Энергозатраты на производство сжатого воздуха определяются количеством электроэнергии, потребляемой компрессорной установкой, фактической выработкой воздуха и давлением в системе. Повышенное энергопотребление может быть связано с работой компрессоров на холостом ходу, потерями воздуха в распределительной сети, избыточным давлением или особенностями регулирования производительности.
Однако высокая электрическая нагрузка компрессорной не всегда означает неэффективную эксплуатацию. Давление может быть технологически необходимым, а увеличение расхода электроэнергии — следствием возросшей потребности производства. Поэтому для установления причин необходимо сопоставлять электрическое потребление с измеренной выработкой воздуха и фактическими режимами оборудования.
От чего зависит энергопотребление компрессорной
Компрессор затрачивает энергию на сжатие воздуха до давления, необходимого потребителям. Электрическая мощность оборудования зависит от условий сжатия, производительности и режима работы агрегата.
Если производству требуется больше сжатого воздуха, компрессорная может расходовать больше электроэнергии без ухудшения эффективности. Если при неизменной полезной потребности увеличиваются потери в сети или продолжительность холостого хода, дополнительное потребление уже требует технической проверки.
Для правильного вывода необходимо установить взаимосвязь трёх величин: расхода электроэнергии, количества произведённого воздуха и давления системы. Анализ только одной из них не позволяет определить энергетическую эффективность производства сжатого воздуха.
Какие данные необходимы для проверки
Основными источниками служат архивы работы компрессоров, показания расходомеров воздуха и схема распределительной сети.
Архивы компрессоров позволяют определить продолжительность работы агрегатов и соотношение режимов под нагрузкой и без нагрузки. Если система фиксирует соответствующие электрические показатели, их сопоставляют с фактической работой компрессорной.
Расходомеры воздуха необходимы для определения реальной выработки или передачи сжатого воздуха в установленной измерительной границе. Без этих показаний нельзя рассчитать достоверный удельный расход электроэнергии.
Схема сети показывает расположение компрессоров, распределительных участков и потребителей. Она необходима для проверки того, где измеряется воздух и какие потоки входят в рассматриваемый энергетический баланс.
Дополнительно устанавливают фактическое давление в сопоставляемых режимах. Показатели расхода воздуха, электрической энергии и давления должны относиться к одному периоду эксплуатации.
Как определить удельные энергозатраты на сжатый воздух
Удельное энергопотребление характеризует количество электрической энергии, необходимое для производства определённого объёма сжатого воздуха.
В общем виде показатель определяется как:
e = E / V,
где e — удельное энергопотребление; E — электрическая энергия, потреблённая компрессорной за рассматриваемый период; V — объём произведённого воздуха за тот же период, приведённый к согласованным условиям измерения.
Если электрическая энергия выражена в кВт·ч, а объём воздуха — в м³, показатель имеет размерность кВт·ч/м³.
Для корректного расчёта необходимо определить, какое оборудование включено в электрическую границу и какой расход воздуха соответствует этой границе. Нельзя делить потребление всей компрессорной на объём воздуха, измеренный только на одной из нескольких несопоставимых ветвей.
Удельный показатель также необходимо рассматривать вместе с давлением. Производство воздуха при разных давлениях требует разных энергетических затрат, поэтому непосредственное сравнение двух значений e без проверки рабочего давления может привести к ошибочному выводу.
Принципиальное ограничение: без измерения реального расхода воздуха удельную энергию определить нельзя. Номинальная производительность компрессора не является подтверждением фактической выработки за рассматриваемый период.
Как давление влияет на энергетические затраты
Чем выше требуемое давление сжатого воздуха при сопоставимых остальных условиях, тем больше энергетическая работа, необходимая для его получения.
Однако повышенное давление не обязательно является избыточным. Оно может определяться требованиями технологического оборудования и условиями передачи воздуха по сети.
Поэтому перед выводом о перерасходе необходимо установить, какое давление действительно требуется потребителям и какое давление поддерживает компрессорная.
