Главная | • Сотрудничество | • Публикации | • Написать письмо



СИСТЕМА ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ
ОТЧЕТ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА №1
§ 1. Допуски и замечания при обследовании системы воздухоснабжения цементного предприятия
§ 2. Описание компрессорной станции
§ 3. Основные показатели работы компрессорной станции
§ 4. Определение эффективности работы компрессорных машин компрессорной станции
§ 5. Регулировка подачи сжатого воздуха на предприятие
§ 6. Работа на нерасчетном режиме
§ 7. Потенциал энергосбережения
§ 8. Экономические показатели работы компрессорной станции предприятия
§ 9. Выводы по работе компрессорной станции предприятия
Корзина 3
купить главу | купить отчет | заказать обследование

   Основная задача системы воздухоснабжения – обеспечить технологические комплексы предприятия воздухом необходимого давления, в необходимом количестве и необходимого качества. Из-за несовершенства системы производства сжатого воздуха, его передачи и потребления, эффективность работы и, как следствие, себестоимость сжатого воздуха у потребителя возрастает. 

   К перерасходу электроэнергии на производство сжатого воздуха на компрессорной станции можно отнести:
- снижение политропического к.п.д. из-за несовершенства процесса сжатия воздуха в компрессоре; это может быть вызвано ухудшением газодинамических характеристик ступеней компрессора, нерасчетный режим работы, засорение проточной части (увеличение шероховатости) и пр.;
- увеличение удельной работы сжатия воздуха в компрессоре из-за недоохлаждения уже сжатого воздуха в межступенчатом охладителе, что является причиной повышенной температуры при всасывании в последующие ступени компрессора;
- регулирование производительности компрессорной станции «на сеть» предприятия путём стравливание уже сжатого воздуха в атмосферу, а также работой компрессора в режиме ожидания работы «на сеть» на холостом ходу.

   Ниже более подробнее рассмотрим каждую из потерь, перечисленных выше, и оценим потенциал энергосбережения на основе тех данных, которые были получены с предприятия с учётом вышеизложенных допущений.

   Для компрессора типа К-250-61-5
   Компрессор типа К-250-61-5 состоит из шести ступеней и трёх секций. После первой и после второй секции расположены межступенчатые охладители сжимаемого воздуха. После последней ступени концевой холодильник отсутствует. Схема компрессорной машины приведена на рисунке №4.9.

   Для проведения термодинамических расчетов по работе компрессоров в распоряжении имеется:
- давление воздуха на входе в компрессор; принимаем его равным атмосферному давлению, без учёта адиабатного расширения вследствие увеличении скорости воздуха перед входов на лопатки рабочего колеса первой ступени компрессора;
- давление воздуха на нагнетании после последней ступени компрессора; как было показано выше, принимаем его среднее значение в диапазоне регулирования давления воздуха в сети;
- температура воздуха во всасывании в первую ступень компрессора;
- температура воздуха после каждой секции компрессора и после первого и второго межступенчатого охладителя компрессорной машины.

Схема охлаждения
Рисунок №4.9. Схема расположения межступенчатого охлаждения в компрессорных 
машинах типа К-250-61-5, установленных на компрессорной станции ЗАО.
Стационарный номер №1, 3 и №7.

   Этих данных недостаточно для определения всех термодинамических характеристик работающей компрессорной машины. В первую очередь это касается такого показателя, как политропный к.п.д. компрессора. Поэтому при проведении расчетов принимаем во внимание, что политропные к.п.д. во всех ступенях одинаковый, что является достаточно грубым приближением, однако при отсутствии данных по распределению по давлению по каждой ступени является вполне допустим. 

   Повысить эффективность сжатия воздуха в компрессорной машине можно увеличив политропный к.п.д. ступени, либо уменьшить недоохлаждение между секциями машины. В том и другом случае уменьшается удельная работа сжатия воздуха в компрессоре. 

   В нашем случае проведём расчет на определение уменьшения удельной работы сжатия при повышении политропного к.п.д. ступени, а также при уменьшении недоохлаждения между ступенями.

