энергоэффективность сжатого воздуха

энергоэффективность сжатого воздуха Энергоэффективность

Высокая стоимость энергоносителей, растущая необходимость экономии на затратах и защиты от климатических изменений несомненно сделали вопрос эффективного использования энергии в промышленности ключевой бизнес-задачей для всех. Сервисы энергосбережения Festo, сертифицированные в соответствии со стандартом DIN EN ISO 11011, – это специализированный набор услуг, позволяющий индивидуально выявлять и оптимально использовать потенциал экономии сжатого воздуха, опираясь на системный подход и принципы устойчивого развития.

Инструмент PreAudit как средство выявления возможностей экономии

энергоэффективность сжатого воздуха

Вы хотите повысить энергоэффективность всей вашей системы подачи сжатого воздуха, но не знаете с чего начать? С инструментом PreAudit вы можете сразу выявить слабые места и точно понимать, какие действия наиболее вероятно приведут к значительной экономии при эксплуатации системы подачи сжатого воздуха.

При работе с PreAudit мы изучаем процессы получения и очистки сжатого воздуха, оцениваем эффективность использования компрессора, анализируем качество сжатого воздуха и измеряем падение давления в системе. В ходе этой проверки мы также проводим стандартное тестирование на предмет выявления утечек и проверяем пневматическую эффективность оборудования. Вы получаете подробный отчет с точно задокументированными данными и техническими рекомендациями в порядке их приоритета.

Энергоэффективность как модульная услуга, основанная на ваших потребностяхСервис энергосбережения Festo является модульным предложением, поэтому он может точно соответствовать вашим конкретным требованиям. Вы выбираете, хотите ли вы воспользоваться преимуществами PreAudit, нужны ли вам только отдельные сервисные модули или полный аудит. Вы ставите цели, а мы адаптируем свои услуги, чтобы их достичь.

Читайте также:  Простое сравнение энергоэффективности: откройте для себя лучших производителей

Модули аудита

энергоэффективность сжатого воздуха

1 Анализ затрат на энергопотребление для получения сжатого воздуха

Получение уникального, достоверного профиля энергопотребления в соответствии со временем работы необходимо для достижения задачи энергоэффективного производства сжатого воздуха. Только после этого можно приступать к оптимизации мощности и времени работы компрессора.

Эта услуга состоит из измерения потребляемой мощности и расхода сжатого воздуха, а также уровня давления и пропускной способности системы. Измерения проводятся во время работы оборудования, независимо от его производителя. В ходе данного мониторинга документируются требования к потребляемой мощности и расходу сжатого воздуха, а также колебания потребления между периодами базовой и пиковой нагрузки в течение нескольких дней. По его завершении вы получите подробный отчет, в котором четко указаны стоимость электроэнергии и ее потребление, выявлены резервы мощности и указана возможная экономия.

энергоэффективность сжатого воздуха

Преимущества для вас:

  • выполнение измерений независимо от марки вашего оборудования;
  • измерения во время работы;
  • прозрачность энергопотребления всей системы;
  • понимание возможностей резервов системы.

2 Анализ качества сжатого воздуха

Качество сжатого воздуха напрямую влияет на эксплуатационные расходы: примеси масла, воды или твердых частиц в сжатом воздухе приводят к ненужному расходу энергии и сокращают срок службы пневматических компонентов. Это также ставит под сомнение надежность технологического процесса, а в худшем случае приводит к внезапной остановке работы оборудования. С другой стороны, оптимально подобранная система сжатого воздуха позволяет сразу же экономить на стоимости электроэнергии.

Этого можно достичь с помощью профессионального анализа качества сжатого воздуха, в ходе которого мы изучаем централизованную и децентрализованную системы подготовки сжатого воздуха, измеряем температуру воздуха, уровень давления и остаточное содержание масла, а также определяем точку росы под давлением. В итоговом отчете содержатся четкие рекомендации по оптимизации качества сжатого воздуха.

энергоэффективность сжатого воздуха

  • обеспечение оптимального качества сжатого воздуха;
  • увеличение срока службы пневматических компонентов;
  • минимизация внезапных простоев производства;
  • направленная адаптация процесса подготовки сжатого воздуха под ваши требования.

3 Измерение величины падения давления

Вопросом распределения сжатого воздуха в системе часто пренебрегают, при этом он во многих случаях является недооцененным фактором, влияющим на стоимость, со значительным потенциалом экономии. Вы можете сэкономить до 8 % энергии при производстве сжатого воздуха, уменьшив давление на 1 бар. Кроме того, стабильный уровень давления является предпосылкой для обеспечения надежности технологических процессов.

Во время измерения падения давления используются датчики для одновременной регистрации профиля давления в нескольких точках системы сжатого воздуха. Мы также определяем диапазон изменения давления и определяем величину падения давления. Вы получите точные данные и четкие рекомендации по возможностям снижения давления в вашей системе.

энергоэффективность сжатого воздуха

  • сокращение затрат благодаря снижению уровня давления;
  • повышение надежности процессов благодаря постоянному уровню давления.

4 Анализ потребления сжатого воздуха

Точное определение величины потребления сжатого воздуха на каждом цикле работы оборудования является ключевым параметром для оценки энергоэффективности; это также основа для правильного планирования и подбора мощности системы подачи сжатого воздуха. Следует избегать перепадов давления, вызванных недостатком мощности, а также неоправданно высоких затрат, связанных с выбором чрезмерно мощного оборудования. Только в ходе фактических измерений показателей потребления можно точно определить, сколько сжатого воздуха потребляет ваше оборудование и насколько велика интенсивность утечки.

Эта услуга заключается в измерении потребления сжатого воздуха и уровня давления в состоянии покоя и во время работы, а также определения средних значений потребления и уровня давления. Вы выясните, где происходит нецелесообразный расход сжатого воздуха и какие имеются возможности для оптимизации.

энергоэффективность сжатого воздуха

  • установление фактического уровня потребления сжатого воздуха каждой единицей оборудования;
  • предотвращение нежелательного падения давления из-за недостаточного объема подачи воздуха;
  • предотвращение излишнего энергопотребления из-за чрезмерного объема подачи воздуха;
  • определение объема потерь сжатого воздуха из-за утечек;
  • расчет оптимального объема подачи сжатого воздуха к оборудованию.

5 Выявление и ликвидация утечек

Утечки в системе сжатого воздуха приводят к значительному расходу энергии и финансовым затратам и может поставить под угрозу надежность технологического процесса. Вот почему выявление, документирование и устранение утечек в системах сжатого воздуха являются важными мерами повышения эффективности эксплуатации оборудования.

