Analiza spraw | 6 Przyczyny wysokiego zużycia energii przez układ sprężarki powietrza

Obecnie, Zużycie energii przez układ sprężarki powietrza wynosi około 6% ~ 9% całkowitej produkcji energii w kraju. Zajmuje trzecie miejsce pod względem sprzętu o wysokim poborze mocy, po wentylatorach i pompach wodnych. Teraz, energia jest coraz bardziej ograniczona. Oszczędzanie energii jest nieuniknionym tematem w branży sprężarek powietrza. Dlatego, bardzo ważne jest kontrolowanie zużycia energii przez układ sprężarki powietrza.  

Obudowa układu sprężonego powietrza

Obecnie, system sprężonego powietrza zawiera następujące wyposażenie: 5 zestawy sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju i 5 zestawy kombinowanych osuszaczy powietrza z regeneracją ciepła. Ciśnienie projektowe systemu wynosi 1.0 MPa. Maksymalny przepływ powietrza wynosi ok 7300 Nm3/godz. I projektowy punkt rosy osuszacz sprężonego powietrza≤-40 ℃. Zakres ustawień ciśnienia sprężarki powietrza wynosi 0.86 ~ 0.93 MPa. Średnia dawka wynosi ok 3500 Nm3/godz. Punkt rosy osuszacz osuszający do sprężarki wynosi około -60°C. Transportuj je do różnych miejsc lotniczych za pośrednictwem sieci rurociągów. Maksymalny przepływ powietrza dla 1#~5# sprężarek powietrza jest następujący: 1152 Nm3/godz, 1074 Nm3/godz, 1074 Nm3/godz, 1326 Nm3/h i 2760 Nm3/godz. Ponadto, moc znamionowa jest następująca: 110 kW, 112 kW, 112 kW, 132 kW i 250 kW. Pomiędzy nimi, 1# to sprężarka powietrza vsd. A 2#~5# to sprężarki o częstotliwości sieciowej. Znamionowa wydajność powietrza kombinowanej suszarki adsorpcyjnej 1#~4# wynosi 1380 Nm3/godz. Są oceniane na 11.5 kW. Ponadto, pojemność powietrza 5# kombinowana suszarka absorpcyjna 3000 Nm3/godz. Jego moc znamionowa wynosi 26 kW. Obecnie, tryb pracy układu sprężarki powietrza to nadmuch: 5# kompresor powietrza + 2# Lub 3# kompresor powietrza. Pracują trzy kombinowane, regeneracyjne osuszacze powietrza. Inny 2 suszarki są w trybie gotowości. Zużycie energii przez system sprężarki powietrza wynosi około 288100 (kW·h)/miesiąc. Jest to równowartość około 400 (kW·h)/H. Zatem zużycie energii na jednostkę dopływu powietrza wynosi 0.114 (kW·h) /Nm3. Patrz JB/T 50159 “Klasyfikacja energetyczna stacji sprężonego powietrza” osądzać. Wskaźnik zużycia energii jest dopiero trzeci. Wydajność operacyjna jest bardzo niska. Jest zatem sporo miejsca na poprawę wydajności systemu.  

Dlaczego zużycie energii przez układ sprężarki powietrza jest wysokie?

Wysokie zużycie energii przez sprężone powietrze wynika głównie z następujących powodów:

(1) Niewłaściwa kombinacja sprężarek powietrza

Obecnie, kombinacja sprężarki powietrza nie jest rozsądna. Użyj sprężarki częstotliwości o dużym przepływie (5#) ze sprężarką częstotliwościową o małej objętości powietrza (2# Lub 3#). Ponadto, miejsca wykorzystania powietrza są rozproszone. Jest ich więcej niż 20. Oprócz, wykorzystanie powietrza jest nieregularne. Dlatego, całkowite zużycie powietrza ulega znacznym wahaniom. Amplituda przekracza 20%. Ponadto, częste ładowanie i rozładowywanie sprężarki powietrza. Często zdarza się również praca silnika na biegu jałowym. Zużycie energii podczas rozładunku jest wysokie. Stanowi to około 20% ~ 35% zużycia energii przy pełnym obciążeniu układu sprężarki powietrza. Dlatego, wydajność działania jest niska.

