Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Премиум-Мастер предоставляет, промышленные воздухоохладители.

ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В КОМПРЕССОРОСТРОЕНИИ

Около 25% всей вырабатываемой электроэнергии затрачивается на привод компрессоров, из них большая часть – на привод воздушных компрессоров. Сжатый воздух является достаточно простым и удобным для транспортирования энергоносителем, без которого сегодня не могут обойтись производственные предприятия самого разнообразного профиля деятельности. Доля затрат электроэнергии на сжатие воздуха в общем потреблении электроэнергии предприятием достигает 25-40% и является едва ли не самой большой из всех составляющих. Отсюда следует, что снижение стоимости сжатого воздуха, а следовательно, уменьшение себестоимости продукции, является задачей первостепенной важности.

В данном докладе рассматриваются вопросы энергосбережения на примере винтовых маслозаполненых компрессоров, однако предлагаемые решения и рекомендации в полной мере приемлемы и для других типов компрессоров. Все основные положения доклада основываются на опыте разработки и эксплуатации ряда винтовых маслозаполненых компрессоров НПАО «ВНИИкомпрессормаш».

Центральным вопросом является комплексный подход к проблеме энергосбережения, заключающийся в следующем. Совершенствование конструкции компрессора необходимо, но даже очень экономичный и надежный компрессор не сможет реализовать всех своих преимуществ, если он эксплуатируется не правильно. Отсюда вытекают два направления:

- повышение эффективности компрессорной установки;

- повышение эффективности эксплуатации компрессорной установки.

Повышение эффективности компрессорной установки производится за счет конструктивных мероприятий:

- применение компрессорного блока с высоким к.п.д.;

- применение эффективных комплектующих узлов (масло- и воздухоохладителей, вентиляторов, фильтров, пневмоаппаратуры);

- оснащение компрессоров эффективной системой регулирования при изменении производительности;

- оснащение системой мягкого пуска электродвигателя.

Эффективность эксплуатации может быть повышена за счет:

- правильного подбора компрессора;

- минимизации эксплуатационных затрат;

- рационального использования компрессоров с точки зрения минимизации непроизводительных потерь воздуха и др.

Ниже излагается подходы к решению выше указанных проблем, принятые в ОАО «НПАО ВНИИкомпрессормаш».

ВНИИкомпрессормаш за период с 1998 по 2001 г.г. разработал типоразмерный ряд винтовых воздушных компрессорных станций и установок и освоил их серийное производство. Ряд охватывает диапазон по производительности от 2,2 до 50 м3/мин при давлении нагнетания 8-10 кгс/см2. в установках применены маслозаполненные винтовые компрессоры производства фирмы GHH-Rand (Германия). Фирма является единственным производителем шлифованных винтовых пар, благодаря чему удалось создать высокоэкономичные компрессорные агрегаты.

Широкий диапазон изменения производительности каждого типоразмера обеспечивается изменением частоты вращения приводного вала за счет изменения передаточного отношения редуктора (подбором шестерен). Для каждого типоразмера существует оптимальное значение производительности и, соответственно, частоты вращения, при котором удельная потребляемая мощность минимальна. Иногда, в целях унификации, компрессоры используют в условиях несколько отличных от оптимальных. Так, например, в установках ВВ-25/8 У3 и ВВ-32/8 У3 использован один и тот же компрессор CF 180 R, оптимальный для производительности 32 м3/мин.

Достаточно много усилий и времени было затрачено на подбор комплектующих изделий для станций и установок, от характеристик которых во многом зависит эффективность и надежность агрегатов. После длительных лабораторных и эксплуатационных испытаний приняты следующие комплектующие изделия и их производители:

фильтры воздушные, масляные и масловоздушные – фирмы «MANN-HUMEL» (Германия) и «Sotras» (Италия);

элементы системы пневморегулирования, фитинги, и др. – фирма «Kamozzi» (Италия);

электродвигатели асинхронные производства г. Н. Каховка и Тирасполь;

воздухо- и маслоохладители – собственного производства;

вентиляторы – фирма «Multiwind» (Дания).

Все компрессоры оснащаются системой регулирования переводом на холостой ход.