В рамках этой услуги мы тщательно проверяем всю вашу систему сжатого воздуха от нагнетательного оборудования до устройств-потребителей, мы обнаруживаем утечки с помощью высокочувствительных ультразвуковых детекторов прямо во время работы оборудования и группируем их в соответствии с их размерами и влиянию на затраты. Мы также составляем подробную документацию, где приводятся варианты оптимизации и список рекомендуемых ремонтных работ в порядке их важности. Отчет будет доступен для вас в режиме онлайн на нашем портале оценки энергосбережения Festo, благодаря ему вы получаете простой и структурированный способ мониторинга устранения утечек. Теперь вы можете наконец узнать все о потерях энергии и выбросах CO2.

энергоэффективность сжатого воздуха

  • остановка производства не требуется;
  • полная информация о потерях энергии и лишних расходах, а также выбросах CO2;
  • выявление утечек с помощью ультразвуковых детекторов;
  • оценка и классификация отдельных утечек;
  • подробный перечень необходимых ремонтных работ, включая запасные части;
  • онлайн-доступ к данным на портале оценки энергосбережения.

6 Анализ работы оборудования с точки зрения эффективности использования энергии

Стабилизируйте выполнение технологических процессов и сокращайте расходы, стратегически проектируя систему сжатого воздуха, соответствующую требованиям завтрашнего дня.

В ходе анализа работы оборудования опытные специалисты по пневматике измеряют параметры расхода, потребления и давления в соответствующих пневматических системах, выявляют непроизводительное использование сжатого воздуха и возможности для оптимизации. Наши эксперты используют данные этого анализа для подготовки конкретных рекомендаций, а также для оценки затрат, экономии и ожидаемого периода амортизации при выполнении оптимизации. Результаты и рекомендации представлены вам в виде подробного отчета. По запросу мы можем выполнить монтаж/модификацию разработанных нами решений.

энергоэффективность сжатого воздуха

  • систематический обзор эффективности пневматической системы;
  • быстрый выбор коммерчески целесообразных и технически осуществимых мер оптимизации;
  • документирование результатов технического анализа систем сжатого воздуха;
  • по запросу – монтаж и ввод в эксплуатацию разработанных нами решений.

Измерение расхода сжатого воздуха в любых условиях является ключом к повышению энергоэффективности систем сжатого воздуха и снижению затрат.

Благодаря передовой технологии неинтрузивный ультразвуковой расходомер серии FLUXUS CA является наилучшим решением в области измерения.

Стационарные или портативные измерительные приборы FLUXUS CA идеально подходят для учета энергопотребления, измерения расхода сжатого воздуха, контроля имеющихся измерительных приборов, обнаружения потенциальных утечек, учета в сетях, а также для контроля эффективности компрессоров.

Так как измерение выполняется снаружи стенки трубы, прибор FLUXUS CA абсолютно не подвержен износу и не нуждается ни в каком техническом обслуживании. Кроме того, благодаря используемому принципу измерения отсутствует риск вторичного загрязнения сжатого воздуха, сама система также не может быть источником риска потенциальных утечек.

Прибор FLUXUS CA выполняет надежные измерения на металлических трубах до 3 бар (пластиковые трубы без ограничения), он очень чувствителен к низкому расходу до 0,01 м/с и может использоваться на трубах размером от DN15 до DN250.

Как стационарные, так и портативные измерительные приборы также доступны в исполнении, одобренном для использования в зоне 2 ATEX/IECEx или в зоне класса I, кат. 2 FM.

Медицинский сжатый воздух

Медицинский сжатый воздух имеет много применений в больнице. Примеры включают вспомогательное дыхание для пациентов и управление хирургическими инструментами. Очень строгие требования предъявляются не только к самому сжатому воздуху, но и к оборудованию, используемому для его производства.

Некоторые важные юридические требования заключаются в следующем:

  • Производственное оборудование должно быть избыточным: если один компрессор выходит из строя, другой должен быть способен удовлетворить весь спрос.
  • Оборудование для кондиционирования также должно быть избыточным.
  • Воздух должен быть чистым, безвкусным и без запаха.
  • Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы техническое обслуживание можно было выполнять без ущерба для избыточности.

С практической точки зрения давление сжатого воздуха является еще одним важным фактором. Для хирургических инструментов, приводимых в движение сжатым воздухом, часто требуется давление около 10 бар.

Поскольку установка сжатого воздуха является сложной и дорогостоящей из-за требований законодательства, во многих случаях весь медицинский сжатый воздух создается на уровне 10 бар, хотя такое высокое давление требуется только для хирургических инструментов.

Поэтому важно понимать, что снижение давления сжатого воздуха на 1 бар дает экономию энергии около 6%.

Технический сжатый воздух

Технический сжатый воздух включает все другие применения, которые не соответствуют самым строгим требованиям к медицинскому сжатому воздуху. Таким образом, он сопоставим со сжатым воздухом, находящимся в промышленности, и используется, среди прочего, для активации элементов управления HVAC (клапанов и жалюзи), для применения в мастерских и хранения контейнеров под давлением.

Температура, требуемая для технического сжатого воздуха, на 5 или 6 бар ниже, чем для медицинского сжатого воздуха. С энергетической точки зрения желательно провести различие между медицинским и техническим сжатым воздухом. На практике, однако, часто случается, что системы не являются отдельными из-за относительно низкого расхода сжатого воздуха и сложности установок сжатого воздуха.

На следующем практическом примере рассматриваются преимущества, которые можно извлечь из разделения систем сжатого воздуха.

Разделение сети сжатого воздуха и использование компрессора с частотным регулированием

Больница в этом случае является учреждением среднего размера, которое использует как медицинский, так и технический сжатый воздух.

Текущая ситуация

Настоящая установка для сжатого воздуха содержит три компрессора по 37 кВт каждый. Эти компрессоры производят весь сжатый воздух без какого-либо разделения на медицинские и технические. Хирургические инструменты требуют давления 11 бар, так что весь сжатый воздух — как медицинский, так и технический — производится при этом давлении. Воздух сушат путем абсорбционной сушки. Компрессоры используют регулировку ON / OFF без какого-либо регулирования частоты. Процент времени при нулевой нагрузке составляет в среднем 45%. При нулевой нагрузке компрессоры не производят никакого сжатого воздуха, но они продолжают потреблять до 25% от их номинальной мощности.

