладки, обслуживания и модернизации системы

5–10%

Незначительные

20–40%

Незначительные

Недопущение работы системы в нерабочее время

2–10%

Незначительные

Установка системы регулирования работы воздухоосушителей (холодильного и адсорбционного типа)

5–20%

Средние

Регулирование работы привода компрессора и всей системы сжатого воздуха

5–15%

Средние

до 75% в виде теплоты

Средние

Технические решения Реализация программы обнаружения и устранения утечек

Утилизация теплоты сжатия (где это возможно)

Работающей при давлении 7 бар с производительностью 30 нм3/мин.

1

Указанные значения являются ориентировочными, не суммарными, и различаются для разных систем

2

Незначительные — менее 100 тыс. рублей; средние — от 100 до 500 тыс. рублей

3

1.3. Применение системного подхода Энергоэффективная система сжатого воздуха — эта такая система, которая: постоянно поддерживается в исправном состоянии при регулярном техобслуживании всего оборудования и отслеживании эксплуатационных параметров;

u

хорошо спроектирована (правильно выбраны фитинги, фильтры, осушители, трубы и трубные соединения) для достижения минимальных потерь давления;

u

работает при постоянном или регулярном мониторинге с определением удельного энергопотребления на основе получаемых данных;

u

эксплуатируется персоналом, хорошо осведомленным о затратах на производство сжатого воздуха и прошедшим обучение по эффективному использованию оборудования, потребляющего сжатый воздух;

u

является частью постоянно действующей программы по обнаружению и устранению утечек.

u

Каждый элемент системы должен способствовать доставке сжатого воздуха до места его потребления с требуемыми характеристиками и без колебаний давления. Неэффективная работа какого-либо

6

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

обратите внимание Если диаметр магистрального трубопровода сжатого воздуха недостаточен, потенциальная экономия вследствие установки нового эффективного компрессора окажется под угрозой.

элемента приводит к снижению эксплуатационных параметров системы и повышению эксплуатационных расходов. Каждый элемент системы взаимосвязан с другими элементами и не должен рассматриваться изолированно. Например, установка нового, энергоэффективного компрессора будет иметь очень ограниченный эффект, если сохраняется высокий уровень утечек или если производительность компрессора ограничена неправильно подобранным размером подающего воздухопровода. Отсутствие надлежащего обслуживания любого оборудования будет снижать эффективность его работы.

1.4. Покупка энергоэффективного оборудования Как правило, более эффективное оборудование стоит дороже, чем менее эффективные аналоги. Поставщики оборудования зачастую не могут предоставить информацию об эксплуатационных издержках за ожидаемый срок службы оборудования, поэтому решения о покупке слишком часто принимаются только на основе продажной цены. Политика закупок, основанная на выборе наиболее дешевого оборудования, часто мешает повышению энергоэффективности и получению положительных эффектов от внедрения новых технологий. В промышленно развитых странах давно пришли к пониманию необходимости учета не только первоначальной стоимости оборудования, но и учета совокупных затрат на его эксплуатацию, что особенно актуально для энергоемкого оборудования. Например, правительство Великобритании официально публикует список энергетических технологий (www.eca.gov.uk/etl), предназначенный для компаний и организаций, желающих приобрести энергоэффективное оборудование, и содержащий подробную информацию о более чем 7300 видах продукции, отвечающих установленным критериям энергетической эффективности.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

7

2. УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ СЖАТОГО ВОЗДУХА Экономия энергии с целью снижения затрат на производство сжатого воздуха на предприятии зависит не только от работы компрессора. Необходимо обращать внимание на эффективность и показатели работы всех элементов системы (см. рис. 2). Элементы системы (компрессоры, распределительные сети, ресиверы, фильтры, системы сбора и удаления конденсата) рассматриваются в Разделах 4-8. Данный Раздел посвящен эффективному управлению системой сжатого воздуха, а в Разделе 3 описаны случаи неправильного использования и потерь сжатого воздуха.

8

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

2.1. Разработка и реализация политики эффективного использования сжатого воздуха Большинство систем сжатого воздуха складываются постепенно, а не разрабатываются в ходе проектирования. При этом обычно вовлеченными оказываются несколько подразделений предприятия, в том числе: производство;

u

техническая служба / управление предприятием;

u

бухгалтерия / служба закупок;

u

энергетическая служба / экологический контроль.

u

Эти структуры, не возлагая персональной ответственности на коголибо из своих сотрудников, часто допускают нескоординированные действия при внесении изменений в работу системы сжатого воздуха, иногда ущемляя при этом интересы других подразделений. Разработка политики эффективного использования сжатого воздуха является ключевым шагом к повышению эффективности работы системы. Основные направления этой политики будут также способствовать повышению надежности подачи воздуха и отвечать требованиям нормативных документов. Рис. 2. Схема типовой системы сжатого воздуха Главный ресивер

Фильтр

Фильтр Компрессор

Дренажный кран

Осушитель Фильтр

Дренаж

Кольцевая магистраль Ответвление

Магистральная линия

Ресивер

Производственный процесс (со значительно изменяющимся потреблением воздуха)

Сепаратор

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

9

Для реализации политики повышения эффективности использования сжатого воздуха необходимо: назначить менеджера, ответственного за общую координацию работы;

u

определить задачи, включая:

u

– роль и ответственность каждого подразделения; – повышение уровня информированности каждого потребителя сжатого воздуха; – определение затрат на производство сжатого воздуха; – определение целевых показателей снижения нерационального расхода; – реализацию программы технического обслуживания оборудования; – определение основных направлений сервисного обслуживания оборудования при участии обученного персонала; – разработку политики закупок.

Такой всесторонний подход к системам сжатого воздуха основан на тех же принципах, что и энергетический менеджмент в целом. Этот подход очень важен для достижения максимального снижения энергопотребления в системе. Как правило, он позволяет снизить энергетические затраты на производство сжатого воздуха на 30% и более.

2.2. Определение текущего уровня потребления сжатого воздуха и затрат на его производство До реализации мер по повышению эффективности системы сжатого воздуха необходимо провести энергоаудит, чтобы: определить величину годовых затрат;

u

установить базовый уровень, по отношению к которому будет измеряться экономия.

u

Если система постоянного учета потребления воздуха уже действует, то данные по структуре потребления и базовый уровень для определения мест нерационального расхода получить просто. обратите внимание При проведении измерений потребляемая компрессорной установкой мощность может быть выше номинальной мощности электродвигателя.

Если системы учета нет, энергопотребление каждого компрессора можно оценить исходя из мощности электродвигателя, среднего потребления энергии и количества часов его работы. Например, компрессор мощностью 100 кВт с рабочим давлением 7 бар (700 кПа) работает с нагрузкой 75% в течение 2 тыс. часов в году. Энергопотребление = 100 кВт х 0,75 х 2000 ч/год = 150000 кВт*ч/год При тарифе на электроэнергию 2,0 руб./кВт*ч годовые затраты составляют 300 тыс. рублей. При 120-часовой рабочей неделе они составляют 900 тыс. рублей в год. Возможно, поставщик оборудования для производства сжатого воздуха или консультант сможет оказать помощь в более точном определении энергозатрат и структуры потребления. Обычный способ предполагает установку регистраторов данных, по меньшей мере на 7-дневный период, для определения колебаний потребления сжатого воздуха и давления, а также электропотребления за обычную неделю.

10

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Это помогает определить: структуру потребления;

u

время работы без нагрузки;

u

пиковое потребление (плановое и внеплановое);

u

удельное энергопотребление (т.е. количество киловатт, необходимое для производства 1 нм3 сжатого воздуха в минуту).

u

Как правило, эти задачи решаются следующими методами: учет электропотребления;

u

учет расхода сжатого воздуха;

u

мониторинг работы с/без нагрузки.

u

2.3. Определение возможностей повышения эффективности систем сжатого воздуха После определения величины годовых затрат и базового уровня, по отношению к которому будет измеряться экономия, метод, описанный в данном Руководстве, может использоваться для определения возможностей повышения эффективности работы системы сжатого воздуха. Начать следует с проведения энергетического обследования.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

11

Лучше всего начать с обследования конечных потребителей (см. Раздел 3), поскольку любое повышение энергоэффективности у них может существенным образом снизить потребность в сжатом воздухе и нагрузку на систему распределения воздуха (т.е. сократить избыточную протяженность трубопроводов и уменьшить потери давления).

2.4. Техническое обслуживание Надлежащее техническое обслуживание играет большую роль в повышении энергоэффективности систем сжатого воздуха. Сэкономив на техобслуживании, любая организация больше проиграет на энергетических издержках, сокращении срока службы и снижении надежности оборудования.

обратите внимание Качественное техническое обслуживание способствует повышению надежности подачи сжатого воздуха и безопасности системы.

В соответствии с законодательством, если система работает при давлении выше 0,7 бар и включает в себя резервуар для сжатого воздуха, она должна отвечать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ПБ 10-115-96 (с изменениями 1997 г.). Согласно этим Правилам, оборудование систем сжатого воздуха должно проходить надлежащее техническое обслуживание для минимизации риска для здоровья и безопасности людей при работе систем, находящихся под давлением. Готовясь к очередному обследованию системы, воспользуйтесь случаем проверить график и результаты предыдущих обследований. Следует помнить, что межпроверочные периоды различаются для разных видов оборудования, поэтому следуйте рекомендациям производителя.

2.5. Повышение уровня знаний и заинтересованности персонала Многие потребители сжатого воздуха не имеют представления о том, насколько дорого он стоит, поэтому неправильно или нерационально его расходуют. Наибольшей экономии удалось достичь компаниям, которые провели обучение персонала по основным вопросам (затраты на производство сжатого воздуха, взаимозависимость элементов системы, необходимость экономии энергии). Воспользуйтесь первым разделом в Приложении В для совершенствования управления системой сжатого воздуха.