(2) Ustawione ciśnienie sprężarki powietrza jest zbyt wysokie

Obecnie, istnieje tylko jedno miejsce wykorzystania powietrza, które wymaga ciśnienia ≥0,8 MPa. Jego wykorzystanie stanowi ok 10% całkowitej. Inne miejsca powietrzne wymagają ciśnienia ≥ 0.70 MPa. Ale terminal scentralizowany dostaw. Dlatego, ustawić zakres ciśnienia wylotowego na 0,86 ~ 0,93 MPa. Pokonaj opór filtra i opór rury. Wreszcie, ciśnienie w terminalu powietrza wynosi ≥ 0.81 MPa. Musimy sprostać wymaganiom wysokiego ciśnienia w obiekcie o małej objętości. Zwiększ ustawione ciśnienie sprężarki powietrza o 0.1 MPa. Jest to wyraźnie nierozsądne.

(3) Zużycie energii przez suszarkę ze sprężarką powietrza jest wysokie

Musimy się upewnić, że punkt rosy spełnia wymagania. Dlatego, system wykorzystuje 5 Suszarki wielofunkcyjne z mikroogrzewaniem do suszenia. Praca osuszacza zużywa dużo powietrza regeneracyjnego. Zużycie powietrza wynosi ok 7%. Dzieje się tak podczas ogrzewania osuszacza i przedmuchu na zimno. W rzeczywistości, jest to zużycie energii przez układ sprężarki powietrza. Plus prąd zużywany przez grzejnik elektryczny. W porównaniu z innymi suszarkami, suszarka wielofunkcyjna zużywa więcej energii. Załóżmy, że punkt rosy sprężonego powietrza wynosi -60°C. Porównanie zużycia energii przez różne suszarki przedstawiono w poniższej tabeli 1. Jako przykład weźmy suszarkę wielofunkcyjną o wydajności powietrza 1380 Nm3/h. Jednostkowe zużycie energii oblicza się jako 0.1(kW·h)/Nm3. Widać to z tabeli 1: Zużycie energii przez suszarkę wielofunkcyjną z mikroogrzewaniem (drugi typ) jest wysoko. To jest o 5 razy większa niż w przypadku tradycyjnej suszarki kombinowanej z regeneracją ciepła odpadowego (trzeci typ). W dodatku, to jest o 10 razy większa niż w przypadku nowego typu połączonej suszarki z regeneracją ciepła odpadowego (piąty typ). Jest tylko niższa niż w przypadku suszarki wielofunkcyjnej bez ogrzewania (pierwszy typ). W układzie sprężarki powietrza, zużycie energii jest większe niż 9%. Pojedyncza jednostka może przekroczyć 12 kW suszarki trzeciego typu. Więc 3 jednostki zużywają więcej niż 36 kW. Obecnie, całkowite zużycie energii przez system sprężarki powietrza wynosi około 400 kW.

(4) Duża strata ciśnienia w układzie sprężonego powietrza

Instalacja sprężonego powietrza była kompletowana partiami. Układ rurociągów jest złożony. Opór rury jest świetny. Poza tym w celu zapewnienia jakości powietrza, zainstalowałem wiele precyzyjnych filtrów. Tam są 20 szt. łącznie. Wewnątrz suszarek znajdują się również filtry. Dlatego, osiąga stratę ciśnienia w tym układzie sprężarki powietrza 0.05 MPa.

(5) W układzie sprężarki powietrza występuje nieszczelność powietrza

Istnieje ponad dziesięć urządzeń systemowych. Ponadto, sieć rurociągów jest skomplikowana. Główny rurociąg dobiegł końca 600 M. Jest więcej niż 20 miejsca wykorzystania powietrza. Istnieje wiele miejsc, w których mogą wystąpić wycieki. O 2% wycieków powietrza ustala się na podstawie warunków pracy i porównań przepływów. Ma to również wpływ na zużycie energii przez układ sprężarki powietrza.

