CC BY
124
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
9. Ведрученко, В. Р. Оптимизация передаточных чисел ступеней редукторов методом множителей Лагранжа / В. Р. Ведрученко ; Омский ин-т инж. ж.-д. транспорта. — Омск, 1987. — 7 с. - Деп. в ВНИИТЭМР 18.02.87, № 259 -Мш. 87.
10. Ведрученко, В. Р. Повышение надежности вспомогательных механических передач теплоэнергетического оборудования / В. Р. Ведрученко. — Тяжелое машиностроение. — 1997. — № 6. — С. 21 — 22.
ВЕДРУЧЕНКО Виктор Родионович, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Теплоэнергетика».
ЖДАНОВ Николай Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика».
ЛАЗАРЕВ Евгений Сергеевич, аспирант кафедры «Теплоэнергетика», инженер ООО «Фаренгейт». Адрес для переписки: [email protected] Статья поступила в редакцию 27.09.13 © В. Р. Ведрученко, Н. В. Жданов, Е. С. Лазарев
УДК 65826 В. Н. ГОРЮНОВ
А. М. ПАРАМОНОВ
Омский государственный технический университет
К ВОПРОСУ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Дан анализ результатов проведенных энергетических обследований систем воз-духоснабжения промышленных предприятий. Предложены способы энергосбережения в системах производства и распределения сжатого воздуха, а также повышения эффективности и надежности работы систем воздухоснабжения.
Ключевые слова: сжатый воздух, система воздухоснабжения, энергосбережение, компрессор, эффективность.
Наряду с основными энергоносителями, такими как котельно-печное топливо, тепловая и электрическая энергии, во многих отраслях промышленности широко используется сжатый воздух. Однако его производство имеет высокую стоимость прежде всего из-за большого удельного расхода электроэнергии. Поэтому актуальной является задача энергосбережения в системах воздухоснабжения.
Это достигается экономией электроэнергии при выработке сжатого воздуха, эффективным использованием компрессоров, уменьшением потерь сжатого воздуха при его транспортировке, рациональным использованием воздуха в производственных целях и другими мероприятиями.
Проведенные энергетические обследования показали, что на большинстве промышленных предприятий технологические схемы воздушных компрессорных станций имеют ряд существенных недостатков и не отвечают требованиям, предъявляемым к современным системам производства сжатого воздуха.
Так, на всасывающих воздухопроводах или отсутствуют воздушные фильтры, или, если они установлены, площадь их фильтрующей поверхности меньше расчетной, а применяемая фильтрующая насадка не имеет масляной пленки (сухая) и не способна задерживать механические примеси, содержащиеся в атмосферном воздухе. Повышенная запыленность всасываемого воздуха приводит к
ускоренному износу элементов компрессора и, как следствие, к увеличению потерь сжатого воздуха, снижению производительности компрессора. Кроме того, при запыленном воздушном фильтре увеличиваются потери давления всасываемого атмосферного воздуха. Следовательно, уменьшается его давление во всасывающем патрубке компрессора. Это вызывает снижение производительности компрессора и увеличение удельного расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха.
Важным условием эффективной работы воздушных компрессоров является периодическая очистка воздушных фильтров от накопившейся пыли (через каждые 300 — 600 часов работы) для того, чтобы их гидравлическое сопротивление не превышало 245 Па.
Промежуточные и концевые воздухоохладители не обеспечивают необходимый по технологическому процессу температурный уровень охлаждения сжатого воздуха.
Из анализа термодинамических потерь и их влияния на энергетическую эффективность работы воздушных компрессоров [1] следует, что недоох-лаждение воздуха в промежуточных воздухоохладителях центробежных компрессоров на каждые 10 °С приводит к снижению их производительности на 1 — 1,5 %, а повышение температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя поршневого компрессора на каждые 6 — 8 °С увели-
чивает расход электроэнергии на сжатие воздуха на 1 %. Недоохлаждение воздуха на компрессорных станциях зачастую достигает 40 — 50 °С (допустимым является величина не более 10—15 °С). Также, из-за существенного увеличения работы сжатия, возникает перегрузка электродвигателя компрессора и преждевременный выход его из строя.
Причин несоблюдения режима охлаждения воздуха в промежуточных и концевых воздухоохладителях может быть несколько: водоохлаждающие устройства оборотной системы водоснабжения воздушной компрессорной станции работают неэффективно и не обеспечивают необходимый температурный режим охлаждения воды; высокая степень загрязнения трубок воздухоохладителей накипью и масляными отложениями и др.
