Има ли решение за високите сметки на ток в индустрията – Част 2

Ниски сметки чрез оптимизация на системата за сгъстен въздух

Тази статия е продължение на статията за намаляване на енергийните разходи в индустриалните производства чрез оптимизация на системата за сгъстен въздух.

Дали поради спекула, увеличен износ или все по – голямото участие на зелена енергия факт е, че през последната година цената на електроенергията се увеличи многократно и тази тенденция ще продължава. Ето защо пред индустрията седи задачата да оптимизира своите енергийни разходи, като намали процента на електроенергията от себестойността на продукцията.

В тази статия ще споделя някои от най – често допусканите големи енергийни преразходи за сгъстен въздух и начините за тяхното намаляване.

Оптимизацията на енергийните разходи за сгъстен въздух могат да се разделят на три части: оптимизация на производството на сгъстен въздух, неговия пренос и оптимизация на консумацията на сгъстен въздух.

Оптимизация на системата за производство на сгъстен въздух.

След като оптимизацията на консумацията на сгъстрен въздух е извършена, течовете са намалени или в идеалният вариант са изцяло отстранени, направени са промени в начина на използване на сгъстен въздух, постигнато е постоянно минимално налягане в системата е време да се оптимизира системата за производство на въздуха.

Оптимизация на производството на сгъстен въздъх може да се раздели на две части: Оптимизация на компресорна инсталация и оптимизация на системата за третиране на сгъстен въздух.

Оптимизация на компресорната инсталация

Преди да се предприемат каквито и да е стъпки на първо място е важно да се установи каква е консумацията на сгъстен въздух и да се установи флуктоацията на натоварването (флуктоацията на консумацията). За целта е важно да се извърши измерване на консумацията на сгъстен въздух с дебитомер, който записва консумацията на на въздух на всяка 1 – 3 секудни. По този начин може да се видят флуктоацията на консумацията на въздух и пиковите.

След като се извърши измерване на консумацията е важно да се установи типа на консуматорите – дали са пикови или постоянни консуматори.

След като се измери консумацията на въздух и се установи типа на консуматорите за целите на по – нататъшният анализ е необходимо да се установи до колко ефективна е сегашната компресорна инсталация. Коефициента, което показва доколко ефективна е една компресорна инсталация е средната специфична консумирана мощност. Този коефициент отразява каква е средната мощност, която компресорите използват за да произвевждат 1m3/min сгъстен въздух. Изключително добри стойности на специфичната консумирана мощност са стойности от до 6,2 kW/m3/min. Приемливи стойности на средната специфична консумирана мощности са от 6,2 до 8,5 kW/m3/min.

Забележка: Стойности на средната спецфифична консумирана мощност между 7,5 и 8,5 kW/m3/min са високи и има възможност за оптимизация. Причината, поради която тези стойности са в графа „Приемливи стойности“ е факта, че евентуална оптимизация чрез инвестиция в по – ефективни машини за едно проризводство с 12 часов работен ден и 251 работни дни в годината ще се изплати за повече от 4 години.

Високи стойности (тоест ниска ефективност на компресорната инсталация) са стойности над 8,5 m3/min и в тези случаи е добре да се вземат адекватни мерки, като времето за изплащане на инвестицията в по – ефективни компресори ще е по – кратка от 4 години.

След като имаме запис на консумацията на сгъстен въздух, описали сме всички консуматори и дали са пикови или постоянни, изчислили сме средната специфична консумирана мощност е време да пристъпим към следващата стъпка, а именно избор и анализ на ефективността на новото компресорно оборудване. След като изчислим доколко новото компресорно оборудване ще бъде по – ефективно можем да изчислим за колко време ще се изплати инвестицията. Успоредно с компресорното оборудване избираме и обема на резервоара. В случаите, в които има много пикови консуматори е разумно да се увеличи обема на резервоарите за сгъстен въздух, които ще поемат пиковата консумация и по този начин ще се компенсират пиковете, което ще позволи използването на по – малък компресор.

В случаите, в които има много пикови консуматори е добре да се има голям резервоар за сгъстен въздух, който да може да поеме големите пикове и да компенсира неравномерната консумация на въздух, което ще позволи използването на по – малък компресор

Как се прави анализ на възможностите за оптимизация и време за изплащане

Накратко за да изчислим времето за изплащане на инвестиционните намерения сравняваме спестяванията, които ще получим от оптимизацията и сравняваме тази стойност със сумата за инвестиция.

За едно производство, което има по – голяма консумация на сгъстен въздух и обикновено работи с повече от два компресора е много трудно да се направи правилният задълбочен анализ без специализиран софтуер за симулация. Софтуера за симулация изчислява как ще работят компресорите при различни сценарии и дава информация за енергийните разходи при всяка промяна. Също така специализираният симулационен софтуер дава много бързо информация как ще се отрази една или друга промяна.

Често срещани заблуди

• Компресорите с инвертор са с по – висока ефективност и със сигурност ще увеличат ефективността на компресорната инсталация.

Всъщност компресорите с инвертор са с по – ниска ефективност при максималното им налягане спрямо аналогичен компресор при същото налягане без инвертор. Причината за по – ниската ефективност са загубите в инвертора. Ефективността на компресорите с инвертор се дължи на факта, че те могат да променят своята производителност в различен диапазон в зависимост от натоварването. Въпреки това графиката на енергийната ефективност на компресорите с инвертор представлява парабола, като най –високата ефективност инверторните компресори имат в диапазона между 40 и 60% натоварване. При 20% и 100% натоварване инверторните компресори са най – неефективни. Ето защо този тип компресори трябва да бъде подбран много правилно и да бъде съобразено как ще работят компресорите в целия диапазон на фллуктоация на консумацията на сгъстен въздух.

• За оптимизация на компресорната инсталация задължително трябва да се купят нови компресори.

Всъщност много често клиентите имат достатъчен брой и достатъчно ефективни компресори, които обаче не се управляват правилно и водят до големи преразходи. Ето защо обединяването на всички компресори в едно централно компресорно и монтаж на адекватна система за тяхното управление води до огромни енергийни спестявания.

Оптимизация на системата за третиране на сгъстен въздух

Загубите на сгъстен въздух поради свръхтретиране на въздуха са едни от много често срещаните грешки в производствата. Трябва да се има в предвид, че колкото е по – високо качеството на сгъстеният въздух, толкова същия е по – скъп. Дренирането на хладилните изсушители, филтри и резервоари имат различни загуби на сгъстен въздъх в зависимост от начина на дрениране. Адосрбционните изсушители имат много по – големи енергийни разходи спрямо хладилните.

Много често поради проблеми в хладилният изсушител ръководството на завода решава да инсталира много по – енергоемък адсорбционен изсушител само и само да се спаси с проблемите с конденза.

Най – често срещаните грешки при работа с хладилни изсушители:

1. Неправилен избор на изсушител. При избор на изсушител трябва да се вземат в предвид корекционните коефициенти, които отразяват условията, при които ще работи изсушителя. Факторите, които влияят на избора на изсушител са температурата на околната среда, температурата на входящия в изсушител сгъстен възух и налягането.
2. Хладилни изсушители работещи в паралел. Много често с увеличаване на консумацията на възудх и инсталирането на нови компресорни мощности производствата инсталират допълнителни хладилни изсушители, които ги свързват паралелно на стария изсушител. По този начин въздуха преминава през най – малкото съпротивление и преминава само през един хладилен изсушител, който е свързан с най – големи тръби и е на най – краткия път и работи само той. През останалите изсушители въздуха не преминава изобщи, техните контролери или датчици показват, че температурата в хладилните им камери е нормална и въздуха е „уж сух“.

За да работят правилно система от изсушители трябва да се свържат правилни със съответните регулатори на поток

1. Хладилни изсушители свързани последователно.Обикновено тази грешка се прави когато се инсталират допълнителни изсушители и те се свържат последователно. Обикновено всеки един от хладилните изсушители самостоятелно е с по – малък поток на изсушаване от цялата консумацията на сгъстен въздух. В такъв случай пада на налягането на всеки един от свързаните последователно хладилни изсушители се увеличава и в крайна сметка пада на налягане след системата за изсушаване е много голям. Това води до значителен пад на налягане в крайните консуматори, които кара хората от поддръжката да увеличат налягането на компресорите или още по – лошо – да инсталират нови по – големи компресори за да се компенсира този пад на налягане.
2. Компрометирана система за дрениране. Много често виждаме напълно работещи хладилни изсушители, които не могат да осигурят точката на оросяване поради проблеми с дренажа. Често срещани проблеми са развалени дренажи, запушен шлаух за дреиране, неправилно изградена система за отвеждане на конденза и други.
3. Липса на префилтър преди изсушителя. Обикновено хладилните изсушители се инсталират след резервоари за сгъстен въздух, които обикновено нямат третиране на вътрешните повърхности. При този сценарии, ръждата, която се получава от вътрепната страна на съда навлиза в системата за сгъстен въздух. Ето защо в такива случаи се монтира префилтър преди хладилния изсушител, който има за цел да предпази навлизането на твърди частици в изсушителя. Мнго често тези твърди частици навлизат в хладилната камера и я запушват като намаляват и компрометират възможностите и за охлаждане на въздуха.

Най – често срещаните грешки при работа с адсорбционни изсушители

1. Използване на адсорбционни изсушители там, където не е необходимо. Там, където изискванията за точка на оросяване са до +3°C не е необходимо да се инсталира адсорбционни изсушители.

Обикновено приложения, за които е напълно достатъчно използването на хладилен изсушител са:

1. 1. автоматизация – пневматични цилиндри, разпределители и други елементи
   2. пневматични инструменти – шлайфове, винтоверти, пневматични отвертки,
   3. бластиране

Приложения, за които се използват адсорбционни изсушители:

1. Използване на сгъстен въздух при външни условия при температури под -20°C (външни соленоиди за разтоварване, пневматични пушки за изтръскване, пневмотранспорт при външни условия)
2. Финно мокро и прахово боядисване
3. При досег на сгъстен въздух с хранителни продукти
4. Във фармацевтичната индустрия
5. Пивоварни
6. Производители на кафе.
7. В стоматологията за стоматологични юнити
8. При медицински приложения

ВАЖНО: При нужда от сгъстен въздух с точка на оросяване -20°C може да се използва т.нар. Subfreezing Dryer. Това са специални хладилни изсушители за точка на оросяване от -20°C, при които експлоатационните разходи са много по – малко, като при тях няма разходи за регенерация и няма адсорбционно вещество, което се сменя на всеки 2– 3 години.

1. Адсорбционните изсушители нямат датчик за точка на оросяване. Обикновено по – евтините адсробционни изсушители нямат средство за проверка на реалната точка на оросяване и смяната на адсорбционните кули се прави по време. Реално най – големите енергийни разходи се получават за регенерация на кулите. Датчика за точка на оросяване следи каква е реалната влажност на въздуха след изсушителя и сменя кулите само тогава, когато влажността на въздуха след изсушителя се увеличи. По този начин енергийните разходи на изсушителя за регенерация се намаляват значително особенов в случаи, в които изсушителя не работи на 100% натоварване.
2. Използване на изсушители със собствена (студена) регенерация. Изсушителите със студена (или собствена) регенерация използват част от вече изсушеният сгъстен въздух за подсушаване на предишно работещата кула. Те са много по – евтини от изсушителите с топлинна регенерация, но в случаите, в които адсорбционния изсушител работи при високо натоварване, адсорбционните изсушители със студена регенерация са много по – скъпи за експлоатация поради значително увеличените енергийни разходи.
3. Навлизане на въздух с много лашо качество в изсушителя. Когато в изсушителя навлиза високо количество вода, наличието на вода компрометира адсорбента като го разпрашава и той губи адсорбционните си свойства. Навлизането на големи количества масло води до полепване на маслото по повърхнината на адсорбента и той отново губи своите качества.
4. Изсушителя ползва твърде много сгъстен въздух или топъл въздух за регенерация. Много често виждаме изсушители, които не се поддържат правилно, те са влезли в неправилен процес,  използват твърде много сгъстен въздух за подсушаване на кулите или пък процеса на регенерация продължава твърде дълго.

Препоръки за оптимизация на системи с адсосрбционни изсушители

1. Установете дали наистина имате нужда от толкова сух въздух. В случай, че имате един или два консуматора с толкова високи изисквания към въздуха отделете захранването само за тях, като изсушавате само тази линия.
2. За да постигнете по – висока ефективност на изсушаването и да сменяте абсорбента по – рядко се уверете, че на входа имате 99% сатуриран въздух и надеждна система за филтрация, която осигурява въздух с максимално съдържание на масло до 0,1mg/m3.
3. В случай, че имате нужда от -20°C преминете на по – ефективен начин на изсушаване чрез Subfreezing Dryer.
4. Ако изсушителя не работи на 100% натоварване инсталирайте датчик за точка на оросяване, който да сменя кулите за да намалите енергийните преразходи.
5. Ако изсушителя работи при високо натоварване 18 или 24 часа в денонощието обмислете преминаването към изсушител с топлинна регенерация.
6. Проверявайте редовно как работят адсорбционните изсушители и дали нямат завишени енерийни преразходи.

Оптимизация на системите за пренос на сгъстен въздух

Всяко едно производство преминава през различни промени. Обикновени тези промени са свързани с внедряване на нови производствени мощности. Ръководството винаги иска тези нов производствени мощности да бъдат въведени в експлоатация максимално бързо и техническият отдел в завода е поставен пред редица предизвикателства. Ето защо те свързват новата машина към системата за сгъстен въздух по възможно най – бързият и лесен начин, като това се прави без предварително съгласуване или промяна на архитектурата на преносната мрежа. Ето защо този тип предприятия страдат от т.нар болки на растежа, при които с течение на времето системата за пренос на сгъстен въздух става наставяна, оплетена и сложна и в резултат се получават падове на налягане, недостиг на въздух на определени машини или цели възли, конденз в системата и други.

В други случаи тръбната мрежа е изградена от стари тръби от черна стомана, които са силно корозирали и

В такива случаи вместо да се увеличава оперативното налягане за да се компенсира пада на налягане или да се инсталират допълнителни изсушители е много по – разумно да се извърши цялостен одит на системата за пренос на сгъстен въздух и да се направи оптимизация.

Ако статията ви е била полезна може да я споделите за да достигне тази информация до повече хора. Ако имате въпроси може да се свържете с нас.