(6) Elektroniczny spust rozrządu zużywa dużo powietrza

Tam są 27 szt. ociekaczy w instalacji sprężonego powietrza. Mogą automatycznie opróżniać się w zależności od pory roku. Jednakże, Sprężone powietrze jest zawsze odprowadzane podczas procesu opróżniania. Wiosną i latem, odstęp między drenażami wynosi 1 min. 5 za każdym razem. Ponadto, jesienią i zimą, odstęp między drenażami wynosi 3 minuty. 15 za każdym razem. Zatem średni roczny odstęp między drenażami wynosi 2 min. 10 za każdym razem. Średnica rdzenia spustowego wynosi około 4 mm. Wypływ pojedynczego drenażu wynosi około 0.25 Nm3/godz. Większość z nich to powietrze. Obliczono o godz 90%. Chodzi o utratę powietrza 0.23 Nm3/godz. W sumie około 6 Nm3/godz. A więc około 50,000 Nm3 sprężonego powietrza marnuje się przez cały rok.

Plany zmiany zużycia energii przez system sprężarek powietrza

(1) Dostosuj kombinację sprężarek powietrza

Podaj kilka różnych kombinacji sprężarek powietrza dostarczających powietrze. I policz operacyjne zużycie energii. Zużycie energii na jednostkę produkcji powietrza przedstawiono w tabeli 2. W rzeczywistości, kombinacja obejmuje suszarkę pochłaniającą wilgoć i osuszacz chłodniczy.

Typ suszarki	Zużycie powietrza (/Znamionowy przepływ powietrza)	Utrata mocy (KW)	Pobór energii (KW)	Całkowita moc (KW)
Suszarka kombinowana z regeneracją bez ogrzewania	o 14%	19.3	0.5	19.8
Suszarka kombinowana z mikroregeneracją ciepła	o 7%	9.7	5.8	15.5
Podgrzewana suszarka kombinowana regeneracyjna	o 4%	5.5	8	13.5
Tradycyjna suszarka kombinowana z regeneracją ciepła odpadowego	o 2%	2.8	0.5	3.3
Suszarka kombinowana nowego typu z regeneracją ciepła odpadowego	0	0	1.5	1.5

Typ kombinacji	Zużycie energii przez układ sprężarki powietrza (KW*godz)/H	Jednostkowe zużycie energii (KW*godz)/Nm³
5#+1#	345.6	0.0987
5# + 2# Lub 3# (Kombinacja, która była zawsze używana)	358.3	0.1024
5# + 4#	360.5	0.103
1#+2#+3#+4#	362.9	0.1037

Widać to z tabeli 2: zużycie energii przez kombinację 5#+1# jest najniższa. 1#+2#+3#+4# ma największe zużycie energii. Ten pierwszy zmniejsza zużycie energii o ok 3.5% w porównaniu z drugim typem.

Analiza zużycia energii zestawu sprężarek powietrza

Sprężarki powietrza ładują i rozładowują zgodnie z ciśnieniem w rurze. Czasami, rzeczywiste zużycie powietrza jest większe niż dopływ powietrza. W tym czasie, ciśnienie w rurze będzie stopniowo spadać. Raz poniżej ustawionego ciśnienia ładowania, sprężarka powietrza rozpoczyna ładowanie z pełną wydajnością. Ponadto, czasami rzeczywiste zużycie powietrza jest mniejsze niż dopływ powietrza. W tym czasie, ciśnienie w rurze będzie stopniowo wzrastać. Po przekroczeniu ustawionego ciśnienia rozładunku, sprężarka zaczyna się rozładowywać. W tym czasie, zawór wlotowy zamyka się. I otwiera się zawór odpowietrzający. Odprowadzić powietrze pod wysokim ciśnieniem z końca wylotowego do końca wlotowego. Zmniejsz stosunek ciśnień na wlocie i wylocie przy braku obciążenia. W tym czasie, zużycie energii wynosi ok 20% Do 35% stanu pełnego obciążenia. Różnica polega na tym, że prędkość silnika sprężarki częstotliwości sieciowej jest stała. Nie może więc regulować objętości powietrza. Zmiany ciśnienia w rurach powodują częste uruchamianie zaworów. Wreszcie, zmniejszy to wydajność pracy sprężarki powietrza. Oprócz, będzie to miało wpływ na stabilność ciśnienia zasilania powietrzem. Jednakże, prędkość silnika sprężarki VSD można regulować niezależnie. Zakres regulacji wynosi zazwyczaj 60% ~ 100%. Zawór wlotowy i zawór odpowietrzający działają bardzo słabo. Może skutecznie zmniejszyć pracę układu sprężarki powietrza na biegu jałowym i zużycie energii. Ciśnienie zasilania powietrzem jest również bardzo stabilne. Dlatego, planujemy użyć kombinacji 5# + 1# kompresor powietrza. Między nimi, the 1# sprężarka powietrza ma zmienną prędkość.

(2) Różne regionalne źródła ciśnienia

Dodaj nowy system sprężonego powietrza. Dopływ powietrza oddzielnie dla miejsca stosowania powietrza pod wysokim ciśnieniem. Terminal sprężonego powietrza pracuje przy obniżonym ciśnieniu. Zmniejsz ciśnienie sprężarki powietrza z 0,86 ~ 0,93 MPa do 0,76 ~ 0,83 MPa. Wzór na zużycie energii: E=∫ Edt=∫PaQaln(p/os)dt Rocznie: atmospheric pressure absolute pressure Qa: volume flow in atmospheric state p: absolute pressure of air compressor outlet t: time Either variable can reduce air compressor system energy consumption. Załóżmy, że przepływ i czas pozostają niezmienione. Dla każdego 0.1 MPa spadek ciśnienia, zużycie energii spada o około 7%~8%. Nowy układ dodawania sprężonego powietrza jest następujący: włączać 2 zestawy bezolejowych sprężarek śrubowych VSD i 2 zestawy suszarek wielofunkcyjnych. Projektowe ciśnienie robocze wynosi 1.0 MPa. Każda maksymalna wydajność powietrza wynosi 1068 Nm3/godz. Użyj silnika o zmiennej częstotliwości z magnesami trwałymi. Może rozpoczynać i zatrzymywać się dowolnie. A czasy są nieograniczone.

(3) Użyj inteligentnego ociekacza GM o zerowym zużyciu powietrza

Nie używaj ponownie elektronicznego spustu rozrządu. Zmień go na inteligentny osuszacz o zerowym zużyciu powietrza GM. Jego zasada działania jest następująca: kondensat spływa do odpływu. Poziom płynu w komorze stale rośnie. Po osiągnięciu wysokiego poziomu, sygnały czujnika poziomu. Aktywuj zawór elektromagnetyczny, aby rozpocząć opróżnianie. Poziom kondensatu spada do niskiego poziomu. W tym czasie, czujnik wysyła sygnał. Zamknąć zawór elektromagnetyczny, aby zatrzymać opróżnianie. Poziom cieczy nadal znajduje się nieco powyżej otworu spustowego. Utworzy płynną uszczelkę. Dlatego należy zapobiegać ulatnianiu się sprężonego powietrza. Uzyskuje się wtedy efekt zerowego zużycia powietrza. Sądząc po rzeczywistej sytuacji na miejscu, podczas pracy osuszacza GM nie dochodzi do emisji powietrza. To naprawdę eliminuje niepotrzebne zużycie energii przez system sprężarki powietrza.

Wydajność zużycia energii przez układ sprężarki powietrza po zmianie

Zmiana systemu została zakończona. Miesięczne zużycie energii przez stację sprężonego powietrza wynosi ok 239,906 (kW·h). Chodzi o nowe dodawanie zużycia energii 25205 (kW·h). Zatem, ogółem jest 265111 (kW·h)/miesiąc. Przed zmianą, miesięczne zużycie energii wyniosło 288100 (kW·h)/miesiąc. Dlatego, oszczędza energię poprzez 22989 (kW·h). Zmniejsza zużycie energii przez sprężarkę powietrza o około 8%. Efekt oszczędności energii jest bardzo oczywisty. Podsumowując, powinniśmy często monitorować instalację sprężonego powietrza. I trzeba konserwować sprężarkę powietrza, suszarka, filtry i studnia rurociągowa. Ponadto, system również wymaga optymalizacji i modernizacji. Może więc zmniejszyć zużycie energii przez układ sprężarki powietrza.