При жесткой воде происходят процессы образования накипи на внутренних поверхностях трубок воздухоохладителя. Толщина слоя накипи может достигать до 10 мм, существенно уменьшая их проходное сечение. Для предотвращения накипеобразова-ния рекомендуется проводить магнитную обработку воды или использовать комплексоны, которые обеспечивают практически полное подавление процессов образования отложений малорастворимых солей. Воздухоохладители следует регулярно очищать от накипи с помощью химико-пневматических или механических методов.
Как известно, наименьшая удельная работа сжатия, т. е. работа сжатия, отнесенная к 1 м3 вырабатываемого сжатого воздуха, достигается при условии оптимального охлаждения воздуха и одинаковой степени его сжатия по ступеням компрессора. Такое положение имеет место при работе двухступенчатого компрессора на номинальном абсолютном давлении 0,9 МПа. Реальное рабочее давление при работе воздушной компрессорной станции составляет 0,5 — 0,8 МПа. Это приводит к нерациональному распределению давления по ступеням и к различным степеням сжатия, что вызывает увеличение удельной работы сжатия компрессора и повышает расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха.
Наиболее выгодная степень повышения давления в первой ступени двухступенчатого компрессора с учетом недоохлаждения воздуха в промежуточном воздухоохладителе определяется по формула [1]: |
где ек — общая степень сжатия компрессора; Тх, Т1 — температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя и на входе в первую ступень компрессора, К; п — показатель политропы сжатия.
Существующие влагомаслоотделители, установленные после компрессоров, не обеспечивают эффективного отделения влаги и масла из сжатого воздуха, так как температура воздуха в них повышенная (выше точки росы) и основная часть влаги и масла находится в парообразном состоянии. Это значительно ухудшает качество сжатого воздуха и приводит к большим потерям воздуха у пневмоприемников из-за вынужденных продувок воздухопроводов, снижая в итоге производительность компрессорной станции. Масло и вода, осаждаясь на внутренних стенках воздухосборников и трубопроводов, могут быть причиной взрыва или пожара.
Большинство промышленных предприятий имеет достаточно разветвленные наружные межцеховые воздухопроводы, проложенные зачастую без соблюдений правил их прокладки. Наличие повышенного количества влаги в сжатом воздухе является причиной выхода из строя воздухопроводов в осенний и весенний периоды из-за их перемерзания после длительных остановок в выходные и праздничные дни. Это приводит к срыву работы потребителей сжатого воздуха, а также к дополнительным затратам и потере ресурсов на отогревание воздухопроводов.
Рациональные режимы производства сжатого воздуха достигаются при соответствии производительности компрессорной станции количеству потребляемого сжатого воздуха пневмоприемниками. Эксплуатация компрессорных установок, подающих сжатый воздух пневмоприемникам с давлением ниже номинального, приводит к снижению их производительности и, соответственно, к увеличению расхода сжатого воздуха.
С повышением давления сжатого воздуха у пневмоприемников выше номинального расход воздуха на утечки увеличивается. Для изменения количества вырабатываемого сжатого воздуха компрессорной станцией в течение смены, суток должны быть предусмотрены устройства и способы регулирования производительности компрессорных установок и в целом компрессорной станции. Автоматизация процессов выработки сжатого воздуха позволит точно выдерживать параметры сжатого воздуха в воздушной сети.
Анализ результатов обследования систем производства сжатого воздуха на промышленных предприятиях свидетельствует о недостаточном уровне эффективного контроля и управления работой компрессорных установок. Существующие компрессорные станции работают неэкономично из-за высоких удельных расходов электрической энергии.
Отсутствие приборов учета количества вырабатываемого сжатого воздуха не позволяет эксплуатационному персоналу эффективно и качественно осуществлять технологический процесс производства сжатого воздуха, проводить анализ техникоэкономических показателей работы компрессорных установок. Зачастую имеет место недостаточный уровень профессиональной квалификации инженерно-технического и обслуживающего персонала.
Библиографический список
1. Рыбин, А. И. Экономия электроэнергии при эксплуатации воздушных компрессорных установок / А. И. Рыбин, Д. Г. Закиров. — М. : Энергоатомиздат, 1998. — 126 с.
ГОРЮНОВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий», декан энергетического института. ПАРАМОНОВ Александр Михайлович, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Теплоэнергетика».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 11.10.2013 г.
© В. Н. Горюнов, А. М. Парамонов
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА
