|
|
| СИСТЕМА ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ
ОТЧЕТ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА №2 |
| § 1. Описание компрессорной станции | ||
| § 2. Анализ производства и распределения сжатого воздуха | ||
| § 3. Анализ потенциала энергосбережения компрессорной станции | ||
| → | § 4. Анализ работы компрессорных машин компрессорной станции предприятия |
 |
| купить главу | купить отчет | заказать обследование |
На компрессорной станции ЗАО установлены шесть рабочих компрессоров центробежного типа. Повышение давления в компрессоре центробежного типа происходит за счёт торможения воздуха в диффузоре рабочей ступени. Кинетическую энергию сжимаемому воздуху передаёт рабочего колесо ступени.
Центробежные компрессоры характеризуются высокой производительностью, но сравнительно низким повышением давления в одной ступени компрессора. Из-за несовершенства газодинамических характеристик в ступени сжатия – перетечки газа в зазорах между корпусом и рабочим колесом, ударный вход газа как на рабочее колесо ступени, так и на диффузор ступени, срыв потока и пр. – ступень центробежного компрессора характеризуется сравнительно невысоким политропным к.п.д.
Основная тенденция современных центробежных компрессоров увеличение скорости вращения рабочего колеса, благодаря чему становится возможным увеличение степени сжатия газа в одной ступени компрессора.
По заданным входным условиям и отношению давлений π определяется политропный напор – удельная работа, необходимая для повышения давления единицы массы газа от Pн до Pк и перемещения её в область давления:
В принципе политропный к.п.д. на уровне 70% можно считать достаточно хорошей величиной, если учесть, что компрессоры достаточно старые. Так судя по рисунку №24 более-менее в хорошем состоянии находится проточная часть компрессора №3, так как имеет политропный к.п.д. в районе 52 - 65%. Остальные компрессора работают более чем посредственно.
По оценочным данным, если принять во внимание, что нормальным считается значение к.п.д. в районе 75%, можно сказать, что теряется порядка 5 - 7% от подводимой электрической энергии. Это также является следствием того, что компрессор отпускает воздух с меньшим давлением и работает с меньшей производительностью.
Таким образом из-за низкого политропного к.п.д. в компрессорных машинах компрессорной станции предприятия теряется до 7% от подводимой электроэнергии.
Большое количество потерь электроэнергии при выработке сжатого воздуха теряется из-за плохого межступенчатого охлаждения. Под недоохлаждение обычно понимается разность между температурой воздуха после промежуточного холодильника и температурой воздуха на всасывании в первую ступень компрессора. Достижимым значением недоохлаждением, даже в летний период времени, можно считать 10 - 15 градусов.
Центробежные компрессоры характеризуются высокой производительностью, но сравнительно низким повышением давления в одной ступени компрессора. Из-за несовершенства газодинамических характеристик в ступени сжатия – перетечки газа в зазорах между корпусом и рабочим колесом, ударный вход газа как на рабочее колесо ступени, так и на диффузор ступени, срыв потока и пр. – ступень центробежного компрессора характеризуется сравнительно невысоким политропным к.п.д.
Основная тенденция современных центробежных компрессоров увеличение скорости вращения рабочего колеса, благодаря чему становится возможным увеличение степени сжатия газа в одной ступени компрессора.
По заданным входным условиям и отношению давлений π определяется политропный напор – удельная работа, необходимая для повышения давления единицы массы газа от Pн до Pк и перемещения её в область давления:
π - степень повышения давления в одной ступени, или в компрессоре;Pн - начальное давление [ата];Pк - конечное давление [ата];Hn - удельная работа для повышения единицы массы газа [кДж/кг];n - показатель политропы сжатия;R - газовая постоянная сжимаемого газа [Дж/(моль·К)];Tн - температура воздуха на всасывании в компрессор [ºС].
Совершенство процесса сжатия в ступени компрессора определяется по политропному к.п.д., которое можно определить из уравнения:
n - показатель политропы сжатия;k - показатель адиабаты сжатия;η пол - политропный к.п.д. процесса сжатия газа в ступени компрессора, либо в многоступенчатом компрессоре.
Параметры (давление и температуру воздуха на всасывании и на нагнетании) потока по формуле:
откуда
P1 - давление воздуха на всасывании в компрессор (или ступень компрессора);P2 - давление воздуха на нагнетание компрессора (или ступень компрессора);T1 - температура воздуха на всасывании в компрессор (или ступень компрессора);T2 - температура воздуха на нагнетании компрессора (или ступень компрессора);n - показатель политропы сжатия.
Воспользуемся данными зависимостями для анализа работы компрессорных машин компрессорной станции ЗАО. Основная задача получение политропного к.п.д., который характеризует совершенство процесса сжатия в ступенях компрессорной машины.
