Способы повышения эффективности работы компрессорных станций
В условиях текущего экономического состояния и регулярного повышения тарифов, сокращение затрат на эксплуатацию энергетического оборудования играет огромное значение. В общем балансе энергопотребления предприятия доля затрат, приходящаяся на компрессорные системы, может достигать 30%. При этом, себестоимость вырабатываемого сжатого воздуха повышается не только за счет увеличения расходов на энергоносители. Существенную роль играет снижение КПД эксплуатируемых компрессоров ввиду износа, появления утечек, применения неправильных настроек аппаратов и т.д. Предлагаемые рекомендации в данной статье дадут видимый экономический эффект при внедрении их на производстве.
Что вы узнаете из данной статьи:
- Зачем нужен облегченный пуск компрессоров?
- Глубокое дросселирование – как способ экономии ресурсов компрессорной системы
- Расширение диапазона регулирования производительности
- Как происходит групповое регулирование производительности?
- Как повысить экономию энергоресурсов при использовании компрессорной системы?
1Зачем нужен облегченный пуск компрессоров?
Во время запуска двигатель компрессора преодолевает состояние покоя движущихся компонентов и разницу давления в пневмосети. Как и самих разновидностей компрессоров существует несколько способов облегченного пуска двигателей. Все они предназначены для снижения пусковых токов, величина которых влияет как на сечение питающих энергокабелей и пускателей, так и на срок эксплуатации самого агрегата.
Эти способы следующие:
- Плавный пуск компрессора. Ранее мы писали о том, что такое VSD-технология и когда применение компрессоров VSD имеет смысл. Пусковой ток компрессоров с плавным запуском на 30% меньше, чем у агрегатов со стандартным пуском. Компрессоры с VSD-технологией позволяют экономить на электроэнергии до 35% и на расходе масла. Запуск агрегатов осуществляется при полном давлении в пневмосети, что исключает затраты и время на разгрузку системы.
- Запуск компрессора с частичным включением обмотки. Способ применяем на поршневых компрессорах большой мощности.
- Схема «Звезда-Треугольник». При запуске компрессора двигатель стартует на подключение обмоток по схеме «Звезда», а спустя несколько секунд схема переключается на «Треугольник». Пуск режима «Звезда-Треугольник» чаще всего задействуют для трехфазных двигателей мощностью от 5,5 кВт. Данная схема позволяет снизить пусковой ток до трех раз по отношению к прямому пуску.
- Схема «Звезда-Треугольник» с плавным переключением. При переключении схемы на «Треугольник» выполняется незначительный скачок пускового тока.
- Запуск с байпасом. В винтовых агрегатах байпас является частью системы управления производительностью. Во время старта управляющий золотник находится в режиме минимальной нагрузки, и агрегат запускается на 10-20% max скорости. Байпассная линия в поршневых аппаратах расположена между всасыванием и нагнетанием. Открывается она с помощью клапана при запуске двигателя.
Плавный запуск обеспечивает воздушной системе:
- Возможность использования силовых кабелей меньшего диаметра.
- Снижение нагрузки на питающую сеть компании.
- Длительный срок эксплуатации компрессора и других компонентов пневмосети.
- Исключает удары и перегрузки в воздушной системе.
- Снижение пускового тока в 2-3 раза.
- Экономию эксплуатационных затрат.
- Старт и остановку двигателя, коммутационной аппаратуры на нулевом напряжении, что многократно увеличивает их ресурс.
2Глубокое дросселирование – как способ экономии ресурсов компрессорной системы
Глубокое дросселирование – это режим работы компрессорного аппарата, при котором дроссельная заслонка и задвижка нагнетания полностью закрыты, а помпажный клапан открыт.
При запуске компрессора поступление воздушного потока выполняется через зазоры дроссельной заслонки. В момент, когда в агрегат поступает минимальный объем воздуха, а пульсация (помпаж) еще не происходит, нагрузка на компрессор значительно уменьшается по сравнению со штатным режимом холостого хода.
Режим глубокого дросселирования дает следующие преимущества:
- Облегчает пуск компрессора и снижает нагрузку на рабочие колеса.
- Снижает потери ресурсов на каждый цикл запуск/остановка с 50 до 15 часов.
- Дает экономию на режиме холостого хода 5-60% на один аппарат.
- Снижает расходы при водяном или воздушном охлаждении компрессора.
3Расширение диапазона регулирования производительности
Область управления компрессором при небольшом расходе сжатого воздуха ограничивается зоной помпажа. При определенных значениях рабочего давления в агрегатах невозможно уменьшить потребление газа, ниже минимального уровня, при котором возникают эти пульсации. При этом границы пульсации в компрессорной системе могут изменяться в зависимости от характеристик поступающего воздушного потока (влажность, температура, давление) и технического состояния самого компрессора.
Чтобы защитить компрессор от критических пульсаций, особенно в случае нестабильного потребления сжатого воздуха, диапазон технических параметров ограничивают. Тем самым, риск возникновения помпажа на компрессоре значительно снижается.
Рассмотрим подробнее.
В случае возникновения пульсаций, излишек воздуха выводится в атмосферу через специальный клапан. Такое вынужденное стравливание рабочей среды неизменно вызывает энергозатраты. Если расширить диапазон регулирования производительности аппарата, то можно будет исключить такие выбросы и понизить энергетические потери.
Зная рабочую точку компрессора и диапазон области пульсации воздуха в пневмосети, можно регулировать производительность агрегата. Такая корректировка выполняется для того, чтобы в случае приближения рабочей точки к области снижения потребления газа, максимально приблизить ее к границе зоны помпажа без стравливания лишнего газа в атмосферу.