   Ниже в таблицах №4.10, 4.11, 4.12, приведены данные для компрессорных машин типа К-250-61-5, установленных на компрессорной станции ЗАО. Для них выполнены термодинамические расчёты (вар.1) и подсчитано изменение удельной работы при увеличении политропного к.п.д. сжатия (вар.2), а также уменьшения недоохлаждения (вар.3).

   В таблице №4.10, 4.11, 4.12 обозначено «Вар.1» - термодинамические показатели работы компрессорной машины по представленным данным, «Вар.2» - при повышении политропного к.п.д, «Вар.3» - при уменьшении межступенчатого недоохлаждения, «Вар.4» - «Вар.2» и «Вар.3» вместе.

Таблица №4.10. Компрессорная машина К-250-61-5. Стационарный номер №1.
Компрессорная машина К-250-61-5 _ 1

Компрессорная машина К-250-61-5 _ 2

Таблица №4.11. Компрессорная машина К-250-61-5. Стационарный номер №3.
Компрессорная машина К-250-61-5 _ 3

Компрессорная машина К-250-61-5 _ 4

Таблица №4.12. Компрессорная машина К-250-61-5. Стационарный номер №7.
Компрессорная машина К-250-61-5 _ 5

Компрессорная машина К-250-61-5 _ 6

   Уменьшение удельной политропной работы сжатия воздуха в компрессоре при увеличении политропного к.п.д, а также уменьшения недоохлаждения приведены в таблице №4.13 для каждого компрессора типа К-250-61-5.

Таблица №4.13. Снижение политропной работы сжатия вследствие увеличения 
политропного к.п.д. и уменьшения межступенчатого охлаждения.
Снижение политропной работы сжатия вследствие увеличения политропного кпд и уменьшения межступенчатого охлаждения

   Стоит отметить ряд допущений, которые были приняты при расчете термодинамических характеристик работы компрессора. Во-первых, распределение давления от ступени к ступени и от секции к секции при изменении температуры всасывания в каждую секцию и каждую степень будет меняться. В расчет принято, что степень повышения давления везде одинаковая. Также, как отмечалось выше, показатель политропы от ступени к ступени должен изменяться, в нашем случае мы берём его одинаковым. Получение реальной характеристики компрессора при изменении его политропного к.п.д., а также уменьшения недоохлаждения возможно только при испытании работающей машины. В силу отсутствия унифицированности рабочих колес, работы компрессора в нерасчетном режиме (напомним, что расчётным режимом работы компрессора является давление 9 ата, при том, что компрессор работает на давление 4,5 ата), а также отсутствие каких-либо характеристик компрессора, провести какие-либо точные аналитические выводы по уменьшению политропной работы не представляется возможным. Стоит отменить, что приведённые результаты будут не завышать, а наоборот немного занижать результирующую экономию, поэтому могут быть вполне служить отправной точкой для расчета экономии энергоресурсов. 

   Снижение политропного к.п.д. в машинах динамического действия – центробежных компрессорных машинах, в первую очередь обуславливается несовершенством газодинамики процесса сжатия, которая может быть следствием увеличением перетечек со стороны нагнетания на сторону всасывания, увеличении шероховатости рабочих частей ступени, срывом потока газа на рабочем колесе и диффузоре при работе компрессора на нерасчетном режиме и т.д. Поэтому увеличение политропного к.п.д. на представленных компрессорных машинах может быть достигнуто только периодической чисткой проточной части ступени компрессора. Таким образом снизить затраты на работу компрессорной машины можно на 2 – 3% от существующей. 