Для целей данного исследования используются следующие показатели потребления:

  • Годовое потребление медицинского сжатого воздуха: 142 000 Нм3 / год
  • Ежегодное потребление технического сжатого воздуха: 820 000 Нм3 / год

Предложение

Разбивая сеть сжатого воздуха на медицинский и технический сжатый воздух, техническая часть может быть изготовлена ​​при более низком давлении 6 бар с более низкими требованиями к качеству. Было также предложено установить еще два компрессора (по одному для каждой сети), с регулированием частоты, что уменьшит потребление нулевой нагрузки до минимума.

Два из настоящих компрессоров должны храниться в качестве резерва для медицинского сжатого воздуха, чтобы обеспечить необходимую избыточность. Третий компрессор должен был использоваться для обеспечения базовой нагрузки для технического сжатого воздуха, причем компрессор с частотным регулированием имел дело с изменениями расхода сжатого воздуха.

Ориентировочная экономия и инвестиции

Экономия была достигнута за счет снижения давления, снижения потребления энергии при нулевой нагрузке и экономии на сушке и очистки технического сжатого воздуха. Экономия рассчитывалась следующим образом:

Снижение давления технического сжатого воздуха:

Ежегодное потребление технического сжатого воздуха:820 000 Нм 3 / год
Удельное потребление энергии при 11 бар:0, 158 кВтч / Нм 3
Удельное потребление энергии при 6 бар:0, 107 кВтч / Нм 3
Экономия энергии достигается за счет снижения давления:42 МВтч / год

Установка компрессоров с регулированием частоты:

Потребление энергии с нулевой нагрузкой в ​​отношении общего потребления:25%
Экономия потребления для сети 11 бар при нулевой нагрузке:5, 5 МВтч / год
Экономия потребления для сети 6 бар при нулевой нагрузке:21, 5 МВтч / год
Общее энергосбережение, достигаемое при частотном регулировании:27 МВтч / год

Экономия на обработке сжатого воздуха:

Общее потребление энергии для сжатого воздуха:152 МВтч / год
Энергопотребление сушки абсорбционного воздуха в процентах от общего потребления энергии сжатым воздухом:25%
Энергопотребление стандартной сушки воздуха в процентах от общего потребления энергии сжатым воздухом:5%
Современное потребление энергии для сушки:30, 5 МВтч / год
Новое потребление энергии для сушки сети 11 бар:5, 6 МВтч / год
Новое потребление энергии для сушки сетки 6 бар:4, 4 МВтч / год
Сохранение энергии20, 5 МВтч / год

Годовая экономия энергии составляет 90 МВт-ч / год или экономия в размере 7200 евро в год. Инвестиции включают покупку двух частотно-регулируемых компрессоров мощностью 12, 5 и 37 кВт соответственно, приобретение сушилки для технического сжатого воздуха и внесение изменений в сеть сжатого воздуха.

Предполагаемая сумма инвестиций составляет 40 000 евро, в результате чего срок окупаемости составляет 5, 5 лет.

Связанные электрические направляющие и изделия

С момента ввода в действие Федерального закона «Об
энергосбережении» технические руководители предприятий все чаще стали
приглашать ведущих производителей оборудования для проведения независимого
обследования своих производств.

С момента ввода в действие Федерального закона «Об энергосбережении» технические руководители предприятий все чаще стали приглашать ведущих производителей оборудования для проведения независимого обследования своих производств. Компания «Атлас Копко» не стала исключением. Некоторые результаты обследований нефтехимических предприятий Башкирии приведены в данной статье.

Каковы характерные черты компрессорной системы нефтехимического предприятия? Как правило, имеется одна или несколько центральных компрессорных станций, связанных пневмомагистралями с установками и производственными цехами. В качестве основного источника сжатого воздуха обычно используются центробежные компрессоры большой мощности, либо система, состоящая из нескольких мощных поршневых компрессоров. Чаще всего используются турбокомпрессоры К250 производства Хабаровского компрессорного завода. Это очень надежные и хорошо зарекомендовавшие себя неприхотливые, почти «неубиваемые» машины. Вместе с тем глубина регулирования производительности и энергоэффективность этих компрессоров, особенно при переменном расходе сжатого воздуха, уже давно не соответствуют современным требованиям. К сожалению, часто встречается сброс большого количества сжатого воздуха в атмосферу (рис.

энергоэффективность сжатого воздуха

В большинстве случаев осушка сжатого воздуха производится адсорбционными осушителями Курганского машиностроительного завода с относительно высоким энергопотреблением и расходом сжатого воздуха на регенерацию (до 18%).

Для обеспечения высокой надежности работы системы используют трех-, четырехкратное резервирование компрессорного оборудования.

На линии воздуха КИП непосредственно перед установками установлены ресиверы с обратным клапаном (см. рис. Запаса сжатого воздуха в ресивере должно хватать для безаварийного завершения производственного процесса (как правило на 60 минут).

Время, на которое хватит сжатого воздуха в ресивере, можно рассчитать следующим образом:

Vраб. = Pраб. абс. x V = (5+1) х 50 = 300 нм³

– количество сжатого воздуха в ресивере при рабочем давлении;

Vмин. = Pмин. абс. x V = (2,5+1) х 50 = 175 нм³

– количество сжатого воздуха в ресивере при минимальном допустимом давлении;

t = (Vраб. абс. –Vмин. абс. ) / Q = (300-175) / 2,5 = 50 мин.

– время, за которое давление в ресивере упадет с рабочего до минимально допустимого уровня при закрытии обратного клапана.

энергоэффективность сжатого воздуха

Согласно регламента установки для обеспечения безаварийного завершения производственного процесса данной установке необходим 1 час. Соответственно в данном случае он обеспечен не будет.

И это еще не все. В случае, если, не дай бог, произойдет авария на подстанции центральной компрессорной, или произойдет прорыв воздухопровода (к примеру «аутсорсинговая» сервисная компания проводила ремонтные работы), давление сжатого воздуха в сети будет снижаться плавно, и обратный клапан гарантированно не закроется. Оператор установки увидит, что давление упало, только тогда, когда оно достигнет минимального уровня, и времени на безаварийное завершение производственного процесса будет еще меньше.

Для обеспечения работоспособности данной схемы, на мой взгляд:

• Необходимо перед ресиверами установить клапаны минимального давления. • Давление открытия клапана установить с учетом:
— Расхода сжатого воздуха в аварийном режиме (регламент);
— Объема имеющегося ресивера. • Если объема имеющегося ресивера недостаточно, необходимо установить ресивер большего размера или «рампу» с локальным компрессором высокого давления. • Следует уточнить существующее качество сжатого воздуха и, если это допустимо, исключить «пароспутник» и теплоизоляцию, так как это дополнительные необоснованные эксплуатационные расходы.

Если клапан минимального давления не установлен или объем ресивера не достаточен, установка, эксплуатация и регулярная перерегистрация огромного количества ресиверов становится бессмысленной тратой средств.