12

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

3. НЕПРАВИЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОТЕРИ СЖАТОГО ВОЗДУХА Потери и неправильное использование воздуха в типовой системе часто открывают самые большие возможности для достижения экономии энергии при нулевых или минимальных затратах. Начните с изучения всех областей потребления сжатого воздуха на предприятии. За время работы компании появляются новые технологические процессы и меняются производственные методы. И то и другое оказывает влияние на эксплуатацию и модернизацию системы сжатого воздуха, а также на то, каким образом используется сжатый воздух. Поэтому необходимо регулярно обследовать систему и технологические процессы. Однако во многих случаях использование сжатого воздуха является предпочтительным, поскольку он имеет уникальные преимущества перед другими источниками энергии. Подобные случаи включают: оборудование с пневматическим приводом для исключения электромагнитных помех;

u

подачу воздуха к отдаленным местам его потребления, где воздух можно хранить в резервуарах;

u

шельфовые или опасные зоны, где взрывоопасность исключает применение электроэнергии;

u

очистку зон с экстремальными температурами (например, морозильники или печи) и др.

u

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

13

3.1. Неправильное использование Благодаря своей безопасности, универсальности и удобству сжатый воздух применяется широко. Однако иногда — по тем же причинам — он используется неправильно, что приводит к нерациональному расходу и непроизводительным потерям энергии. Сжатый воздух иногда применяется просто потому, что он есть под рукой, а не потому, что является наиболее экономически целесообразным или подходящим ресурсом. В табл. 2 приведены примеры неоправданного использования сжатого воздуха, а также возможные альтернативы его применению. Таблица 2. Неправильное использование сжатого воздуха и возможные альтернативы Неправильное использование сжатого воздуха

Альтернатива

Вентиляция

Вентиляторы, воздуходувки

обратите внимание

Перемешивание жидкостей

Механические мешалки или воздуходувки

Проверьте, на самом ли деле необходимо использование сжатого воздуха. Нельзя ли выполнить эту работу непосредственно с помощью электроэнергии?

Мойка рабочих мест и полов, чистка рабочей одежды персонала

Щетки, пылесосы

Отбраковка изделий с технологической линии

Механический манипулятор

Транспортировка порошковых веществ при низком давлении

Воздуходувка

3.2. Потери Основные случаи потерь, заслуживающие внимания: обратите внимание При каких-либо изменениях на производстве проверьте, отключены ли все неиспользуемые линии сжатого воздуха, и нет ли на них утечек.

утечки;

u

падение давления;

u

работа компрессора в отсутствие потребности в сжатом воздухе.

u

Утечки Утечки существуют во всех системах сжатого воздуха. Снижение утечек является самым главным энергосберегающим мероприятием. Уровень утечек в плохо управляемой системе сжатого воздуха может превышать 50% от объема производства сжатого воздуха. Утечки сжатого воздуха также ведут к дополнительным затратам вследствие: колебаний давления в системе, которые могут привести к снижению эффективности работы пневматических инструментов и другого оборудования с пневматическим приводом, что потенциально может вызвать снижение объемов производства;

u

сокращения срока службы оборудования и внеплановых ремонтов из-за ненужной циклической работы компрессора;

u

избыточной мощности компрессора.

u

14

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Причин утечек множество, но наиболее частыми являются: оставленные открытыми вентили ручного удаления конденсата;

u

оставленные открытыми запорные вентили;

u

негерметичные гибкие шланги и сочленения;

u

негерметичные трубы и трубные соединения;

u

негерметичные регуляторы давления;

u

оставленное включенным воздухопотребляющее оборудование (когда в его работе нет необходимости).

u

С помощью табл. 3 можно оценить стоимость воздуха, теряемого вследствие утечек. Таблица 3.Величина годовых потерь с утечками воздуха Диаметр отверстия (мм)

Объем утечки при 7 бар (л/сек)

Расход мощности на утечки1 (кВт)

Потери с утечками2 (тыс. руб. в год)

0,5

0,2

0,06

0,2

0,7

1,5

1,8

0,5

2,5

6,5

3,0

7,1

2,1

10,1

25,2

6,0

28

8,4

40,3

100,8

48 часов в неделю

1

при допущении 300 Вт/л/c

2

при тарифе 2 руб. /кВт x ч и 50 рабочих неделях в году

120 часов в неделю

Обнаружение и измерение утечек Существует несколько способов обнаружения утечек. Портативные ультразвуковые течеискатели являются эффективным методом обнаружения утечек на фоне производственного шума и не требуют остановки оборудования. Другие методы обнаружения утечек включают: определение утечек на слух, когда позволяет производственный шум;

u

нанесение мыльного раствора на места трубных соединений;

u

применение аэрозолей для определения мест утечек.

u

Во многих современных системах сжатого воздуха постоянно установлены расходомеры для целей мониторинга. Они позволяют измерять уровень производства воздуха при выключенном оборудовании, таким образом демонстрируя уровень утечек. Есть и альтернативные способы измерения, эффективно показывающие объем утечек: хронометраж цикла;

u

спад давления.

u

Описание этих методов приведено в Приложении А. Изучение утечек поможет понять масштаб проблемы. Если на

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

15

обратите внимание Запустите постоянную программу обнаружения и устранения утечек. Утечки появляются вновь, и отверстие диаметром 3 мм может приносить потери свыше 25 тыс. рублей в год из-за неэффективного расхода энергии. предприятии нет необходимых ресурсов для изучения утечек, можно воспользоваться услугами компаний, предлагающих услуги по проведению аудита с целью выявления утечек и ремонтных работ. Установив масштаб утечек: поставьте реалистичную цель по их сокращению (обычно как минимум 10-20% от объема производства);

u

начните реализацию программы по обнаружению и устранению утечек:

u

– обозначьте места утечек и нанесите их на план предприятия, ранжируя от 1 до 10 в зависимости от приоритета; – сначала устраните самые крупные утечки;

Разработайте систему оповещения об утечках. Добейтесь, чтобы все обнаруженные утечки устранялись немедленно.

u

Утечки необходимо отслеживать постоянно. Для этого следует, по меньшей мере, дважды в год проводить аудит утечек, чтобы их уровень снова не повысился. В ходе работ по сокращению утечек наступает момент, когда затраты на поиск и устранение очень малых утечек более не окупаются вследствие слишком малой экономии энергии.

Программа обнаружения и устранения утечек значительно сокращает затраты на производство сжатого воздуха Небольшой машиностроительный завод в Москве добился снижения затрат электроэнергии на производство сжатого воздуха на 30%. Во время энергоаудита предприятия был проведен тест на утечки сжатого воздуха (методом хронометража цикла), который показал, что утечки составляют 6,5 нм3/мин. при номинальной производительности компрессора 10 нм3/мин. Устранение легко обнаруживаемых утечек в местах присоединения ручного пневмоинструмента позволило сократить утечки до уровня примерно 3 нм3/мин.

16

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Падение давления Падение давления в системе сжатого воздуха обусловлено сопротив­ лением воздушному потоку из-за трения в трубопроводе и различных элементах системы (например, вентили, отводы). Неправильно подобранный размер трубопровода также приводит к падению давления, о чем будет подробно рассказано в следующем разделе. Компрессор должен производить воздух с давлением, достаточным для преодоления потерь давления в системе и для обеспечения минимального рабочего давления воздухопотребляющего оборудования или технологического процесса. В результате компрессор часто вырабатывает воздух с давлением 8 бар, а в месте потребления давление составляет только 6,5 бар. Такое падение давления в системе на 1,5 бар является пустой тратой энергии и денег. В правильно спроектированной и установленной системе падение давления от компрессора до места потребления сжатого воздуха должно составлять менее 10%. Иными словами, при давлении 7 бар падение давления должно быть менее 0,7 бар. Необходимость производить сжатый воздух с давлением, значительно превышающим потребность в месте использования, обычно является индикатором наличия проблемы падения давления. Реализуя мероприятия по снижению давления, убедитесь, что технологические процессы не страдают от дефицита воздуха. Проверьте требования к давлению и чистоте подаваемого воздуха у производителя оборудования. Например, распылительные пульты должны быть отрегулированы на 2 бар для соблюдения требований охраны здоровья и безопасности людей.

Работа компрессора без нагрузки

обратите внимание Проведите измерения падения давления по всей системе. Каждый бар падения давления приводит к росту энергопотребления компрессора на 7%.

Компрессоры часто оставляют включенными при отсутствии потребности в сжатом воздухе (например, на ночь). Это приводит к нерациональному расходу энергии, поскольку электроэнергия уходит в утечки. Даже при работе без нагрузки электропотребление компрессоров может составлять до 20—70% от уровня потребления при полной нагрузке. Кроме того, сокращение числа часов работы снижает затраты на техническое обслуживание. убедитесь, что компрессоры выключаются при первой же возможности и не включаются, пока в этом не возникает потребность;

u

регулярно проверяйте установки автоматического запуска.

u

Однако необходимо убедиться в том, что при автоматическом отключении компрессоров другие производственные зоны не пострадают. Рекомендуется получить профессиональную консультацию. В Разделах 5 и 6 более подробно рассказано о регулировании работы компрессора. Воспользуйтесь вторым разделом в Приложении В для сокращения неправильного использования и потерь в системах сжатого воздуха. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

17

4. СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА Задача системы распределения воздуха — доставлять сжатый воздух от выпускного патрубка компрессора до мест его потребления с минимальными утечками, минимальной потерей давления и минимальным изменением качества воздуха. Трение и утечки вызывают падение давления на участке от выпуска компрессора до места использования сжатого воздуха. Эти потери энергии в системе распределения воздуха в большой степени обусловливаются ее конструкцией и проектной схемой. В этом разделе будет рассказано о том, как правильный выбор воздухопровода может уменьшить падение давления в системах распределения воздуха.

4.1. Подбор диаметра воздухопровода В структуре затрат, связанных с магистральным трубопроводом сжатого воздуха, большая часть приходится на долю начальных затрат на трубопроводы и монтаж системы сжатого воздуха. Поэтому часто указывается, что трубопровод меньшего диаметра приводит к экономии капитальных затрат. Однако это только кажущаяся экономия, поскольку сопротивление, связанное с меньшим диаметром трубы, вызывает большее падение давления в системе и приводит к росту энергопотребления. Рост энергетических затрат может вскоре превысить дополнительную стоимость трубопровода большего диаметра. На рис.