   Гораздо более эффективным мероприятием по повышению к.п.д. работы компрессорной машины является уменьшения недоохлаждения между ступенями секций компрессорной установки. Так достигаемая экономия находится в пределе от 10 до 13%

   На обследуемом предприятии система межступенчатого охлаждения находится более чем в плачевном состоянии. При разговоре с обслуживающим персоналом компрессорной станции выяснилось, что в теплообменнике межступенчатого охлаждения можно найти достаточно большое количество инородных частиц. Это в первую очередь говорит о кране плохом качестве охлаждаемой воды. В представленных выше таблицах встречаются значения недоохлаждения в 120 °С, что может говорить об отсутствие вообще какого-либо межступенчатого охлаждения. Данная величина является недопустимо высокой. Особенно это бросается в глаза из-за того, что эта величина была получена уже после того, как теплообменники были почищены и не в самое жаркое время года. 

   Таким образом, можно смело говорить о том, что до 13% от электрической энергии, которую потребляют данные компрессорные машины, теряются только из-за плохого межступенчатого охлаждения. Около 3% от потребляемой электроэнергии теряется из-за низкого значения политропного к.п.д. работы машины.

   В таблице №4.14 по данным, предоставленным отделом главного энергетика ЗАО рассчитаны потери электроэнергии вследствие несовершенства процесса сжатия воздуха на компрессорной станции предприятия по расчетным данным, приведенным выше. 

Таблица №4.14. Потери электроэнергии на компрессорных машинах 
№1, №3 и №7 компрессорной станции ЗАО вследствие низкого политропного к.п.д. и 
плохого межступенчатого охлаждения за 2011 год.
Потери электроэнергии на компрессорных машинах компрессорной станции ЗАО вследствие низкого политропного кпд и плохого межступенчатого охлаждения за 2011 год

   Для компрессора типа 4 VRZ 200/430
   Компрессор типа 4 VRZ 200/430 состоит из четырёх ступеней и тремя межступенчатыми охладителями. Как и остальные компрессорные машины у компрессоров типа 4 VRZ 200/430 отсутствует концевой охладитель и влагоотделитель. 

   Принципиальная схема компрессорной машины, а также охладителя представлена на рисунке №4.10. Данных, которые были представлены на компрессорной станции, мало для того, чтобы хотя бы в первом приближении прописать все те термодинамические параметры, которые происходят в компрессоре. Это касается распределения давления по ступеням, это касается температуры воздуха после каждой ступени – т.е. температура воздуха перед межступенчатым охладителем. В связи с этим отсутствует какая-либо возможность определить показатель политропы сжатия в каждой ступени даже методом последовательных итераций, как это было сделано в машинах типа К-250-61-5. Поэтому при вычислении термодинамический показатель работы машины, и как следствие значение политропной работы сжатия, а также значение её уменьшения при уменьшении недоохлаждения, были приняты ряд допущений, которые далеки от реального процесса сжатия, но помогают понять хотя бы общую картину, которая происходит при работе компрессорной машины. 

Схема охлаждения 4 VRZ 200-430
Схема расположения межступенчатого охлаждения в компрессорных машинах типа
4 VRZ 200/430, установленных на компрессорной станции ЗАО.
Стационарный номер №2 и №4.

   Первое допущение касается того, что политропный к.п.д. был взять в каждой ступени компрессора одинаковым, также для каждой ступени была взята одинаковая степень повышения давления. Равная степень повышения давления в каждой ступени может быть при условии одинакового показателя политропы сжатия в каждой ступени компрессора и нулевом недоохлаждении. Во всех остальных случаях большая степень повышения давления всегда в первый ступенях, а к последним ступеням она уменьшается.

Таблица №4.17. Снижение политропной работы сжатия вследствие увеличения 
политропного к.п.д. и уменьшения межступенчатого охлаждения.
Снижение политропной работы сжатия вследствие увеличения политропного кпд и уменьшения межступенчатого охлаждения 2

   По представленным данным стоит обратить внимание на то, что на компрессоре 4 VRZ 200/430 ст.№4 межступенчатое охлаждение значительно хуже, чем в компрессорной машине 4 VRZ 200/430 ст.№2.

График недоохлаждения
Рисунок №4.11. Уменьшение политропной работы сжатия при уменьшении
значения межступенчатого охлаждения.

© Н.Д. Денисов-Винский



.