Особое внимание необходимо уделить требованиям к качеству сжатого воздуха. Согласно регламенту большинства НПЗ и ГХЗ воздух КИП должен соответствовать 1-му классу чистоты. Но всегда ли уточняется, какого именно стандарта? На моей практике чаще всего используется стандарт ГОСТ 17433-80 (СТ СЭВ 1704-79):

Табл. Содержание посторонних примесей, мг/м³

Класс

Вода в жидкой фазе

Масло в жидкой фазе

Твердые частицы 

Размер тв. частиц, 
мкм

0

не допускается

не допускается

0,001

0,5

1

не допускается

не допускается

1

5

При этом температура точки росы сжатого воздуха должна быть не менее чем на 10°С ниже минимальной рабочей температуры, но не выше -10°С. Температура окружающего воздуха на территории России от -45°С до +45°С. Соответственно необходимо обеспечить точку росы сжатого воздуха от -55°С до -10°С.

Все чаще и чаще в регламентах особенно по новым установкам используется действующий на сегодня ГОСТ ИСО 8573-1-2005.

Табл. Предельно допустимое число частиц в 1 м³ (размер частиц d, мкм)

Класс

Точка росы
сжатого воздуха

Содержание масел (в фазах аэрозолей,
жидкости и паров), мг/м³

≤ 0,10

0,10 < d ≤ 0,5

0,5<d ≤1,0

1,0 < d ≤ 5,0

0

В соответствии с требованиями пользователя или поставщика оборудования,
но более жесткие, чем для класса 1

1

≤ — 70°С

≤ 0,01

*

100

1

0

Какой на ваш взгляд тип адсорбента из перечисленных ниже подходит для обеспечения первого класса согласно ГОСТ 17433-80 (СТ СЭВ 1704-79)?

№ п. Виды адсорбентов

Тип регенерации

Температура регенерации, °С

Точка росы*, °С

Класс чистоты**

1

Активированный алюминий

холодная

30-50

≤ -40

2

2

Силикагель

горячая

100-150

≤ -40

2

3

Силикагель влагостойкий

горячая

150-200

≤ -40

2

4

Цеалит

горячая

200-350

≤ -40

2

5

Молекулярное сито

горячая / холодная

150-200

≤ -70

1

*   – точка росы сжатого воздуха под давлением; 
** – класс чистоты согласно ГОСТ ИСО 8573-1-2005

Очевидно, что для обеспечения первого класса в обоих случаях необходимо молекулярное сито, которое фактически используется очень редко. Чаще всего используются цеолит и силикагель.

Все это требования к качеству сжатого воздуха согласно регламентирующей документации. Давайте подробнее рассмотрим, какие фактические требования к качеству сжатого воздуха предъявляют конечные потребители на НПЗ и ГХЗ.

К примеру при температуре -20ºС один кубический метр воздуха может содержать влаги не более 0,88 г/м3, соответственно, если в нем влаги менее 0,44 г/м3  его относительная влажность воздуха ниже 50%. Заглянем в таблицу значений содержания влаги при различных температурах воздуха (см. табл.

Табл. Содержание воды в воздухе при различных точках росы

Точка росы, °С

г/м3

Точка росы, °С

г/ма

Точка росы, °С

г/м3

Точка росы, «С

г/м’

+100

588,208

+58

118,199

+16

13,531

-25

0,55

99

569,071

57

113,130

15

12,739

-26

0,51

98

550,375

56

108,200

14

11,987

-27

0,46

97

532,125

55

103,453

13

11,276

-28

0,41

96

514,401

54

98,883

12

10,600

-29

0,37

95

497,209

53

94,483

11

9,961

-30

0,33

94

480,394

52

90,247

10

9,356

-31

0,301

93

464,119

51

86,173

9

8,784

-32

0,271

92

448,308

50

82,257

8

8,243

-33

0,244

91

432,885

49

78,491

7

7,732

-34

0,220

90

417,935

48

74,871

6

7,246

-35

0,198

89

403,380

47

71,395

5

6,790

-36

0,178

88

389,225

46

68,056

4

6,359

-37

0,160

87

375,471

45

64,848

3

5,953

-38

0,144

86

362,124

44

61,772

2

5,570

-39

0,130

85

340,186

43

58,820

1

5,209

-40

0,117

84

336,660

42

55,989

0

4,868

-41

0,104

83

324,469

41

53,274

 

 

-42

0,093

82

311,616

40

50,672

-1

4,487

-43

0,083

81

301,186

39

48,181

-2

4,135

-44

0,075

80

290,017

38

45,593

-3

3,889

-45

0,067

79

279,278

37

43,508

-4

3,513

-46

0,060

78

268,806

36

41,322

-5

3,238

-47

0,054

77

258,827

35

39,286

-6

2,984

-48

0,048

76

248,840

34

37,229

-7

2,751

-49

0,043

75

239,351

33

35,317

-8

2,537

-50

0,038

74

230,142

32

33,490

-9

2,339

-51

0,034

73

221,212

31

31,744

-10

2,156

-52

0,030

72

212,648

30

30,078

-11

1,96

-53

0,027

71

204,286

29

28,488

-12

1,80

-54

0,024

70

196,213

28

26,970

-13

1,65

-55

0,021

69

188,429

27

25,524

-14

1,51

-56

0,019

68

180,855

26

24,143

-15

1,38

-57

0,017

67

173,575

25

22,830

-16

1,27

-58

0,015

66

166,507

24

21,578

-17

1,15

-59

0,013

65

159,654

23

20,386

-18

1,05

-60

0,011

64

153,103

22

19,252

-19

0,96

-65

0,0064

63

146,771

21

18,191

-20

0,88

-70

0,0033

62

140,659

20

17,148

-21

0,80

-75

0,0013

61

134,684

19

16,172

-22

0,73

-80

0,0006

60

129,020

18

15,246

-23

0,66

-85

0,00025

0,44 г/м3 соответствует точке росы примерно -27,5ºС. Разница температур составляет 7,5ºС. Возможно, именно поэтому разработчики ГОСТа 17433-80 указали, что точка росы сжатого воздуха должна быть на 10°С ниже минимальной рабочей температуры. Это проще для понимания и достаточно универсально. Действующий же ГОСТ требует круглый год поддерживать точку росы не выше -70°С, что обеспечит предприятиям наивысшие эксплуатационные затраты.

Если взглянуть на график изменения окружающей температуры в течение года (рис. 3), становиться очевидным, что требования ГОСТ ИСО 8573-1-2005 не отвечают реальным потребностям предприятий.