3 показано, как меняется в зависимости от диаметра трубы величина мощности, необходимая для перекачки 50 нм3/ч воздуха с давлением 7 бар по стальному трубопроводу на расстояние 100 м. Рис. 3. Потери мощности в трубах разного диаметра 2200 2000 1800

Мощность, Вт

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 40

45

50

55

60

65

70

Внутренний диаметр трубы, мм

18

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

75

80

85

В целом, необходимый диаметр трубы должен определяться исходя из максимальной скорости воздушного потока в магистральном трубопроводе 6 м/сек. В отводах общей длиной до 15 м допустима скорость до 15 м/сек. Приложение Г содержит номограмму, которой можно воспользоваться для оценки падения давления в трубопроводе и определения оптимального диаметра трубы.

4.2. Схема трубопровода Все трубопроводы сжатого воздуха должны проектироваться с учетом следующих моментов: подбор диаметров труб должен быть нацелен на минимизацию падения давления и допускать возможное расширение системы. См. предыдущий раздел;

u

фитинги и вентили должны подбираться по принципу создания наименьшего сопротивления воздушному потоку. Например, колено трубы большого диаметра предпочтительнее отвода с резким изменением направления воздушного потока; шаровые краны предпочтительнее задвижек;

u

все трубы должны иметь надежные опоры для минимизации смеще­ний и провесов. Это поможет минимизировать утечки, избе­жать отложения наносов и коррозии и продлить срок службы трубопровода.

u

Существует два основных вида систем распределения сжатого воздуха. Одномагистральная разводка (рис. 4). Является наиболее удобной для простых установок, где места использования и производства сжатого воздуха находятся относительно недалеко друг от друга. В хорошо спроектированной системе максимальное падение давления должно быть не больше 0,2 бар. Желательно установить магистральный воздухопровод самого большого диаметра, особенно, если в будущем возможно расширение системы. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

19

Рис. 4. Одномагистральная разводка с ответвлениями

Дополнительные отборы

Источник сжатого воздуха

обратите внимание Диаметр подающей трубы должен быть вдвое больше диаметра кольцевой магистрали.

Дополнительные отборы

Основной потребитель

Кольцевой магистральный воздухопровод (рис. 5). Для более крупных систем с многочисленными точками отбора кольцевая магистраль является предпочтительным вариантом. Поскольку воздух подается на любое оборудование по двум направлениям, скорость сокращается вдвое, и падение давления уменьшается. Другое преимущество заключается в том, что можно предусмотреть установку запорных клапанов, чтобы иметь возможность перекрывать различные участки системы для проведения техобслуживания, не прерывая подачу воздуха другим потребителям. Такие системы характеризуются более высоким уровнем энергоэффективности. Рис. 5. Кольцевой магистральный воздухопровод с точками отбора

Компрессорная

Технология основное кольцо

Внутренний кольцевой трубопровод

Цех окраски кольцевой трубопровод

4.3. Материал труб Трубы систем распределения воздуха изготавливаются, главным образом, из оцинкованной стали; однако в наше время все чаще при­ меняются медь, алюминий и некоторые специальные виды пластика. Разные материалы имеют разные величины расчетного давления и температуры, которые необходимо уточнять у производителя. Цены на трубы, изготовленные из разных материалов, также сущест­ венно различаются, и необходимо провести финансовые расчеты для оценки затрат за все время службы трубопровода. При выборе материала трубопровода следует принимать в расчет устойчивость к коррозии. В трубопроводе из оцинкованной стали влага постепенно приведет к коррозии и загрязнению воздуха. Если не установить 20

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

фильтры для загрязняющих веществ, может пострадать техно­ло­ ги­ческое оборудование и/или произойти загрязнение конеч­ного продукта. Также следует иметь в виду, что проблемы могут возник­нуть в системах, использующих комбинацию разнородных металлов. У труб из оцинкованной стали обычно более шероховатая внутренняя поверхность. Альтернативные материалы отличаются меньшим трением и сопротивлением воздушному потоку; в результате при одинаковом диаметре трубы и той же скорости потока падение давления будет меньше. Это даст возможность снизить давление в системе подачи и, соответственно, приведет к экономии энергии.

4.4. Зонирование Во многих случаях нет необходимости держать под давлением одной величины или в одно и то же время все элементы системы сжатого воздуха. Разбив систему на зоны и создавая необходимое давление в каждой изолированной зоне, можно снизить утечки и сэкономить энергию. Это особенно важно для малых расходов во внерабочее время. Неиспользуемые трубопроводы необходимо демонтировать или изолировать, чтобы они не находились под давлением.

4.5. Арматура Чаще всего арматура используется для отключения отвода или секции системы распределения воздуха, но иногда она нужна для регулирования расхода или давления. Шаровым кранам следует отдавать предпочтение, поскольку в полностью открытом положении они практически не вызывают падения давления. Это обусловлено тем, что диаметр сечения крана равен внутреннему диаметру трубы. Легкая в применении рукоятка четко показывает, открыт или закрыт кран. Однако цена на эти краны выше, чем на некоторые другие виды запорной арматуры (например, на запорные задвижки). Запорные задвижки часто применяются благодаря своей низкой цене. Но поскольку диаметр их сечения меньше, чем внутренний диаметр трубы, они дают сужение потока и вызывают падение давления. Кроме того, если они полностью открыты, уплотняющая поверхность может со временем разрушаться, и прокладки перестают быть герметичными. Запорные задвижки часто оставляют частично открытыми, поскольку для перехода от состояния «полностью закрыто» к состоянию «полностью открыто» их необходимо повернуть несколько раз. Сальники часто являются местом утечек.

Воспользуйтесь третьим разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что системы распределения воздуха работают с максимальной эффективностью.

Некоторые другие виды арматуры, такие как поворотная диафрагма, вызывают самое большое падение давления и не рекомендуются к применению в системах сжатого воздуха. Автоматическое изолирование отдельных частей трубопровода с помощью электронно-управляемых клапанов устраняет риск чело­ве­ ческой забывчивости или лени. Если при выключении агрегата од­ но­временно закрывается определенный клапан, то тем самым уст­ ра­­няются все утечки воздуха, связанные с этим агрегатом и отводом тру­бо­провода. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

21

5. КОМПРЕССОРЫ Энергоэффективность любого компрессора зависит от его: конструкции;

u

установки;

u

эксплуатации;

u

техобслуживания.

u

Во многих компрессорах в настоящее время установлены высокоэффективные электродвигатели. Высокоэффективные электродвигатели обеспечивают экономию энергии во всех случаях по сравнению со стандартными электродвигателями. Эффективность компрессоров выше всего при работе с полной нагрузкой. Даже на холостом ходу электро­пот­ ребление компрессоров может достигать 20—70% от уровня потребления при полной нагрузке. Таким обра­ зом, для достижения максимальной эффек­тив­ности работы компрессора необходимо, чтобы его вы­ра­ботка соответствовала потребности в сжатом воздухе.

5.1. Виды компрессоров На рис. 6 схематично показаны основные виды компрессоров, которые в большинстве случаев бывают как со смазкой, так и без нее. Вопросам выбора компрессора посвящен Раздел 5.3. Рис. 6. Основные виды компрессоров Компрессоры

Турбокомпрессоры

Центробежные

Спиральные

Объемные

Осевые

Пластинчатые

Водокольцевые

С открытым поршнем

22

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Ротационные

Двухвинтовые

Крейцкопфный

Поршневые

Воздуходувки Рутса

Диафрагменные

Свободнопоршневые

5.2. Повышение эффективности работы компрессоров Расположение и установка компрессора

обратите внимание Снижение температуры воздуха, поступающего в воздухозаборник, на 4оС приводит к тому, что на комп­ рессор поступает более сухой воздух с более высокой плот­ ностью, что повышает эффек­ тивность работы компрессора приблизительно на 1%.

Компрессоры должны находиться в сухом, чистом, прохладном и хорошо вентилируемом помещении. Для сжатия теплого и влажного воздуха требуется не только больше энергии, но и дополнительное осушение, чтобы влага не стала причиной коррозии труб и других проблем с оборудованием. Возможно, потребуется принудительная вентиляция в компрессорном помещении для отведения теплоты. Воздухозаборник помещения компрессорной станции должен, по возможности, располагаться на стене, ориентированной на север, или, по крайней мере, в затененном месте и иметь решетку для защиты от посторонних предметов. Необходимо отфильтровывать пыль и грязь из подаваемого воздуха, чтобы минимизировать износ и избежать повреждений системы сжатого воздуха. Следует регулярно проверять фильтры воздухо­ заборника и заменять их до того, как падение давления на них станет значительным.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

23

Техобслуживание и модернизация компрессора При нерегулярном сервисном обслуживании производство сжатого воздуха компрессором падает более чем на 10%. Поэтому в процессе сервисного обслуживания необходимо осуществлять следующие действия: убедитесь, что вокруг компрессора достаточно места для осуществления сервисных операций;

u

по мере необходимости заменяйте фильтр воздухозаборника и регулярно проверяйте воздухозаборное отверстие, чтобы убедиться, что оно не засорилось;

u

убедитесь, что охладители содержатся в чистоте;

u

удостоверьтесь, что техобслуживание осуществляется только обученным персоналом в соответствии с требованиями стандартов к работе компрессоров;

u

замените электродвигатели старых моделей компрессоров высокоэффективными электродвигателями для достижения значительной экономии энергии.

u

Утилизация теплоты Одной из ключевых возможностей снижения затрат является использование (утилизация) «лишней» теплоты, произведенной компрессором, в полезных целях. Только 10% электроэнергии, потребляемой компрессором, трансформируется в энергию сжатого воздуха. Остальные 90% обычно превращаются в ненужную теплоту. Хорошо спроектированная теплоутилизационная установка может использовать более 80% этой теплоты на нагрев воздуха или воды. Несмотря на то, что компрессоры можно приобрести в комплекте с теплоутилизационным набором, дополнительная покупка такой системы также обычно бывает хорошим вложением средств. Наилучших сроков окупаемости можно достичь в том случае, если система сжатого воздуха и теплоутилизационная установка проектируются как составные части предприятия. Например, если теплота будет использоваться на цели отопления, оптимально будет учесть это в проекте отопительной системы. Типовые области применения нагреваемого воздуха включают: отопление (например, складских или производственных помещений);

u

предварительный нагрев воздуха, подаваемого в котлы.

u

Типовые области применения нагреваемой воды включают: предварительный нагрев питательной воды для котлов;

u

предварительный нагрев технологической воды (например, для мойки бутылок);

u

нагрев воды для хозяйственно-бытовых нужд.

u

24

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Оценивать потенциальную экономию от утилизации вторичной теплоты следует с аккуратностью, поскольку эта экономия в большой степени зависит от того, может ли компрессор вырабатывать достаточно теплоты в нужное время. Более того, каждый компрессор проектируется в расчете на оптимальный диапазон рабочих температур. Теплоутилизационная система не должна допустить переохлаждения компрессора, поскольку это приведет к ненужной нагрузке на него.