Регулирование производится за счет дросселирования воздуха на всасывании. С этой целью на входном патрубке компрессора 1 установлен затвор дисковый 9, рабочий орган которого поворачивается посредством присоединенного пневмодвигателя 10. Номинальная производительность компрессора (25, 32 и 50 м3/мин) выставляется вручную при заводских испытаниях с помощью установленного на затворе маховика со шкалой и фиксируется контргайкой.

С сокращением потребности в сжатом воздухе начинает расти давление нагнетаемого воздуха и при достижении максимальной величины сжатый командный воздух, пройдя через влагоотделитель, воздействует на подпружиненную диафрагму регулятора производительности и сжатый воздух поступает к поворотному пневмодвигателю, давит на его поршень и затвор дисковый закрывается. Если происходит дальнейшее повышение давления нагнетания, то затвор дисковый полностью закрывается. Затвор и сам компрессор по своей конструкции не является полностью герметичным, некоторое количество воздуха продолжает поступать на всасывание и сжимается в компрессоре с обеспечением условий смазки и охлаждения.

При возобновлении потребности в сжатом воздухе давление нагнетания начинает падать и при минимальной величине регулятор производительности закрывается, уменьшается давление на поршень поворотного пневмодвигателя и дисковый затвор открывается, увеличивая производительность компрессора.

Перевод установки на режим холостого хода разгружает приводной электродвигатель, потребление электроэнергии снижается на 40-60 %.

Более выгодным было бы полное отключение привода на период работы на холостом ходу. Однако здесь следует иметь в виду, что электродвигатели допускают ограниченное количество включений в час, которое определяется минимальным временем, необходимым для температурной стабилизации обмоток после каждого пускового перегрева. Количество включений тем меньше, чем больше номинальная мощность двигателя.

Таким образом, наиболее экономичный режим работы винтового компрессора является комбинированным, т.е. складывается из сочетания повторно кратковременного режима «включение-выключение» и условно непрерывного режима с переводом на холостой ход и обратно. Очевидно, что необходимо избегать как чрезмерно долгих фаз холостого хода, так и слишком коротких остановок. Остановить компрессор или перевести на холостой ход – зависит от продолжительности этих фаз. Для оценки возможной длительности фаз и принятия решения служит определенный алгоритм, который запрограммирован в блок микропроцессорной системы управления компрессором. Алгоритм производит обработку входных сигналов от штатных датчиков, выполняет вычислительные и логические операции и формирует командные процедуры на управление установкой. Такими системами оснащены компрессоры ведущих зарубежных фирм. Подобными системами управления на базе контролера «Комконт» оснащаются установки ОАО «НПАО ВНИИкомпрессормаш».

Реализация всех приведенных подходов позволила получить технический уровень компрессорных установок, изготавливаемых на заводе ОАО «ВНИИкомпрессормаш», по своим показателям приближающимся к лучшим мировым образцам.

Второе, не менее важное, направление деятельности – работа с заказчиками по оптимизации использования винтовых компрессоров в каждом конкретном случае применения.

ОАО «НПАО ВНИИкомпрессормаш» в течении ряда лет проводит обследование воздушных компрессорных станций предприятия различных отраслей: металлургической, транспортной, перерабатывающей, горнодобывающей, химической и др. Накопленный большой опыт и фактический материал позволяют сделать некоторые обобщения, характерны для индустрии Украины в целом.

Компрессорные станции предприятий в основном созданы еще в доперестроечные годы с большим запасом «на перспективу» и по сложившемся в настоящее время потребностям явно избыточны.

Повсеместно можно наблюдать законсервированные неиспользуемые компрессорные установки, а иногда даже целые компрессорные цеха. Коэффициент использования компрессорного оборудования в зависимости от объемов производства находится в пределах 0,25…0,5.

Компрессорные станции оснащены, как правило, морально и физически устаревшим оборудованием, техническое состояние которого оставляет желать лучшего. Около 80% от общего количества компрессоров выработали номинальный ресурс до морального и физического износа (15-20 лет). Техническое состояние ухудшено, удельная стоимость сжатого воздуха очень высока.