энергоэффективность сжатого воздуха

Производители современного компрессорного оборудования уже давно поставляют осушители с управлением по фактической точке росы, использование которых позволяет экономить значительные средства.

Стремление во что бы то ни стало, в самые кротчайшие сроки попасть в ВТО приводит к тому, что принимаются несовершенные, порой противоречащие друг другу нормативные документы, исполнение которых ведет к необоснованным затратам или невозможности их исполнения. Но что делать с этим? На опасных производственных объектах всегда должен быть строгий порядок и неукоснительное соблюдение принятых правил. В этом плане предприятия нефтехимического комплекса имеют отличный инструмент – регламенты. По большому счету регламенты пишутся самими предприятиями, и никто им не мешает прописать свои критерии к требованиям по качеству сжатого воздуха, которые в первую очередь обеспечивают промышленную безопасность и, что немаловажно, надежную работу основного технологического оборудования при минимальных эксплуатационных затратах.

Пока я не вижу каких-либо причин, мешающих НПЗ написать свой регламент и утвердить его в соответствующих органах. Это техническая политика предприятия, и оно должно бороться за свои права, за свои прибыли – отсутствие необоснованных затрат.

Еще раз напомню, что сжатый воздух – удобный, безопасный, универсальный и очень дорогой энергоноситель. Он имеет очень широкое применение в нефтехимических предприятиях, и от того, какое он имеет качество, зависит на сколько надежно работает вся регулирующая и контрольно-измерительная аппаратура.

Давайте разберем, как контролируется качество вырабатываемого сжатого воздуха на некоторых предприятиях. Замер точки росы производится следующим образом. Сжатый воздух из центральной сети дросселируется до давления, незначительно превышающего атмосферное, и подается на прибор типа «Байкал». Температура, при которой выпадает туман, принимается «точкой росы». Следует отметить, что в данном случае значение является точкой росы воздуха, приведенного к атмосферному давлению. Для того чтобы получить значение точки росы под давлением необходимо полученное значение умножить на (1 + избыточное рабочее давление в сети) и по полученному значению определить точку росы под давлением.

энергоэффективность сжатого воздуха

Температура при которой выпал туман -40°С (давление 1 бар. абс. Смотрим таблицу 4. При этой температуре воздух содержит 0,117 гр. /м³ влаги. Если этот воздух сжать до рабочего давления 6 бар. изб. = 7 бар. абс. , количество влаги на 1 м³ увеличится в 7 раз. : 0,117 х (6+1) = 0,819 гр. /м³.

Это значение соответствует точке росы под давлением -20,5°С, что не соответствует первому классу чистоты по ГОСТ ИСО 8573-1-2005, а в зимний период и первому классу чистоты по ГОСТ 17433-80.

При замере точки росы приборами данного типа, необходимо обязательно производить перерасчет на соответствующую точку росы под рабочим давлением.

Очень важную роль также играет и время, в которое производится замер точки росы. Вкратце, адсорбционный осушитель работает следующим образом. Две колонны наполнены адсорбентом. В рабочую колонну подается влажный сжатый воздух. Адсорбент впитывает влагу и насыщается, соответственно на выходе из колонны мы получаем осушенный сжатый воздух. После того как колонна насытится сжатый воздух подается во вторую колонну, а первая при этом переходит на регенерацию (т. влага из регенерируемой колонны тем или иным образом удаляется). Следует отметить, что в начале работы колонны сжатый воздух выходит из нее очень сухой. Смотри рисунок ниже точка замера 1 (-90ºС). По мере насыщения колонны влагой точка росы растет и достигает своего максимального значения перед переключением на регенерацию. Для получения основного показателя работы осушителя замер необходимо проводить в наихудшей точке. рисунок ниже точка замера 2. Именно поэтому корректно говорить, что данный осушитель обеспечивает точку росы не выше -20ºС. А то, что в начале работы колонны осушитель обеспечивает точку росы -90ºС, не имеет решающего значения.

Забор сжатого воздуха для анализа точки росы приборами типа «Байкал» необходимо производить в конце основного цикла рабочей колонны (перед началом регенерации второй колонны). Лучше всего проводить два замера — в конце циклов каждой из колонн, так как качество адсорбента в колоннах может отличаться. Замеры точки росы следует проводить минимум раз в месяц.

На некоторых компрессорных станциях используются современные осушители с встроенными, а иногда с пристроенными, индикаторами, непрерывно замеряющими точку росы, но уже под давлением. В этом случае необходимо убедиться, что используемый индикатор имеет сертификат средства измерений и действующее свидетельство о тарировании.

Что же может произойти, если качество сжатого воздуха будет низким? Качество управления технологическим процессом может так же снизиться. В некоторых случаях залитый конденсатом или перемерзший, а в итоге незакрывшийся клапан может привести к серьезной аварии или как минимум потере качества и сырья. Самое печальное, что моменту разбора причин этой аварии конденсат уже испарится, и не в одном отчете вы не найдете, что причиной аварии стало низкое качество сжатого воздуха. Все спишут на человеческий фактор.

Еще немного о финансах. Согласно учетной политике некоторых предприятий, дословно: «сжатый воздух» является побочным продуктом и «калькулирование» затрат на каждой установке не представляется возможным». Оценка затрат производится на примере одного из цехов (как правило производства азота), который не является показательным для остальных. При этом затраты данного предприятия без учета азотного цеха составляют 120-145 млн. рублей в год. На мой взгляд, они достойны дискретного учета.

А пока при существующих на сегодня в России низких тарифах предприятиям выгоднее оплачивать большее количество электроэнергии и газа, чем развивать и внедрять свои энергоэффективные технологии.

Бережно относиться к пока имеющимся и используемым энергоресурсам мы начнем только тогда, когда они будут стоить дорого или очень дорого! Только тогда наконец-то отомрут неприлично энергоемкие производства, и ни к чему будут всякого рода искусственные программы по внедрению инновационных технологий. В этом случае работать эффективно всех заставит Его Величество Российский Рубль.

В статье рассмотрены методы энергосбережения при эксплуатации центробежных компрессоров и нагнетателей на существующих станциях подготовки сжатого воздуха.

Компания «ТокcСофт», г. Москва

энергоэффективность сжатого воздуха

На большинстве промышленных предприятий в условиях текущего экономического состояния и повышения тарифов на электроэнергию сокращение непроизводительных энергетических затрат играет существенную роль. Поскольку доля компрессорных и нагнетательных станций в балансе энергопотребления составляет 25–30 %, а снижение КПД эксплуатируемых центробежных машин за счет износа увеличивает себестоимость сжатого воздуха, снижение затрат при его производстве дает ощутимый экономический эффект.