В таблицах №5 - №10 приведены расчеты показателей политропного к.п.д. первой ступени компрессных машин, установленных на компрессорной станции ЗАО. К сожалению предоставленных данных недостаточно для определения всех термодинамических параметров работы компрессорных машин компрессорной станции. Из-за недостатка данных приходится вычислять температуру воздуха после первой ступени сжатия косвенным путём, что вносит определённую неточность в значение политропного к.п.д.
В таблицах №5 - №10 приведены расчеты показателей политропного к.п.д. первой ступени компрессных машин, установленных на компрессорной станции ЗАО. К сожалению предоставленных данных недостаточно для определения всех термодинамических параметров работы компрессорных машин компрессорной станции. Из-за недостатка данных приходится вычислять температуру воздуха после первой ступени сжатия косвенным путём, что вносит определённую неточность в значение политропного к.п.д.
Таблица №5. Компрессор №1 (20 марта 2012).
Таблица №6. Компрессор №2 (04 октября 2011).
Таблица №7. Компрессор №3 (30 сентября 2011).
Таблица №8. Компрессор №4 (21 сентября 2012).
Таблица №9. Компрессор №5 (28 декабря 2011).
Таблица №10. Компрессор №6 (03 февраля 2012).
Минимальное из полученных значений политропного к.п.д. составляет 31,9%, а максимальное 66,7%. Данные для каждого часа приведены на рисунке №24. Первая ступень центробежного компрессора - является самой нагруженной ступени с точки зрения повышения давления. Поскольку отсутствуют данные по степени повышения давления после каждой ступени центробежной компрессорной машины, можно ориентировочно принять степень повышения давления согласно линейной зависимости, которая изображена на рисунке №25.
Рисунок №24. Значение политропного к.п.д.
для каждой машины за каждый час.
Рисунок №25. Степень повышения давления
в каждой ступени компрессорной машины.
Во всех остальных ступенях степень повышения давления ниже, чем в первой ступени, однако политропный к.п.д. у них выше, как так степень повышения давления ниже и ступени менее загрязнены пылью, которая всасывается вместе с наружным воздухом.
В принципе политропный к.п.д. на уровне 70% можно считать достаточно хорошей величиной, если учесть, что компрессоры достаточно старые. Так судя по рисунку №24 более-менее в хорошем состоянии находится проточная часть компрессора №3, так как имеет политропный к.п.д. в районе 52 - 65%. Остальные компрессора работают более чем посредственно.
По оценочным данным, если принять во внимание, что нормальным считается значение к.п.д. в районе 75%, можно сказать, что теряется порядка 5 - 7% от подводимой электрической энергии. Это также является следствием того, что компрессор отпускает воздух с меньшим давлением и работает с меньшей производительностью.
Таким образом из-за низкого политропного к.п.д. в компрессорных машинах компрессорной станции предприятия теряется до 7% от подводимой электроэнергии.
Большое количество потерь электроэнергии при выработке сжатого воздуха теряется из-за плохого межступенчатого охлаждения. Под недоохлаждение обычно понимается разность между температурой воздуха после промежуточного холодильника и температурой воздуха на всасывании в первую ступень компрессора. Достижимым значением недоохлаждением, даже в летний период времени, можно считать 10 - 15 градусов.
Пример расчет недоохлаждения для компрессора №1 приведён в таблице №11.
Таблица №11. Компрессор №1 (20 марта 2012).
На рисунке №26 показан график недоохлаждения для всех 6 компрессоров компрессорной станции ЗАО.
На рисунке № 26 приведён график недоохлаждения после второй и четвертой ступени компрессорных машин - среднее значение за один день работы. Недоохлаждение в 10 - 15 градусов не достигается нигде, а среднем выше его в 2,5 - 6 раз. Это говорит о плохой работы системы охлаждения, а также сильной загрязненности теплообменников компрессорных машин.
Рисунок №26. Степень недоохлаждения в компрессорных
машинах компрессорной станции ЗАО после второй и четвертых ступенях.
машинах компрессорной станции ЗАО после второй и четвертых ступенях.
Из-за плохого недоохлаждения в значительной степени повышается потребляемая мощность компрессорной машины на единицу вырабатываемого сжатого воздуха. По причине плохого недоохлаждения перерасход электрической энергии на единицу вырабатываемого сжатого воздуха может превышать на 13 - 15%. Поскольку данные предоставлены не полностью, то сделать корректный анализ перерасхода электроэнергии вследствие недоохлаждения не предоставляется возможным, поэтому будем ориентироваться на оценку потенциала энергосбережения.
© Н.Д. Денисов-Винский