Смазочные вещества Синтетические масла могут снизить уровень трения на 8%, продлить межсервисные интервалы и способствовать образованию более экологичного, биологически разлагаемого конденсата. Следует проконсультироваться с производителем компрессора, если планируется замена смазочного масла.

5.3. Выбор компрессора Поскольку каждая установка является уникальной по своей конструкции и цели применения, не существует единого решения в отношении выбора компрессора. Приложение Б содержит два набора вопросов, на которые нужно ответить при выборе компрессора — вопросы, которые потребители должны задать себе, и вопросы, которые они должны задать производителям. Решение о том, какой компрессор больше всего подходит для конкретного применения, должно основываться на ряде факторов, главными из которых являются следующие: уровень качества воздуха, необходимый для конкретного применения / технологии (например, есть ли необходимость в сжатом воздухе, не содержащем масла);

u

требуемые расход воздуха и давление;

u

имеющееся финансирование и последующие эксплуатационные затраты.

u

В типовых промышленных системах, работающих с давлением от 6 до 10 бар обычно используются винтовые, пластинчатые или поршневые компрессоры. Центробежные компрессоры, как правило, применяются в системах с большими расходами.

5.4. Регулирование работы компрессора Компрессоры могут комплектоваться собственной системой регулирования производства сжатого воздуха в соответствии с потребностью в нем. Такие системы включают: регулирование включением / выключением. Эта функция обычно присутствует только в очень небольших установках (как правило, в поршневых компрессорах) в силу наличия ограничений по запуску и остановке больших электродвигателей;

u

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

25

дроссельное (плавное) регулирование. Эта опция, как правило, присутствует только в одноступенчатых винтовых и пластинчатых установках, работающих с нагрузкой свыше 70%;

u

регулирование нагрузки / холостой ход. Эту функцию иногда называют «автоматический» контроль; она часто применяется в одноступенчатых винтовых и пластинчатых компрессорах. В более крупных поршневых установках (двухступенчатых компрессорах двойного действия) применяется трехступенчатое регулирование: полная нагрузка, половинная нагрузка и холостой ход;

u

регулирование скорости вращения. Эта система регулирует производство сжатого воздуха путем изменения скорости электродвигателя и обычно присутствует в винтовых и пластинчатых установках с впрыском масла. Она может быть установлена на уже действующие компрессоры, но предварительно рекомендуется проконсультироваться с производителем. Давление в системе может поддерживаться с высокой точностью, поскольку компрессор производит только требуемое количество воздуха. Этот вид регулирования может обеспечивать значительную экономию энергии, но только при условии, что потребность в сжатом воздухе подвержена колебаниям. Электропотребление компрессора, работающего с полной нагрузкой, возрастет при установке регулируемого электропривода;

u

регулирование центробежного компрессора. Регулирование работы этих установок является более сложной задачей, так как их эффективность зависит от температуры на входе и барометрического давления. В целом, дросселирование используется для уменьшения выработки до уровня приблизительно 80% от производительности, ниже которого расход снижается путем постепенного увеличения сброса сжатого воздуха в атмосферу. Использование направляющих лопаток на впуске дает преимущества в плане повышения эффективности по сравнению с обычным дроссельным устройством.

u

26

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

5.5. Регулирование работы нескольких компрессоров Каждый компрессор всегда комплектуется каким-либо регулирующим оборудованием. Однако при одновременной установке двух и более компрессоров открываются новые возможности достижения экономии. Работа более старых моделей компрессоров регулируется переключателями давления. Принцип их работы основан на переключении компрессора на режим холостого хода при достижении верхнего предустановленного значения давления. В силу недостаточной чувствительности этого вида регулирующего оборудования верхнее значение давления в установке с параллельно соединенными компрессорами может на 1,5 бар (150 кПа) превышать величину требуемого давления в системе. Следует отказаться от этих простых переключателей давления и по возможности заменить их более эффективными электронными устройствами. Современные электронные регуляторы давления позволяют достичь гораздо большей экономии двумя способами: поддержание давления в значительно более узком диапазоне значений. Это происходит благодаря постоянному мониторингу давления с помощью точного датчика, позволяющего прогнозировать момент включения и отключения компрессора в зависимости от скорости изменения давления в системе. Диапазон давления можно поддерживать с точностью до 0,2 бар (20 кПа);

u

выбор наилучшей комбинации компрессоров для удовлетворения потребности в сжатом воздухе. Это особенно эффективно при использовании комбинации установок с регулируемым и нерегулируемым электроприводом, что позволяет минимизировать время холостого хода и частичной загрузки компрессоров.

u

обратите внимание Каждые 0,5 бар снижения падения давления, в среднем, приводят к экономии 3% электро­энергии, потреб­ляе­мой компрес­сорами.

Для упрощения сервисного обслуживания компрессоры могут включаться последовательно с целью уравнивания числа часов работы. Большинство производителей предлагают системные регулирующие устройства, которые могут контролировать не только произведенные ими установки, но и комбинации других видов оборудования. Воспользуйтесь четвертым разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что компрессоры эксплуатируются и регулируются с максимальной эффективностью.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

27

6. Аккумулирование Аккумулирование воздуха — это еще одна функция хорошо регулируемой системы. Определение объемов хранения воздуха должно производиться не изолированно, а как часть всесторонней стратегии повышения эффективности системы сжатого воздуха. Практически во всех промышленных установках потребность в сжатом воздухе подвержена колебаниям. Поэтому аккумулирование воздуха необходимо для поддержания баланса между потребностями системы, производительностью компрессорной станции и системой регулирования. Задача ресивера заключается в том, чтобы: служить резервуаром, который может обеспечить импульсное потребление сжатого воздуха;

u

поддерживать более стабильное давление в системе;

u

предотвратить слишком частое включение рабочих циклов компрессора.

u

Таким образом, ресивер сжатого воздуха действует как маховик или водохранилище за плотиной гидроэлектростанции.

6.1. Выбор размера ресивера Правильный выбор размера ресивера очень важен, поскольку он непосредственно влияет на общий уровень надежности и эффективности системы сжатого воздуха.

обратите внимание Размер ресивера сжатого воздуха (в литрах) должен равняться, по меньшей мере, 6-10-кратной выработке воздуха компрессором (в л/сек).

28

Размер ресивера зависит от масштаба колебаний потребления сжатого воздуха. В большинстве случаев правильно подобранный ресивер может покрывать спрос в периоды пикового потребления и снова наполняться, когда потребление снижается. Эта функция позволяет подбирать производительность компрессора, ориентируясь на среднее, а не на максимальное потребление. В некоторых случаях, когда колебания спроса очень велики, проблема может быть решена путем установки дополнительного небольшого компрессора, который включается при необходимости. Существует ряд формул для расчета требуемого размера ресиверов сжатого воздуха. Однако для целей приблизительного планирования есть эмпирическое правило, принимающее в расчет производительность компрессора(ов) и структуру спроса.

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Также стоит обратить внимание на следующее: для оптимальной эксплуатации размер ресивера должен быть рассчитан на максимальное ожидаемое пиковое потребление.

u

слишком малый размер ресивера заставит компрессор часто запускать рабочий цикл в ответ на небольшие колебания давления.

u

ресивер слишком большого размера стоит дороже и будет накапливать больше воздуха, но заставит компрессор работать с нагрузкой более длительное время для наполнения резервуара. При этом компрессору понадобится больше времени на охлаждение, прежде чем он снова сможет работать с нагрузкой.

u

объем сетей часто является значительным, но не учитывается в расчетах.

u

эффективная система контроля гарантирует, что объем ресивера сжатого воздуха обеспечивает баланс между потреблением системы и производительностью компрессора.

u

6.2. Дополнительные местные ресиверы сжатого воздуха для импульсного потребления Для оптимальной работы размер ресивера должен подбираться с таким расчетом, чтобы обеспечить самое высокое потребление воздуха в сис­теме. Однако самое высокое потребление воздуха может обус­лов­ ли­ваться каким-либо технологическим процессом или видом обору­ до­вания с большим импульсным потреблением сжатого воздуха. В случаях, когда потребление не постоянно, лучше установить ресивер ближе к такому производственному участку или виду оборудования, чем выбирать главный ресивер большего размера или устанавливать до­пол­нительный компрессор, который будет простаивать большую часть времени. Для принятия решения о необходимости местного (вспомогательного) ресивера сжатого воздуха: оцените общий максимальный необходимый объем для основного ресивера, как описано выше;

u

затем оцените объем ресивера, необходимого для покрытия пикового потребления. Если он превышает 10% объема основного, целесообразно установить местный резервуар.

u

Например, если общая производительность компрессора равна 20 л/ сек, максимальный объем хранилища составляет 200 литров. Если единственный пик потребления составляет 2,5 л/сек, максимальный объем хранилища равен 25 литров. В этом случае рекомендуется установить местный ресивер. Размер любого резервного ресивера зависит от потребления сжатого воздуха в расчете на операцию и допустимого падения давления; его можно оценить по формуле:

Воспользуйтесь четвертым разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что сжатый воздух хранится с мак­си­маль­ ной эффек­тивностью.