Обеспечение сжатым воздухом на многих предприятиях производится c помощью центробежных машин типов К-250, К-500 и их модификаций производства завода Дальэнергомаш и Невского завода. Широко используются также и центробежные нагнетатели, когда необходимы большие объемы воздуха при малых значениях давления (например, на станциях аэрации). Это надежные машины, с хорошим запасом прочности и безопасности, простые в обслуживании. При умелом обслуживании и модернизации они могут проработать еще не одно десятилетие.

Снижение энергетических затрат на существующей компрессорной или нагнетательной станции возможно за счет следующих составляющих:

— использование устройств плавного пуска для запуска агрегатов;

— расширение рабочей зоны компрессора за счет снятия ограничения на закрытие дроссельной заслонки в рабочем режиме;

— уменьшение нагрузки на компрессор в режиме холостого хода за счет перевода его в глубокое дросселирование;

— увеличение суммарного КПД станции за счет внедрения группового регулирования давления и производительности;

— прочие составляющие, как: снижение потребления охлаждающей воды, выявление резервов за счет анализа протекания процесса, уменьшение потерь от простоев за счет развитых средств диагностики и т.

Запуск агрегата с использованием системы плавного пуска позволяет значительно снизить пусковые токи двигателей, в сетях с ограниченной мощностью КЗ резко уменьшить провалы напряжения сети при пуске двигателя, существенно снизить электродинамические усилия на обмотки двигателя и ударные механические воздействия на механизмы. Это увеличивает моторесурс агрегата и снижает энергопотребление в момент пуска.

Расширение диапазона регулирования

Область регулирования компрессора на малых расходах ограничивается границей зоны помпажа. При заданном давлении нагнетания нельзя уменьшать расход воздуха через компрессор менее, чем критическое значение, при котором возникает помпаж. Однако положение границы зоны помпажа может существенно меняться в зависимости от состояния атмосферного воздуха (давления, температуры, влажности) и технического состояния компрессора (степень сжатия).

Чтобы обезопасить машину от попадания в помпаж, особенно при быстро меняющихся колебаниях потребления сжатого воздуха, завод-изготовитель и эксплуатирующий персонал устанавливают ограничение, при котором возникновение помпажа на компрессоре невозможно ни при каких условиях. Согласно инструкции завода-изготовителя, дроссельная заслонка компрессора в рабочем режиме не может быть закрыта более чем на 22 градуса, а на некоторых предприятиях угол ее закрытия ограничивают 30 и более градусами. Если потребление сжатого воздуха снижается за границу регулирования производительности, избыток воздуха стравливается в атмосферу через помпажный клапан. Сброс лишнего воздуха в атмосферу – это непроизводительные затраты электроэнергии.

Расширив диапазон регулирования производительности компрессора, можно исключить сброс воздуха в атмосферу при малых расходах и уменьшить энергетические потери.

Зная текущее положение зоны помпажа и рабочей точки компрессора, можно регулировать производительность компрессора таким образом, чтобы при движении рабочей точки в зону малых расходов максимально приблизить рабочую точку к границе зоны помпажа, не открывая помпажный клапан. Запас по производительности относительно границы зоны помпажа определяет новую нижнюю границу регулирования и выбирается в зависимости от скорости движения рабочей точки в сторону уменьшения расхода. Критический угол закрытия дроссельной заслонки при таком регулировании может быть значительно менее, чем 22 градуса. Экономия электроэнергии при расширении зоны регулирования может составлять до 10 % на один агрегат.

Режимом глубокого дросселирования называется такое состояние турбокомпрессора, при котором задвижка нагнетания закрыта, помпажный клапан полностью открыт, дроссельная заслонка закрыта. Всасывание воздуха производится через зазоры дроссельной заслонки. В этом состоянии, когда количество воздуха, перекачиваемого компрессором, минимально, а помпаж еще не наступает, нагрузка на компрессор существенно снижается по сравнению со штатным режимом холостого хода, рекомендуемым заводом-изготовителем.

Глубокое дросселирование также существенно облегчает пуск компрессора. Режим пуска является наиболее тяжелым для компрессора с точки зрения нагрузок на элементы его конструкции. Несмотря на малую продолжительность (около 30 с), пуск оказывает существенное влияние на ресурс агрегата. Связано это прежде всего с высокими пусковыми моментами, которые в два раза превышают номинальные, с прохождением компрессора через зону резонансных механических колебаний и дополнительными нагрузками конструкций при прогреве агрегата. Снижение нагрузки на рабочие колеса компрессора, благодаря глубокому дросселированию, облегчает режим пуска и уменьшает потери ресурса на каждый цикл пуск-останов с 50 до 15 часов.

Внедрение глубокого дросселирования позволяет осуществлять ежедневные пуски и остановы компрессора без потерь ресурса, а экономия для режима холостого хода может составлять от 5 до 60 % на один компрессор.

Существуют два метода группового регулирования производительности компрессоров, работающих на один коллектор.

Первый метод заключается в ступенчатом регулировании производительности, когда один компрессор находится в состоянии регулирования, а остальные либо полностью нагружены, либо полностью разгружены и отключены от магистрали.

При втором методе все компрессоры находятся в состоянии регулирования. Второй метод предпочтителен с точки зрения возможностей экономии энергии. Исследованиями доказано, что в этом случае суммарный КПД группы компрессоров выше, а значит, затраты электроэнергии при том же количестве производимого сжатого воздуха ниже, что позволяет достичь экономии от 3 до 6 % на один компрессор.

Снижение нагрузки на компрессор при расширении его рабочей зоны приводит к снижению расхода охлаждающей воды через воздухоохладители, а в режиме глубокого дросселирования воздухоохладители не требуют охлаждения вообще. Это, в свою очередь, приводит к снижению затрат электроэнергии на привод циркуляционных насосов.

Развитая система управления снижает влияние человеческого фактора на точность управления, ведет архив технологических параметров. Технологический персонал имеет в своем распоряжении инструменты для всестороннего анализа накопленных данных и, исследуя графики изменения параметров в течение длительного времени, имеет возможность делать выводы о техническом состоянии компрессоров и проводить своевременные мероприятия по восстановлению их технических характеристик.

Возможности экономии на производстве

На примере предприятий непрерывного и дискретного цикла возможности экономии за счет модернизации работы компрессорной станции можно представить ниже­описанными способами.