Наличие резерва по производительности относительно границы области пульсации устанавливает новую нижнюю границу регулирования компрессора. Запас по производительности выбирается в зависимости от скорости движения рабочей точки в сторону снижения потребления воздуха. При таком регулировании угол закрытия дроссельной заслонки может быть установлен менее чем 22 градуса. Соответственно, снижение энергозатрат на один компрессор может составить до 10%.
4Как происходит групповое регулирование производительности?
Отрегулировать производительность нескольких компрессоров, работающих в связке, можно двумя способами.
В первом случае выполняют ступенчатое регулирование производительности, при котором только один агрегат находится в состоянии регулирования. Остальные компрессоры либо полностью разгружены и отключены от пневмосети, либо работают на полную мощность.
Во втором случае все компрессоры в магистрали находятся в состоянии регулирования. Данный метод с точки зрения экономии энергоресурсов более предпочтителен, так как суммарный КПД всех агрегатов достаточно высокий. Соответственно, расходы по электроэнергии при том же объеме производимого газа меньше, что позволяет достичь экономии от 3 до 6 % на один аппарат.
Рассмотрим другие способы увеличения эффективности работы компрессоров:
- Учет технологических параметров компрессорных агрегатов. Ведя учет технических характеристик компрессорной станции можно производить системный анализ накопленных данных, делать выводы относительно производительности и проводить мероприятия по восстановлению параметров. Такие действия помогут сэкономить на энергозатратах до 1%.
- Снижение нагрузки на компрессорный агрегат с одновременным расширением рабочей зоны, позволит сократить расход охлаждающей воды. Такие мероприятия позволят уменьшить затраты электроэнергии на привод циркуляционных насосов с водяным охлаждением.
- В технологических процессах с непрерывным циклом использования сжатого воздуха необходимо выделить участки максимальной и минимальной нагрузки. В часы повышенного расхода сжатого воздуха необходимо использовать ресурсы всех компрессоров. Экономия энергии в этот период возможна за счет расширения рабочей зоны компрессоров, за счет группового управления и за счет прочих составляющих. Тогда как в часы с минимальной нагрузкой, когда многие аппараты простаивают, необходимо включать режим глубокого дросселирования.
- Для предприятий с непостоянным циклом использования сжатого воздуха, например, для окрасочного или кузнечного производства, рекомендуется разгружать компрессоры в нерабочее время. Пуск и остановка компрессора в режиме глубокого дросселирования существенно разгружают компрессор по сравнению со штатным режимом. Затраты на такие мероприятия снижаются настолько, что становится возможным осуществлять ежедневные пуски и остановки компрессора.
5Как повысить экономию энергоресурсов при использовании компрессорной системы?
Повышение эффективности работы энергетического оборудования включает комплекс организационно-технических мероприятий, состоящий из двух больших групп:
- Модернизацию механических узлов.
- Внедрение средств автоматизации процессов с установкой дополнительных устройств КИП.
Рассмотрим подробнее.
Модернизация механических узлов позволяет минимизировать энергопотребление в режиме глубокого дросселирования при полностью закрытой дроссельной заслонки. Для этого необходимо выполнить следующие действия:
- Сократить дроссельные зазоры в заслонке.
- Провести диагностику помпажного клапана.
- Усилить всасывающий патрубок.
- Провести полный технический аудит компрессора и пневмосети на предмет наличия протечек и возможных источников потерь энергии (например, провести ревизию состояния уплотнений, изношенность которых снижает технические параметры агрегата). Энергопотери могут существенно превысить эффект от внедрения режима глубокого дросселирования.
Во втором случае предстоит выполнить следующие действия:
- Для группового управления производительностью нескольких компрессоров потребуется регулярное измерение расхода воздуха в системе. Полученные данные используют в алгоритме расчета уставки производительности каждого агрегата, стремясь к получению максимального группового КПД.
- Потребуется разработка алгоритма ввода и вывода компрессора в режим глубокого дросселирования.
- Провести комплекс мероприятий:
- Измерение параметров входного атмосферного потока с целью расширения рабочей точки.
- Определение границ области пульсации (помпажа).
- Измерение скорости и направления движения рабочей точки компрессора.
- Выполнить регулирование производительности агрегата с целью поддержания заданных параметров рабочего давления.
- Выполнить регулирование изменения положения помпажного клапана в случае выхода рабочей точки за нижнюю границу рабочей зоны.
- Обеспечить надежную помпажную защиту.
Выводы.
Модернизация компрессорной системы потребует финансовых расходов, которые в конечном итоге принесут ощутимую пользу предприятию. При замене устаревшей системы управления, компания получит улучшенное управление технологическим процессом подготовки сжатого воздуха и минимизирует риск остановок компрессора по причине неисправностей компонентов управлении.
Автоматизация воздушной системы требует комплексного подхода, так как только при этом можно добиться оптимальной работы компрессоров и всех компонентов пневмосети. Но даже при внедрении современной системы управления на единичные агрегаты эффект очевиден.
Долговечное и высокоэффективное компрессорное оборудование Dalgakiran
Одним из лучших производителей компрессорного оборудования на данный момент является Dalgakiran. Это турецкая фирма, которая производит компрессорное оборудование по европейским технологиям и не уступает в качестве передовым зарубежным моделям.
Компрессоры поставляются с ременным и прямым приводами, а также оснащены частотным преобразователем, встроенными и наружными осушителями. Большой номенклатурный ряд позволяет закрыть потребность в сжатом воздухе практически для любого предприятия.
Если у вас остались вопросы по внедрению мероприятий, связанных с улучшением работы компрессорных агрегатов, свяжитесь с нашим менеджером одним из способов:
- По телефону: 8 800 555 95 28 (звонок бесплатный)
- По электронной почте: to@novatecs.ru
- Заполнив заявку в нашем онлайн-чате.
Товары
- Комментарии