Требуемый объем = ресивера

потребление в расчете на операцию (литров воздуха) приемлемое падение давления (бар)

Важно убедиться, что компрессор достаточно производительный, чтобы наполнить ресивер воздухом до исходного уровня давления до наступления следующего периода пикового потребления. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

29

7. ВОЗДУХОПОДГОТОВКА Вспомогательное оборудование для подготовки воздуха также потребляет энергию и поэтому должно рассматриваться с точки зрения потенциальных возможностей энергосбережения. Это оборудование включает воздухоосушители, фильтры и устройства для слива конденсата. Сферы применения сжатого воздуха обусловливают требования к качеству воздуха и, соответственно, способы его очистки. Например, требования к чистоте и сухости воздуха значительно выше для таких процессов, как распыление краски, сборка электроники и фармацевтическое производство, чем в обычном машиностроительном производстве. Процесс удаления влаги начинается в охладителе и ресивере. Однако большинство систем предполагают дополнительную воздухоподготовку. Чем выше требуемый уровень осушения и фильтрации, тем выше энергозатраты. На уровень этих затрат влияют падение давления на фильтрах и воздухоосушителях, электропотребление воздухоосушителей холодильного типа, а также потребление сжатого воздуха или другого энергоносителя на регенерацию воздухоосушителей адсорбционного типа.

обратите внимание Компрессор мощностью 30 кВт и производительностью 5 нм3/ мин с рабочим давлением 7,5 бар «производит» приблизительно 20 литров воды каждые 8 часов.

Однако в высокой степени очистки нуждается лишь часть сжатого воздуха. Значительной экономии средств и энергии можно достичь путем подготовки сжатого воздуха до минимально приемлемого уровня и дальнейшего повышения его качества до желаемого уровня лишь для отдельных целей. Однако не следует приносить в жертву экономии энергии качество продукции и надежность производственного процесса.

7.1. Чистота (качество) воздуха Международный стандарт качества воздуха (ISO 8573.1, пересмотренный в 2001 г.) включает систему классификации для трех основных видов загрязняющих веществ (грязь, вода и масло), присутствующих в любой системе сжатого воздуха. Грязь и масло классифицируются в зависимости от размера и концентрации

30

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

частиц, а содержание воды — в зависимости от давления точки росы (мера влажности воздуха). Разъяснение новой классификации качества воздуха в соответствии с пересмотренным стандартом не входит в задачу данного Руководства. Рекомендуется обсудить требования к качеству воздуха с производителями оборудования или с консультантами, которые должны порекомендовать приемлемое решение на основе стандарта ISO 8573.1.

7.2. Фильтрация Фильтрация необходима для удаления загрязняющих веществ из сжатого воздуха. Фильтры могут устанавливаться перед и после воздухоосушителей, а также в местах потребления сжатого воздуха. Выполняя свою функцию, элементы фильтра постепенно засоряются. Засоренные фильтры: могут вызвать снижение надежности системы;

u

часто приводят к снижению качества выпускаемой продукции;

u

повышают энергопотребление.

u

Необходимо регулярно проверять элементы фильтров в ходе проведения сервисного обслуживания. Во многих фильтрах установлены диагностические датчики, встроенные в корпус, которые регистрируют падение давления в элементах фильтра и показывают, когда наступает время замены. Для сравнения следует измерить падение давления в новом фильтре.

Двойная фильтрация При необходимости использования высокоэффективных фильтров для частиц или жидкостей рекомендуется применять систему двойной фильтрации. Например, фильтр предварительной очистки устанавливается перед высокоэффективным коалесцирующим фильтром для защиты последнего от быстрого засорения. Это способствует экономии энергии и снижению требований к сервисному обслуживанию.

7.3. Осушение По мере того как сжатый воздух выходит из компрессора и охлаждается, водяной пар, содержавшийся в подаваемом воздухе, конденсируется. Эту влагу необходимо удалять из системы сжатого воздуха для предотвращения поломок оборудования и снижения качества выпускаемой продукции. Можно достичь разных степеней осушения. Работа воздухоосушителя оценивается на основе «точки росы», т.е. температуры, при которой водяной пар из воздуха начинает конденсироваться. Например, если «точка росы» равна +3о С при давлении 7 бар, это означает, что влага, содержащаяся в воздухе, не начнет конденсироваться, пока температура воздуха не опустится ниже +3о С. Среди основных видов воздухоосушителей можно назвать:

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

31

воздухоосушители холодильного типа. Они могут обеспечивать точку росы 3о С и применяются во многих стандартных процессах. Существует энергоэффективный вариант этих воздухоосушителей, укомплектованный системой регулирования, которая обеспечивает соответствие нагрузки по охлаждению / осушению с потребностью в сжатом воздухе;

u

мембранные воздухоосушители. Они могут обеспечить более высо­ кую степень осушения, чем воздухоосушители холодильного типа, но если необходимо достичь значительно более низкой точки росы (от –40о С до –100о С), мембранные воздухоосушители ста­но­ вятся менее эффективными, чем воздухоосушители адсорб­цион­ ного типа, описанные ниже. Мембранные воздухо­осуши­тели не следует применять для получения воздуха для дыхания, пос­кольку они могут вызвать кислородное обеднение, если спе­циально не спроектированы таким образом, чтобы этого избежать;

u

обратите внимание Мониторинг состояния резко сокращает эксплуатационные затраты воздухоосушителей адсорбционного типа График регенерационных циклов во многих воздухоосушителях адсорб­цион­ ного типа устанавливается в соот­ветст­ вии с пиковым пот­реб­ле­нием воздуха. Круп­ное фар­ма­цев­тичес­кое пред­прия­тие на 80% сни­зило свои затраты на осу­ше­ ние, уста­но­вив системы ре­гу­ли­ро­ва­ния по мони­то­рингу состояния на воз­ду­хо­ осу­ши­тели ад­сорб­цион­ного типа. Эти сис­темы ре­гулирования поз­во­лили зна­ чи­тельно реже про­во­дить регене­ра­цию влаго­пог­ло­ти­теля, пос­кольку наг­рева­ние влаго­пог­ло­ти­те­ля осу­ществ­ля­лось только при дос­тиже­нии им дос­та­точ­но высо­кой сте­пе­ни влаж­ности.

воздухоосушители адсорбционного типа. Они могут производить практически не содержащий влаги сжатый воздух с точкой росы до –70о С. Пока одна колонна влагопоглотителя находится в работе (осушает воздух), другая проходит регенерацию (т.е. удаление из нее влаги для дальнейшей работы). Воздухоосушители адсорбционного типа делятся на две категории: с нагреванием и без нагревания.

u

Стандартные модели могут прибавить 15—20% к общим затратам на производство сжатого воздуха. Однако появляются более энергоэффективные модели воздухоосушителей адсорбционного типа, как будет показано далее. Система регулирования по мониторингу состояния (регулирование в зависимости от точки росы). Эта система встраивается в воздухоосушители при покупке или может устанавливаться на уже действующие агрегаты. Постоянно контролируя уровень влажности влагопоглотителя, система регулирования следит за тем, чтобы регенерация влагопоглотителя происходила только при достижении им предварительно установленного уровня влажности, а не через одинаковые промежутки времени. Это значительно сокращает потребление электроэнергии на регенерацию влагопоглотителя. Воздухоосушители с продувкой. Воздухоосушители адсорбционного типа без нагревания используют сжатый воздух для осушения (регенерации) влагопоглотителя. Их аналоги с продувкой — гораздо более энергоэффективный тип оборудования: для осушения вместо дорогостоящего сжатого воздуха используется окружающий воздух, нагнетаемый с помощью вакуума или продувки.

Воспользуйтесь пятым разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что очистка воздуха производится с максимальной экономической эффективностью.

32

Сушильные барабаны с влагопоглотителем. Этот тип воздухоосушителей был специально спроектирован для использования в бессмазочных компрессорах и, как правило, представляет собой барабанный ротационный воздухоосушитель. Теплота, вырабатываемая компрессором, используется для регенерации барабана. Таким образом достигается значительная экономия по сравнению с работой обычных воздухоосушителей без нагревания, использующих сжатый воздух.

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

8. СИСТЕМА СБОРА И УДАЛЕНИЯ КОНДЕНСАТА В воздухе, поступающем в компрессор, всегда присутствует водяной пар. С понижением температуры воздуха и/или повышением давления этот пар конденсируется. Конденсат часто бывает загрязнен маслами и твердыми частицами. Весь конденсат необходимо удалять из фильтров, воздухоосушителей и ресиверов сжатого воздуха.

8.1. Сбор конденсата Конденсат собирают с помощью дренажных клапанов (иначе называемых конденсатоуловителями). Они устанавливаются на элементы системы, где будет конденсироваться влага, например, на: концевой охладитель;

u

ресиверы;

u

воздухоосушители;

u

фильтры.

u

Затраты на обслуживание и энергетические затраты существенно различаются для разных видов систем, среди которых можно назвать следующие: системы с управлением по уровню. В этом типе систем слива конденсата установлена интеллектуальная система регулирования, которая обнаруживает и спускает конденсат (только если он при­ сутствует) без потерь дорогостоящего сжатого воздуха. Эти системы надежны и почти не нуждаются в техническом обслуживании;

u

системы с таймером. Эти системы нуждаются в частой корректировке установок таймера для учета изменяющихся условий работы и нагрузки системы. При неправильных установках они сбрасывают значительные объемы дорогостоящего сжатого воздуха или не в состоянии удалить весь конденсат, что приводит к попаданию в систему загрязняющих веществ. Частота и продолжительность сброса в системах слива конденсата с таймером варьируется в разных системах;

u

ручные системы слива конденсата. Ручные системы необходимо часто осматривать и опорожнять. В результате их часто оставляют приоткрытыми для сброса конденсата — что одновременно приводит к сбросу дорогостоящего сжатого воздуха. Кроме того, не полностью закрытые вентили способствуют снижению давления в системе, что может негативно отразиться на работе оборудования;

u

механические поплавковые системы слива конденсата. Эти системы весьма чувствительны к грязи и могут заклиниться в открытом положении, постоянно сбрасывая воздух, или в закрытом положении, что приведет к попаданию в систему загрязняющих веществ из конденсата;

u

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

33

дисковые системы слива и конденсатоотводчики. При нормальной работе эти системы постоянно сбрасывают дорого­ стоящий сжатый воздух, даже если нет конденсата. Кроме того, они вызывают эмульгирование конденсата, что затрудняет его отделение.

u

Неэффективные системы слива конденсата являются основной причиной утечек и, соответственно, потерь энергии. Несмотря на низкую продажную цену, ручные системы и системы с таймером очень дорого обходятся в эксплуатации. Рекомендуется провести расчеты затрат за все время службы этих видов оборудования. Электронные системы слива конденсата с управлением по уровню являются самыми эффективными (см. табл. 4). Они также известны как электронные конденсатоуловители.