Сложное компрессорное хозяйство требует больших затрат на содержание эксплуатационного и ремонтного персонала, приобретение запасных частей для компрессоров ряд из которых уже снят с производства.

Господствовавшая ранее концепция концентрации основных и вспомогательных производств привела к созданию протяжонных систем воздухопроводов.

Системы снабжения сжатым воздухом предприятий выполнялись, как правило, с центральной компрессорной станцией. Некоторые потребители воздуха удалены на сотни и даже тысячи метров. В результате в трубопроводах имеют место большие гидравлические потери, конденсатные пробки, течи, и потребители испытывают нехватку воздуха, что лихорадит производство.

Системы воздухопроводов громоздки, с существенными дополнениями и изменениями проектных схем, имеют «тупиковые» и неиспользуемые участки, в которых образуется влага, а в зимнее время – обмерзание, изобилуют свищами, течами, неплотностями арматуры и др. потери воздуха намного превышают нормативные.

В подавляющем большинстве случаев не налажен современный контроль выработки и потребления сжатого воздуха, отсутствуют необходимые средства КИП и А. Баланс сжатого воздуха часто составляется формально, а в лучшем случае, ведется лишь учет вырабатываемого воздуха или потребляемой компрессорной станцией электроэнергии.

Отсутствуют какие либо системы и средства регулирования производства сжатого воздуха. Изменение подачи воздуха осуществляется лишь по давлению в нагнетательном коллекторе либо по указанию диспетчера. Приспособление компрессорной станции к изменяющемуся режиму потребления производится либо включением-выключением агрегатов, либо стравливанием избыточного воздуха в атмосферу, величина которого достигает 50% и более от производительности компрессора – самый неэффективный способ регулирования.

На ряде ведущих предприятий различных отраслей произведена или производится модернизация компрессорных станций и сетей в основном за счет вывода из эксплуатации излишних компрессоров, отключение неиспользованных участков сети и др., наводится порядок в учете выработки и расходования сжатого воздуха, уточняются нормативы потребления. К сожалению, лишь только в отдельных случаях выполняется техническое перевооружение с заменой устаревших компрессоров современными типами, внедрением системы регулирования.

Происходящее в последнее десятилетие разукрупнение предприятий, внедрение энергосберегающих технологий в том числе со снижением потребления сжатого воздуха приводит к тому, что центральные компрессорные станции с развитыми внешними системами воздухопроводов оказываются существенно недогруженными и экономически невыгодными.

Современный подход – в приближении источника сжатого воздуха к месту его потребления, т.е. создание локальных компрессорных станций и систем.

Локальные компрессорные станции максимально приближены к потребителю или группе потребителей. Локальные пневмосистемы – системы воздухообеспечения промышленного предприятия, состоящая из совокупности локальных компрессорных станций.

Идея устройства локальных компрессорных станций не нова, однако, лишь с появлением винтовых компрессоров она обрела новое звучание. Главными факторами являются преимущества винтовых компрессорных установок, мобильность, компактность и простота монтажа. Винтовые установки могут быть легко перевезены, установлены и подключены непосредственно на площадях потребителя в отдельном помещении или пристройке. При этом не требуется специальный пол или фундамент. Из коммуникаций необходимо выполнить кабельный подвод и подключить штуцер нагнетания к нагнетательному воздухопроводу. Затраты на устройство локальной станции минимальны.

При длительной эксплуатации таких станций создается большая экономия затрат за счет:

- отсутствия затрат на ремонт и содержание внешних воздухопроводов;

- отсутствие потерь на утечку воздуха во внешних воздухопроводах;

- отсутствие потерь давления во внешних воздухопроводах;

- повышение потенциальной энергии сжатого воздуха из-за отсутствия охлаждения во внешних трубопроводах.

Подитоживая все сказанное можно утверждать, что только комплексный подход к оптимизации конструкции и условий использования компрессорного оборудования позволяет достичь максимального результата в энергосбережении. Там, где нам удалось реализовать такой подход в полной мере, эксплуатационные расходы на выработку сжатого воздуха сократились в несколько раз.

Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Сумы 2004

Экспертиза

на главную