Для предприятий с непрерывным циклом характерны циклические колебания потребления сжатого воздуха в течение суток. Можно выделить несколько пиковых участков максимальной нагрузки на компрессорную станцию, в эти часы для производства необходимого объема сжатого воздуха требуются ресурсы большинства компрессоров, находящихся в работе. Экономия энергии в эти периоды возможна за счет расширения рабочей зоны компрессоров, за счет группового управления и за счет прочих составляющих. Зато в оставшиеся периоды времени нагрузка на компрессорную станцию снижается настолько, что компрессоры становятся невостребованными и могут быть выведены в глубокое дросселирование. Экономия энергии в этом случае возможна за счет режима глубокого дросселирования и за счет прочих составляющих.

Предприятие с дискретным циклом, например машиностроительное, работает, как правило, в две смены с двумя выходными днями в течение недели. Сжатый воздух используется для привода пневмоинструмента и различных исполнительных механизмов в окрасочном, прессовом, штамповочном, кузнечном и других производствах. Потребление сжатого воздуха в течение смены не претерпевает резких изменений и пребывает примерно на одном уровне. В нерабочее время сжатый воздух не потребляется, компрессоры могут быть остановлены. Основная экономия может быть получена в нерабочее время (ночные часы, а также выходные и праздничные дни). При существующем положении дел компрессоры в это время не выключаются, а переводятся в режим холостого хода, поскольку производитель компрессора допускает максимум еженедельные пуски и остановки компрессора. Пуск и остановка компрессора в режиме глубокого дросселирования существенно разгружают компрессор по сравнению со штатным режимом. Затраты ресурса на цикл пуск-остановка в глубоком дросселировании снижаются настолько, что становится возможным осуществлять ежедневные пуски и остановки компрессора.

Мероприятия по достижению экономии

Повышение энергоэффективности требует комплексного подхода и ряда организационно-технических мероприятий, которые подразделяются на две группы: модернизацию механических узлов и внедрение современных средств автоматизации с заменой и установкой дополнительного КИП.

Например, чтобы при внедрении глубокого дросселирования добиться минимума энергопотребления при полностью закрытой дроссельной заслонке, необходимо произвести некоторую модернизацию механических узлов компрессора: минимизировать зазоры дроссельной заслонки, усилить всасывающий патрубок, провести ревизию помпажного клапана. Необходимо также провести общее техническое обследование состояния компрессора на предмет выявления возможных источников потерь энергии за счет изношенности механических деталей. В качестве примера можно привести трубные пучки воздухоохладителей или уплотнения, изношенность которых существенно снижает технические характеристки компрессора, а потери энергии могут существенно превысить эффект, достигнутый от глубокого дросселирования.

Со стороны средств автоматизации:

— для обеспечения глубокого дросселирования необходимы алгоритм ввода компрессора в режим и вывода из него;

— для обеспечения расширения рабочей точки требуется измерять параметры атмосферного воздуха, периодически вычислять положение границы зоны помпажа, скорость и направление движения рабочей точки компрессора, регулировать производительность компрессора для поддержания заданного давления (или расхода) в пределах расширенной рабочей зоны путем изменения положения дроссельной заслонки, а в случае выхода рабочей точки за нижнюю границу рабочей зоны регулирование производить за счет изменения положения помпажного клапана;

— для группового управления производительности необходимо измерять расход воздуха в коллекторе, на который работает группа компрессоров, и реализовать действие алгоритма группового управления. Алгоритм, исходя из измеренного текущего потребления сжатого воздуха, рассчитывает уставки производительности для каждого компрессора в группе, стремясь добиться максимального группового КПД.

При всем при этом требуется надежная помпажная защита, срабатывающая, например, при появлении характерных колебаний нагрузки на двигатель главного привода, а также быстродействующие электроприводы дроссельной заслонки и помпажного клапана. Именно это гарантирует, что внедрение системы управления не уменьшит безопасности и безаварийности работы агрегатов.

Модернизация компрессорной станции и внедрение системы управления ею — процесс финансоемкий, и эти затраты должны быть эффективными. Можно просто заменить устаревшую систему управления (например УКАС или УКАС-АМ) и получить улучшенное управление и снижение числа остановок агрегатов на величину остановок по причине неисправностей в системе управления, а можно не только улучшить управление, но и добиться энергосбережения за счет новых алгоритмов и мероприятий. Причем разница в цене не столь принципиальна, как может показаться. Большую роль при этом играет выбор контроллерной платформы, связанный с предпочтениями конечного заказчика.

Автоматизация компрессорной станции требует комплексного подхода, поскольку только при этом можно добиться оптимальной работы агрегатов. Но даже при внедрении современной системы управления на единичные агрегаты эффект очевиден.

Компания «ТоксСофт» имеет девятилетний опыт автоматизации станций подготовки воздуха среди прочих на Красноярском, Иркутском и Павлодарском алюминиевых заводах, заводе «Уральская Кузница», Ашинском металлургическом комбинате, Донском ГОКе. Обобщив накопленный опыт, мы предлагаем систему ВЕТРОЛ (www. vetrol. ru) как современную и надежную систему управления, представленную на различных контроллерных платформах и реализующую различный функционал — от только регулирования производительности и реализации основных защит и блокировок, так и до полнофункциональных систем управления станцией.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(23)_2009

Кочкин, начальник отдела АСУТП,

Мухин, инженер ИУС,

компания «ТокcСофт», г. Москва,

тел. :(495)628-91-50, (391)237-34-16,

Интересные факты про энергоэффективность пневматических систем

энергоэффективность сжатого воздуха

Сегодня сжатый воздух используется повсеместно в разных индустриях. В связи с постоянным ростом цен на электричество, у многих предприятий промышленности возникают дополнительные финансовые обременения. Но Вы можете значительно сэкономить энергию, если повысите эффективность своей системы сжатого воздуха.

ФАКТЫ О СТОИМОСТИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

  • Выработка сжатого воздуха очень часто оказывается самым дорогостоящим процессом для многих отраслей промышленности.
  • Утечки из застарелых (а порой и абсолютно новых) воздушных систем иногда достигают более 25%!
  • Нередко воздушные системы функционируют под намного более высоким давлением, чем это нужно.
  • Известно, что количество расходов эксплуатации уменьшается на 1%, если повысить давление всего на 0,15 бар.