обратите внимание Влагомаслоотделители значительно снижают затраты на удаление конденсата Система сжатого воздуха с воздухо­осу­ шителем холодильного типа, рабо­тающая 8 тыс. часов в год, еже­годно производила примерно 950 тыс. литров конденсата. После уста­нов­ки влагомаслоотделителя объем маслосодержащей жидкости для утилизации снизился до 430 литров в год. Объем «опасных отходов» резко сократился, что привело к снижению затрат на утилизацию. В дополнение к такой существенной экономии уста­ нов­ка влагомаслоотделителя имела эко­логический эффект, обу­слов­ленный отменой вывоза больших объемов стоков с предприятия.

8.2. Утилизация конденсата Эффективная утилизация конденсата сжатого воздуха на предприятии достигается с помощью влагомаслоотделителя, который является простым, экономичным и экологичным решением. Влагомаслоотделители могут быть встроены в систему сжатого воздуха. Они помогают снизить концентрацию масел в конденсате до допустимого уровня и позволяют безопасно отвести в канализацию до 99,9% всего объема собранного конденсата (многие масловодоотделители непосредственно присоединены к системе водоотведения). Небольшие объемы концентрированного масла собираются в барабанах и могут утилизироваться. Воспользуйтесь пятым разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что сбор и удаление конденсата производится эффективно и с минимальными затратами. Таблица 4. Типичные потери сжатого воздуха и энергии в одном устройстве системы слива конденсата* Тип системы слива конденсата

Электронная система слива конденсата с управлением по уровню

Потери сжатого воздуха (л/сек)

Потери энергии (кВт x ч/ день)

Стоимость потерь энергии (руб. в год)

0

<0,1

<50

1,0

0,41

205

43,3

17,3

8650

Механическая поплавковая система слива конденсата (заклинивание в полностью открытом положении)

4,7

1,89

945

Дисковая система слива и конденсатоотводчики

1,8

0,76

380

Система слива конденсата с таймером (обычная) Ручная система слива конденсата (наполовину открытая)

* При рабочем давлении 7 бар, тарифе 2 руб./кВтч и 250 рабочих днях в год.

Воспользуйтесь пятым разделом в Приложении В, чтобы убедиться, что сбор и удаление конденсата производится эффективно и с минимальными затратами.

34

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

9. ЧТО ДЕЛАТЬ ДАЛЬШЕ Запуск программы энергосбережения в системе сжатого воздуха может быть достаточно сложной задачей, особенно для тех, кто не имеет опыта энергетического менеджмента и/или не знаком с технологиями сжатого воздуха. Тем не менее, системы сжатого воздуха предоставляют разнообразные возможности немедленного достижения экономии энергии путем минимизации нерационального потребления. В качестве первого шага воспользуйтесь алгоритмом снижения затрат в Приложении В, чтобы взять на вооружение системный подход к снижению энергетических издержек в системе сжатого воздуха. Потери и нерациональное использование часто являются следствием того, что на предприятии нет человека, персонально ответственного за работу системы сжатого воздуха. Кроме того, высокий уровень потерь в системах сжатого воздуха часто не осознается, так как потери энергии не видны глазу и не являются опасными. Для повышения экономической эффективности работы системы сжатого воздуха важно назначить ответственного за ее функционирование. Ресурсы для программы повышения эффективности использования энергии могут быть ограничены, и поэтому необходимо расставлять приоритеты. Проведите экспресс-аудит и сделайте начальные оценки собственными силами. Это поможет вовлечь в работу персонал и повысит уровень знаний потребителей сжатого воздуха — важные аспекты повышения эффективности системы, которые будут полезны для последующих обсуждений с поставщиками оборудования и консультантами. Проведение экспресс-аудита и реализация мер по повышению эффективности системы сжатого воздуха будет способствовать не только экономии энергии, но и более безопасной и надежной эксплуатации системы воздухоснабжения.

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

35

Глоссарий

36

Абсолютное давление

Давление, измеряемое по отношению к абсолютному вакууму.

Абсолютное давление = манометрическое давление + атмосферное давление

Концевой охладитель

Теплообменник, снижающий температуру воздуха после компрессора, до того как он попадает в систему

Конденсат

Вода, образующаяся в системе сжатого воздуха из водяного пара вследствие понижения температуры и/или повышения давления

Точка росы

Температура, при которой воздух (при данном давлении) полностью насыщен. В случае дальнейшего понижения температуры или повышения давления водяной пар начнет конденсироваться

Манометрическое давление

Давление, измеряемое по отношению к атмосферному давлению. Манометрическое давление = абсолютное давление – атмосферное давление

Работа без нагрузки

Компрессор работает и потребляет электроэнергию, но не производит сжатый воздух

Компрессор с впрыском масла (со смазкой)

Компрессор, в который впрыскивается масло для смазки и отвода теплоты

Работа с нагрузкой

Компрессор производит сжатый воздух при полной или частичной нагрузке

Компрессорная установка

Самостоятельная установка, состоящая из компрессора, первичного двигателя и различных вспомогательных устройств (например, фильтров и охладителей)

Порядок эксплуатации

Описание, каким образом используется оборудование

Падение давления

Перепад давления между любыми двумя точками в системе

Регулятор давления

Устройство, снижающее давление воздуха и поддерживающее его независимо от изменений давления на входе и расхода на выходе

Первичный двигатель

Агрегат, используемый для привода в действие компрессора (например, электродвигатель)

Таймер холостого хода

Регулятор, отключающий первичный двигатель, после того как компрессор проработал без нагрузки определенное время

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Приложение

А Тест по измерению утечек Оба приведенных ниже метода могут быть использованы, когда система сжатого воздуха функционирует вне рабочих часов предприятия, подаваемый воздух уходит только в утечки и нет потребления на обычное производство или технологический процесс. Если установлены секционирующие задвижки для изолирования отдельных производственных участков, можно провести анализ утечек по различным участкам системы распределения сжатого воздуха. Метод 1 – Хронометраж цикла Для этого метода необходимо знать производительность компрессора.

1. С помощью таймера замерьте время (Т), в течение которого компрессор реально производит сжатый воздух (работа с нагрузкой). Теперь повторите процедуру для времени (t), в течение которого он работает без нагрузки. Повторите замеры в течение, по меньшей мере, четырех рабочих циклов, чтобы получить надежные оценки средних величин. Если компрессор включается и отключается, это сделать несложно. Если же он работает, но при этом включается разгрузочный механизм, необходимо прислушиваться к шуму компрессора для фиксации его перехода от одного состояния к другому.

2. В рабочей документации или в специальной литературе посмотрите данные о производительности компрессора (Q).

3. Для определения уровня утечек (Q утечек), измеряемого в тех же величинах, что и Q (например, л/сек или нм3/мин), воспользуйтесь следующей формулой: Q утечек = Q x T / (T+t) 4. Примечание: альтернативным методом является включение и выключение таймера при достижении максимального и минимального давления по показаниям точного манометра.

Метод 2 – Спад давления Этот метод используется, если производительность компрессора неизвестна.

1. Посчитайте объем системы распределения воздуха (V) в литрах.

2. Убедитесь, что установлен точный манометр.

3. При достижении полного давления в системе распределения отключите компрессор и перекройте вентиль между компрессором и ресивером.

4. Замерьте и запишите время (t) в секундах, в течение которого давление снизится точно на 1 бар.

5. Вычислите уровень утечек (при нормальных условиях) по следующей формуле: Q утечек = V / t (л/сек) 6. Примечание: точность результатов, полученных по этому методу, уменьшается при снижении давления в системе. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

37

Приложение

Б Вопросы при выборе компрессора Вопросы, которые покупатель должен задать себе Давление 1. Какова необходимая мне величина(ы) давления в месте потребления сжатого воздуха?

Давление до 8 бар обычно могут обеспечить поршневые, винтовые, пластинчатые или центробежные компрессоры, в то время как более высокие значения давления исключают возможность использования некоторых стандартных компрессоров.

2. Есть ли необходимость в повсеместно одинаковой величине давления?

Если давление, необходимое для какого-либо процесса, не превышает 2 бар, воздуходувка обычно является более экономически эффективной альтернативой, чем сжатие воздуха до 7 бар с последующей регулировкой до значительно более низких уровней.

3. Каким приблизительно будет перепад давления между компрессором и самым отдаленным местом использования сжатого воздуха?

Причин перепада давления может быть множество, главными из них являются длина / диаметр / конструкция воздухопровода и качество воздухоподготовки. Перепад давления оказывает влияние на уровень давления, который необходимо обеспечить, и энергопотребление системы.

Чистота (качество) воздуха 1. Какова необходимая мне степень чистоты воздуха?

• Нужен ли мне безмасляный (бессмазочный) компрессор?

• Какие фильтры необходимы?

• Нужен ли мне воздухоосушитель? Если да, то какой именно? Безмасляная система все же может нуждаться в дополнительной фильтрации. Высокая степень чистоты воздуха может быть достигнута путем использования различных комбинаций компрессоров, фильтров и воздухоосушителей. Для системы, требующей высокого качества воздуха, необходимо очень внимательно рассчитать затраты за время службы оборудования и риски, связанные с его загрязнением, для всех существующих альтернатив.

2. Есть ли необходимость в повсеместно одинаковой чистоте воздуха?

Если нет, возможно, требуется установить разные компрессоры для разных технологических процессов.

Потребление воздуха 1. Является ли потребление постоянным (базовым)? Если да, каково оно?

38

Изучите структуру потребления. Если есть возможность, проведите аудит силами авторитетной организации, чтобы можно было сравнить работу разных компрессоров или комбинаций компрессоров при одинаковой структуре потребления.

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

2. Имеет ли потребление воздуха одинаковую структуру (напри­мер, снижение нагрузки в ночное время и в выходные дни)?

Уровни импульсного потребления могут обусловливать размер ресивера и компрессоров.

3. Насколько важны требования безопасности при производстве сжатого воздуха (например, взрывоопасные вещества)?

Существуют модели компрессоров, специально предназначенные для работы во взрывоопасном окружении.

Месторасположение и установка 1. Будет ли компрессор установлен в компрессорной или на предприятии, рядом с персоналом? Достаточен ли уровень шумопоглощения в месте установки компрессора, чтобы не беспокоить жителей ближайших домов?

Уровень шума исключает использование некоторых видов компрессоров, а другие должны быть оснащены шумопоглощающими панелями для соответствия требованиям законодательства, регулирующего уровень шума на производстве.

2. Достаточен ли уровень вентиляции в месте установки компрессора?

Если нет, то срок службы компрессора может сократиться вследствие загрязнения, а фильтр воздухозаборника необходимо будет чаще менять. Плохая вентиляция приводит к тому, что в воздухозаборник попадает более теплый воздух, и эффективность работы компрессора снижается.

3. Есть ли возможность утилизации вторичной теплоты компрессора(ов) где-либо на предприятии?

Утилизация вторичной теплоты снижает удельные затраты на производство сжатого воздуха.

4. Есть ли возможность подвести воду для охлаждения?

Вода для охлаждения необходима при работе компрессоров с водяным охлаждением.

5. Какова максимальная мощность электродвигателя, который может быть подключен к электросети в месте установки компрессора?

В зависимости от мощности компрессора, возможно, придется провести модернизацию электросети.

6. Достаточно ли прочны перекрытия, чтобы выдержать вес компрессора, и сможет ли их конструкция предотвратить распространение вибрации?

Если есть вибрация, она может негативно повлиять на работу других видов оборудования, особенно в случае резонанса.

7. Имеется ли грузоподъемное оборудование для установки компрессора? Остается ли достаточно пространства вокруг компрессора для осуществления сервисного обслуживания?

Регулярное техническое обслуживание увеличивает срок службы оборудования и снижает эксплуатационные затраты. Все это оказывается под угрозой, если вокруг компрессора недостаточно места для осуществления технического обслуживания. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

39

8. Оснащен ли компрессор автоматической системой слива конденсата? Или есть ли возможность встроить в него такую систему?

Ручные системы слива конденсата требуют более частого технического обслуживания, и их часто оставляют открытыми, что приводит к утечкам.

9. Есть ли место для установки сепаратора конденсата (для компрессоров с впрыском масла)?

Для компрессоров с впрыском масла рекомендуется установить влагомаслоотделитель для сокращения объема конденсата, подлежащего утилизации.

Вопросы, которые покупатель должен задать поставщику

Цель этих вопросов — сравнить информацию и рекомендации, полученные от разных поставщиков оборудования. Эти вопросы следует использовать в увязке с вопросами из Приложения А.

Кроме того, будет полезно подготовить чертеж установки, включая месторасположение и размер всех соединений.

1. Компрессор какого типа рекомендуется и почему?

2. Какой тип охлаждения он имеет: водяное или воздушное?

– Если водяное, каковы требуемые объем и давление воды для охлаждения и каковы требования к качеству воды?

– Если воздушное, каков расход охлаждающего воздуха и давление вентилятора системы охлаждения компрессора?

3. При заявленном давлении сжатого воздуха, каков нормальный объем воздуха и каково общее потребление мощности на входе компрессорной установки? Внимательно рассмотрите условия: убедитесь, что все значения взяты при одинаковых уровнях барометрического давления, температуры на входе и влажности (общее потребление мощности на входе равно потреблению электроэнергии из сети предприятия).

4. Каково общее потребление мощности компрессора без нагрузки?

5. В случае электродвигателя с регулируемым приводом: каково общее потребление мощности и производство воздуха при заявленном давлении при скорости 75%, 50% и 25%? Каков минимальный расход воздуха и каково допустимое количество включений в час?

6. При каком режиме работы верны заявленные эксплуатационные данные? Насколько они реалистичны? Соответствуют ли они нормальным условиям работы компрессора?

7. Какие смазочные вещества рекомендованы производителем?

8. Для компрессоров с впрыском масла: какое оборудование для сепарации конденсата потребуется?

9. Каковы условия сохранения гарантии на компрессорное оборудование?

40

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Приложение

В Алгоритм снижения затрат 1.

Мониторинг, менеджмент и сервисное обслуживание

1.1

Известна ли годовая величина энергетических затрат на производство сжатого воздуха?

1.2

Если проводятся измерения подачи воздуха, регулярно в течение дня снимайте показания со счетчиков для определения структуры потребления по отношению к производству сжатого воздуха. Следует искать необъяснимые потери при простоях.

1.3

Поставьте вопрос о семидневном аудите с использованием регистраторов данных (можно провести силами поставщика оборудования или консультанта).

1.4

Если на компрессоре установлены счетчики отработанного времени, снимите с них показания несколько раз в течение дня, чтобы оценить потребление. Сравните количество часов работы с нагрузкой с общим временем работы, чтобы оценить время простоя и выяснить, не используется ли больше установок, чем необходимо.

1.5

После окончания рабочего дня: (а) замерьте продолжительность периодов работы с нагрузкой и без нее или (б) отключите компрессоры и замерьте скорость, с которой давление будет постепенно снижаться.

1.6

Соблюдайте график проведения технического обслуживания каждого элемента системы, не только компрессора.

1.7

Знают ли потребители сжатого воздуха о затратах на его производство? Напомните персоналу, что утечки приводят к пустой трате энергии и денег. Запустите программу повышения уровня знаний персонала.

1.8

Для определения падения давления в системе измерьте давление в месте потребления сжатого воздуха и сравните с давлением на выходе из компрессора.

2.

Неправильное использование и потери сжатого воздуха

2.1

Определите места неправильного использования сжатого воздуха. Для некритичных к качеству воздуха видов работ (например, сдувание стружки с оборудования или перемешивание жидкостей в емкостях) не должен использоваться чистый, сухой воздух из централизованной системы.

2.2

Установите воздуходувки там, где есть необходимость в больших объемах воздуха низкого давления, не обязательно осушенного или отфильтрованного.

2.3

Используйте воздуходувки низкого давления для решения соответст­вую­ щего круга задач (например, пневматические ножи, воздушные пики, перемешивание барботированием воздуха, распылительные пульты, извлечение готовой продукции, транспортировка порошковых веществ).

2.4

Установите локальные бустер-компрессоры там, где есть необходимость в небольших объемах воздуха более высокого давления.

2.5

Убедитесь, что пневматические ножи работают с минимальным давлением. Если есть сомнения, проконсультируйтесь с поставщиком оборудования.

2.6

Потребление вакуум-эжектора должно быть ограничено 10% среднего потребления; если оно выше этого значения, следует использовать централизованную вакуумную систему.

2.7

Запустите программу регулярного обнаружения и устранения утечек.

2.8

Проверьте, нет ли утечек в местах трубных соединений и фланцев.

2.9

Проверьте состояние гибких шлангов и шланговых соединений (основные места утечек).

2.10 Установите предохранители в шланги, чтобы в случае внезапной крупной утечки воздуха перекрыть подачу. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

41

2.11 Отключите пневматические системы регулирования, когда производство останавливается.

2.12 Используйте воздуходувки вкупе с таймерами, датчиками и автоматическими приводами для регулирования потока воздуха.

2.13 Используйте энергоэффективные форсунки для подачи воздуха.

2.14 По возможности избегайте использования распылительных пультов. Если все же используете их, убедитесь, что давление не превышает 2 бар.

2.15 Используйте быстроразъемные предохранительные муфты.

2.16 Производите сжатый воздух минимально допустимого давления, и если падение давления в системе превышает 10%, выясните, чем это вызвано.

42

3.

Система распределения сжатого воздуха

3.1

Проверьте общее падение давления в системе от выпуска компрессора до места использования воздуха. Если оно составляет более 10% общего давления на выпуске компрессора, то оно слишком велико. Для компенсации этих потерь энергии требуется более высокое давление на выходе, что приведет к увеличению утечек и росту энергопотребления при той же потребности в сжатом воздухе.

3.2

Проверьте диаметры труб. Если они слишком малы, то это приводит к падению давления в системе и, соответственно, к потерям энергии.

3.3

Изучите схему расположения воздухопровода. Насколько возможно, устраните отводы с резким изменением воздушного потока, миними­зи­ руйте другие ограничения и сократите избыточную длину воздухопровода.

3.4

При замене трубы подумайте об установке трубы с гладкой внутренней поверхностью для снижения давления или выберите стандартную оцинкованную трубу большего диаметра.

3.5

Изолируйте неиспользуемые части системы распределения сжатого воздуха (значительные утечки).

3.6

Установите секционирующую арматуру. Перекрывание может происходить через определенные интервалы времени или быть увязано с работой упаковочной / производственной линии, чтобы определенные производственные участки могли функционировать в нерабочие часы без подачи воздуха в другие цеха предприятия.

3.7

Обратите внимание на количество запорной арматуры в воздухопроводе. Какие производственные участки действительно необходимо перекрывать?

4.

Компрессоры, регулирование и аккумулирование сжатого воздуха

4.1

Отключайте компрессоры, когда нет потребности в сжатом воздухе (но убедитесь, что нет постоянной потребности в нем для какого-либо процесса, который может пострадать).

4.2

Присматривайтесь и прислушивайтесь. Работают ли предохранительные клапаны? Если да, то регулирование функционирует ненормально. Часто ли компрессоры включаются и отключаются?

4.3

Можно ли уменьшить давление на выпуске компрессора? Чем выше требования к давлению на выпуске, тем выше энергопотребление.

4.4

Обеспечьте надлежащее сервисное обслуживание компрессора для достижения максимальной эффективности его работы. Для проведения сервисного обслуживания компрессоров необходим специально обученный персонал.

4.5

В пыльном помещении или при неблагоприятных условиях работы компрессоров следует чаще менять фильтры воздухозаборника.

4.6

Для повышения эффективности работы компрессора используйте источник воздуха с максимально низкой температурой. Снижение температуры воздуха на входе компрессора на 40 С повышает его эффективность на 1%.

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

4.7

Изучите возможности утилизации вторичной теплоты компрессора. Направьте воздух, использованный для охлаждения компрессора, на ближайший производственный участок, где можно получить эффект от предварительного нагрева воздуха.

4.8

Подумайте об установке отдельного компрессора там, где есть необхо­ди­ мость в сжатом воздухе с другим давлением или в другие часы работы.