СОВЕТЫ КАК СЭКОНОМИТЬ ЭНЕРГИЮ

  • Проверьте, отвечает ли требованиям давление воздуха на выходе из компрессора.
  • Если наблюдаются утечки, понизьте давление воздушной системы, это понизит их скорость.
  • Применяйте более низкое допустимое давление в воздушной системе.
  • Понизьте его всего на 1 бар и это даст вам экономию электроэнергии до 10%.
  • Вы можете обогревать здание или воду с помощью выделяемого компрессором тепла.
  • Всегда проверяйте задействован ли запорный клапан и в каком он состоянии, если одна из частей трубопроводов не участвует в работе.
  • Не забывайте о постоянных проверках наличия утечек, для этого лучше использовать ультразвуковые системы. Благодаря регулярным проверкам Вы избежите возникновения неожиданных проблем и сэкономите время и средства.
  • Электромагнитные клапаны позволяют изолировать оборудование, что спасает от возможных утечек в период, когда компрессор находится в нерабочем состоянии.
  • Используйте воздушные фильтры, чтобы пневмомагистрали не забивались и не привели к опасным перепадам давления.

В данной статье мы рассмотрим общие принципы, типы систем накопления и перспективы использования сжатого воздуха как аккумулятора энергии, а также проведём анализ-сравнение с другими источниками энергии.

Накопление энергии сжатого воздуха

Накопление энергии сжатого воздуха – способ накопления энергии, вырабатываемой в один период, для использования в другой период с использованием сжатого воздуха. В хозяйственной деятельности энергия, выработанная в период низкого спроса (внепиковый период) может быть высвобождена для удовлетворения большего спроса (пиковая нагрузка). Малогабаритные системы уже давно используются подобным образом для запуска рудничных локомотивов.

Крупные сооружения вынуждены запасать тепловую энергию, связанную со сжатием воздуха; рассеиваемое тепло понижает энергоэффективность накопителя.

Типы систем

Сжатие воздуха создает тепло, а значит – воздух теплее после сжатия. Расширения забирает тепло. Если не добавлять дополнительное тепло, воздух будет гораздо холоднее после расширения. Если тепло, вырабатываемое при сжатии, можно сохранить и использовать при расширении, КПД накопителя существенно возрастает. Существует три способа взаимодействия НЭСВ с теплом. Накопитель воздуха может быть адиабатическим, диабатическим и изотермическим.

Адиабатический тип

Адиабатический накопитель продолжает хранить тепло, выработанное при сжатии, и возвращает в воздух при его расширении для производства энергии. Эта тема до сих пор исследуется, хоть и не применяется в хозяйственной деятельности (по состоянию на 2015 год), но в рамках немецкого проекта «ADELE» в 2016 году планируется ввести в эксплуатацию демонстрационную версию электростанции (емкость накопителей – 360 МВт/ч).

Теоретический КПД адиабатического накопителя оценивается в 100 % при идеальной изоляции, но на практике КПД возвратно-поступательного движения ожидается на уровне 70 %. Тепло может храниться в твердых телах типа бетона или камня, или, что более вероятно, в жидкости типа горячего масла (около 300 C) или растворов расплавов солей (600 C).

Диабатический накопитель рассеивает большую часть тепла в атмосферу в качестве бросового тепла после сжатия благодаря промежуточным охладителям (приближаясь, таким образом, к изотермическому сжатию); по сути, посредством выброса возобновляемая энергия используется для сжатия. До удаления из накопителя температура сжатого воздуха – индикатор количества накопленной энергии, оставшейся в этом воздухе.

Следовательно, если температура воздуха низка для процесса вторичного использования энергии, воздух стоит сильно прогреть для его расширения в турбине и запуска генератора. Это повторное прогревание можно провести за счет горелки на горящем природном газе (в случае с накопителем для муниципальных нужд) или массы расплавленного металла.

Так как повторное использование энергии зачастую наиболее необходимо при остановке выработки энергии возобновляемыми источниками, для выработки бросового тепла топливо должно быть сожжено. Это уменьшает КПД цикла накопления и повторного использования, и, хоть этот подход относительно прост, сжигание топлива добавляется к стоимости восстановленной электроэнергии и ставит под угрозу выгоды, связанные с большинством возобновляемых источников энергии. Как бы там ни было, это – единственная система, воплощенная в коммерческом масштабе.

Электростанция с НЭСВ «Макинтош» (штат Алабама) требует 2,5 МДж электричества и 1,2 МДж газа с нижней теплотворной способностью на каждый МДж произведенной энергии, соответственно, КПД вторичного использования энергии равен 27 %. Электростанция с комбинированным циклом  «7FA», принадлежащая компании «General Electric» типа «2х1» — одна из самых эффективных работающих газогенераторных установок, использующая 1,85 МДж газа с НТС на 1 МДж выработанной энергии, достигая теплового КПД в 54 %.

Изотермический тип

Способы изотермического сжатия и расширения пытаются поддерживать рабочую температуру за счет постоянного теплообмена с окружающей средой. Это применимо только для малых объемов энергии без  очень эффективных теплообменников. Теоретический КПД изотермического накопителя энергии достигает 100 % при идеальной передаче тепла в окружающую среду. На практике ни один из этих идеальных термодинамических циклов не доступен, так как хотя бы минимальные потери тепла неизбежны.

Околоизотермический тип

Околоизометрическое сжатие (и расширение) – процесс, в котором воздух сжимается в предельной близости с крупной несжимаемой тепловой массой, типа теплопоглощающего и тепловыделяющего материала (ТИТМ) или струи воды. ТИТМ обычно сделан из рядов параллельно расположенных пластин. Когда воздух сжимается, тепло от сжатия быстро передается тепловой массе, таким образом, стабилизируется температура газа. Внешняя охлаждающая система позднее используется для поддержки температуры тепловой массы.

Изотермный КПД компрессора – мера, измеряющая изменения между адиабатическим и изотермическим процессами. Если КПД равен 0 %, он – исключительно адиабатический, при КПД в 100 %, он – исключительно адиабатический. Как правило, КПД околоизотермического процесса оценивается в 90-95 %.

Другие типы

Одна из разработок для изотермического НЭСВ использует выстроенные в ряды поршни высокого, среднего и низкого давления, где после каждой ступени смонтирован гидроструйный насос, который перегоняет воздух из атмосферы через воздухо-воздушный (или воздухо-морской) теплообменник между каждой ступенью расширения. Ранние концепты торпед на сжатом воздухе использовали простой подход, заменяя морскую воду воздухом.

Гидроструйный насос нагревает выхлоп с предшествующей ступени и пропускает этот нагретый воздух на следующую ступень. Этот подход был принят при разработке различных средств на сжатом воздухе типа рудничных локомотивов и трамваев о компании «H. Porter, Inc. здесь тепло от сжатия эффективно храниться в атмосфере (или в море) и возвращается позднее.

Компрессоры и расширители

Сжатие может осуществляться при помощи электрических турбокомпрессоров, а расширение – при помощи «турборасширителей» или авиадвигателей, запускающих электрогенераторы для производства энергии.

Оцените статью
GISEE.ru - Официальный сайт
Добавить комментарий