4.9

Если компрессор работает более пяти лет, подумайте о замене электродвигателя на более эффективную модель. При покупке нового компрессора подумайте о целесообразности приобретения высокоэффективной модели.

4.10 Изучите возможность приобретения компрессора с регулируемым электроприводом.

4.11 Подумайте об эффективных смазочных материалах.

4.12 Изучите размер ресиверов. Если компрессоры часто меняют режим работы с нагрузкой и без нее (циклы), возможно, следует подумать о дополнительном ресивере.

4.13 Изучите месторасположение воздухоприемников (вспомогательный ресивер следует установить поблизости от потребителя с импульсным высоким потреблением сжатого воздуха).

4.14 Установите эффективную систему регулирования на центральные компрессоры. Компьютеризированное регулирование последовательности их включения может сократить время работы каждого компрессора и предотвратить потери воздуха и электроэнергии, обусловленные избыточным давлением и работой без нагрузки.

4.15 Регулируйте давление в месте критического потребления — не обязательно на компрессоре.

5.

Воздухоподготовка и система сбора и удаления конденсата

5.1

Обеспечьте подготовку воздуха до минимально допустимого уровня и затем дополнительную подготовку в месте потребления в случае потребности в воздухе более высокого качества.

5.2

Выясните, как часто происходит замена фильтров. Засорение фильтров вызывает падение давления; замените их в соответствии с рекомендациями производителя или тогда, когда падение давления на фильтре достигает 0,5 бар.

5.3

Установите фильтры предварительной очистки для продления срока службы высокоэффективных фильтров и экономии энергии.

5.4

Выбирайте фильтры, гарантирующие минимальное начальное падение давления и наилучшие эксплуатационные качества.

5.5

Установите регулирование по точке росы для воздухоосушителей адсорбционного типа с целью минимизации электропотребления на регенерацию влагопоглотителя.

5.6

Проведите мониторинг работы воздухоосушителей, чтобы убедиться в надлежащем качестве воздуха.

5.7

При покупке нового воздухоосушителя подумайте о приобретении модели с системой регулирования для экономии энергии.

5.8

Убедитесь, что ручные системы слива конденсата не остаются приоткрытыми, так как в этом случае они являются местом утечки.

5.9

Замените ручные системы слива конденсата и системы с таймером на электронные системы с управлением по уровню.

5.10 Проверьте системы с управлением по уровню; хотя обслуживание им требуется минимальное, они тоже могут засориться.

5.11 Установите влагомаслоотделитель для эффективной очистки и удаления конденсата. Практические рекомендации по повышению эффективности производства

43

Приложение

Г Определение диаметра трубопровода и падения давления Приведенная диаграмма может быть использована для определения падения давления в существующем трубопроводе сжатого воздуха. С ее помощью можно также выбирать диаметр трубопровода. Полученные с помощью диаграммы значения могут быть использованы только для оценочных расчетов.

Длина трубы, м Вспомогательная линия 1

10 20

Расход воздуха, нл/с

Внутренний диаметр, мм Факт. Ном.

500

0.03

400 Рабочее давление (избыточное), бар

5000 3000

0.04

2000

100

200 180

1000 300 400

500

1000

200

1500 2000

5000 A

150 125

80

100

65

50

50

3

0.20 8 10

0.30

15

40 E

40

20

0.09 0.10

2

100

100 90

32

B

30

C

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

0.90 1.00

25

25

44

Падение Вспомогательная давления, бар линия 2

20

20 D

F

1.50 G

Ведущие производители компрессоров, представленные в России Отечественные производители 1. ОАО «Борец» (495) 36397-55, 689-1195 www.borets-compressor.ru, e-mail: tkborets@borets.ru

2. ОАО «Казанькомпрессормаш» 420029, г. Казань, ул. Халитова, 1 (843) 272-2221, 272-2381, 291-7967 www.compressormash.ru, e-mail: info@compressormash.ru

3. ОАО «Компрессорный завод» 350072, Краснодарский край, г. Краснодар, Ростовское шоссе, 14/2 (861) 224-9837, 224-5573 www.kosma.ru

4. ОАО «Пензкомпрессормаш» 440015, г. Пенза, ул. Аустрина,63 (8412) 49-3252, 49-3249 57-9875 www.pkm.ru, e-mail: prommash@pkm.ru

5. ОАО «Экомак»

141006, г. Мытищи Московской обл., Олимпийский пр-т, д. 46, корп. 3 (495) 981-8828, 585-0745 www.ekomak.su, e-mail: info@ekomak.su

Иностранные производители 1. ABAC Group (495) 790-7997, (499) 973-3335, 978-3223 www.abac.ru, e-mail: tools@vnesh.ru

2. ALUP Kompressoren GmbH Москва, Лужнецкая наб. д 2/4 стр. 23б офис. 109 (495) 223-7107, 223-7107 www.alup.ru, e-mail: info@alup.ru

3. AtlasCopco 127015, Москва, ул. Вятская, дом 27, корпус 13 (495) 933-5550, (495) 933-5560 www.atlascopco.ru

4. CompAir 196240, Санкт-Петербург, ул. Кубинская, 75-1 (812) 702-5211, 600-1069 www.compair.com.ru, sales@compair.com.ru

5. Fini Group Санкт-Петербург, пр. Александровской фермы, д. 29, (812) 326-9249, 325-7465, 325-16-96, (904) 640-90-51 www.fini.su, e-mail: fini@fini.su

6. Hertz-Kompressoren GmbH 119270, Москва, Лужнецкая наб., д. 2/4, стр. 16 (495) 648-09-44 e-mail: info@hertz-kompressoren.ru

Практические рекомендации по повышению эффективности производства

45

О Программе IFC по стимулированию инвестиций в энергосбережение Программа по стимулированию инвестиций в энергосбережение действует в России с 2005 года и рассчитана на 5 лет. Деятельность Программы направлена на создание рынка финансирования энергоэффективных проектов российскими банками и лизинговыми компаниями. Про грамма включает в себя инвестиционное направление, консультационную поддержку, а также работу по улучшению законодательной базы и осведомленности в области энергоэффективности. Цены на энергию в России постоянно растут. Несмотря на это, многие промышленные предприятия до сих пор используют энергоемкое оборудование, установленное более двадцати лет назад – 48% всего промышленного оборудования в стране было установлено до 1985 года. Исследование практики энергосбережения 625 предприятий, проведенное в рамках Программы, показало, что потенциал экономии энергозатрат в среднем на 50-70% выше, чем полагают руководители российских предприятий. Причем лишь 24% предприятий обращались в банки и лизинговые компании за финансированием для энергоэффективных проектов. В свою очередь, финансовые институты считают, что такие проекты связаны с более высокими рисками и долгосрочным финансированием. Направления работы программы Программа по стимулированию инвестиций в энергосбережение предлагает консультационную поддержку финансовым институтам, их клиентам и другим участникам рынка по следующим направлениям: l Поддержка

банков и лизинговых компаний при раз работке программ и продуктов, направленных на финансирование энергоэффективных проектов: тренинги и обучение сотрудников, методические материалы и консультации по отдельным сделкам, организация маркетинговых мероприятий, разработка коммуникационной стратегии и рекламных материалов.

l

Консультации технических экспертов при оценке потенциала энергосбережения и выявлении новых возможностей сокращения энергозатрат на предприятии.

l

Сотрудничество с поставщиками энергоэффективного оборудования, развитие эффективного взаимодействия с потенциальными клиентами и финансовыми институтами.

l

Аналитические исследования и отчеты, содержащие экспертный анализ и практические рекомендации по повышению энергоэффективности в России.

l

Повышение общественной осведомленности о проблемах энергосбережения и изменения климата.

l

Совершенствование законодательной базы с целью повышения привлекательности инвестиций в энергосбережение.

Помимо консультационной поддержки, IFC предоставляет российским финансовым институтам долгосрочные кредитные линии для развития в России рынка финансирования проектов, направленных на повышение энергоэффективности. Доноры Программы Программа финансируется Глобальным экологическим фондом, Министерством иностранных дел Финляндии, Датским энергетическим агентством и Министерством труда и экономики Финляндии. Дополнительная информация: www.ifc.org/rsefp

46

Энергоэффективные системы сжатого воздуха

Об IFC IFC, являясь членом Группы Всемирного банка, создает возможности выхода из бедности и улучшения условий жизни людей во всех регионах мира. Мы способствуем устойчивому экономическому росту в развивающихся странах, поддерживая развитие частного сектора, мобилизуя частный капитал и оказывая консультативные услуги и услуги снижения рисков компаниям и правительствам. За 2009 финансовый год IFC инвестировала $14.5 миллиардов, что способствовало притоку капитала в развивающиеся страны во время финансового кризиса. Дополнительная информация: www.ifc.org IFC в России Россия стала акционером и членом IFC в 1993 году. С тех пор IFC инвестировала в России $4,5 миллиарда, в том числе, $1,1 миллиард в виде синдицированных кредитов, в более чем 190 проектов в различных отраслях экономики страны. Инвестиционный портфель IFC в стране составляет $2,2 млрд., что ставит страну на третье место в мире. В России IFC инвестирует во многие важнейшие отрасли: банковский сектор, лизинг, ипотеку, инфраструктуру, горно­добывающую, пищевую, целлюлозно-бумажную промышленность, добычу нефти и газа, стройматериалы, телекоммуникации, информационные технологии, розничную торговлю и здравоохранение.

Photo: Atlas Copco

Программа ifc по стимулированию инвестиций в энергосбережение Руководитель Программы Максим Титов Москва, ул. Большая Молчановка, 36/1 Тел.: +7(495) 411 7555 Факс: +7(495) 411 7572 E-mail: rsefp@ifc.org Специалист по PR и коммуникациям Ольга Страдышева Москва, ул. Большая Молчановка, 36/1 Тел.: +7(495) 411 7555 Факс: +7(495) 411 7572 E-mail: ostradysheva@ifc.org Руководитель Волжского офиса Программы Кристина Турилова Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, 31/9 Тел.: +7(831) 416 0610 Факс: +7(831) 416 0604 E-mail: kturilova@ifc.org Дополнительную информацию о программе можно получить на сайте: www.ifc.org/rsefp