Если фактический уровень давления превышает подтверждённую потребность, появляется основание проверить возможность изменения режима. Если же давление необходимо для технологического процесса, уменьшение настройки может нарушить работу оборудования.
При сопоставлении удельных энергозатрат необходимо учитывать фактическое давление одновременно с объёмом выработанного воздуха и электрическим потреблением.
Как холостой ход увеличивает расход электроэнергии
При работе на холостом ходу компрессор может продолжать потреблять электроэнергию, не обеспечивая соответствующую полезную выработку сжатого воздуха.
Энергетическое значение такого режима определяется потребляемой мощностью и его продолжительностью. Поэтому для проверки используют архивы работы компрессоров, позволяющие выделить интервалы холостого хода.
Если компрессор значительную часть времени находится в этом состоянии, электрическая энергия, израсходованная за соответствующие интервалы, может заметно влиять на удельный показатель.
Однако сам факт холостого хода не доказывает неправильную эксплуатацию. Необходимо установить назначение режима, условия регулирования производительности и возможность его изменения без нарушения требуемого воздухоснабжения.
Особенно важно не приравнивать продолжительность холостого хода к величине энергетических потерь. Для количественной оценки требуется фактическая электрическая мощность соответствующего режима.
Как потери воздуха в сети влияют на энергопотребление
Часть произведённого сжатого воздуха может не достигать полезных потребителей вследствие потерь в распределительной сети. При этом компрессорная затрачивает электроэнергию на производство всего зарегистрированного объёма, включая воздух, который не используется по назначению.
Для проверки необходимо сопоставить выработку компрессорной с распределением воздуха по сети и установленной потребностью производственных участков.
Схема сети помогает определить измерительные границы и участки, на которых требуется уточнить распределение потока. Показания расходомеров позволяют оценить фактическое количество воздуха в соответствующих точках.
При этом разница между выработкой компрессоров и зарегистрированным потреблением не всегда полностью равна утечкам. Она может быть обусловлена неполным охватом измерениями или различием условий учёта объёмов.
Поэтому вывод о потерях необходимо делать только после проверки границ расходомеров и сопоставимости зарегистрированных потоков.
Высокий расход электроэнергии может быть связан с утечками, но эта причина должна подтверждаться измерениями, а не предполагаться по одному показателю мощности компрессорной.
Почему поршневые и винтовые компрессоры нельзя сравнивать только по номинальной производительности
Поршневые и винтовые компрессоры имеют различные характеристики работы при частичной загрузке. Поэтому одинаковая номинальная производительность не означает одинакового электрического потребления во всех эксплуатационных режимах.
Для сравнения необходимо установить, как каждый агрегат изменяет фактическую подачу при уменьшении потребности и какую электрическую мощность потребляет в соответствующем состоянии.
Если сравниваются только номинальные значения, результат может не отражать работу компрессорной, большую часть времени обеспечивающей переменную нагрузку.
При оценке необходимо использовать архивы фактических режимов и измеренную выработку. Особое значение имеет продолжительность частичной загрузки и холостого хода.
Нельзя автоматически признавать один тип компрессора более эффективным для конкретного объекта без проверки его рабочих характеристик при соответствующем давлении и фактической потребности в воздухе.
Как качество воздуха связано с энергозатратами
Сжатый воздух должен соответствовать требованиям технологических потребителей. Поэтому при оценке энергетической эффективности необходимо учитывать не только давление и количество воздуха, но и требуемое качество воздушной среды.
Если для технологического процесса необходимы определённые параметры качества воздуха, энергетические затраты на обеспечение этих условий нельзя автоматически считать устранимыми.
При сравнении компрессорных систем необходимо убедиться, что они обеспечивают сопоставимый полезный результат. Снижение электрического потребления за счёт невыполнения требований к качеству воздуха не является корректным энергосберегающим эффектом.
Следовательно, удельные энергозатраты следует интерпретировать применительно к подтверждённым требованиям потребителей. Только при сопоставимых условиях можно оценивать влияние давления, холостого хода и потерь сети на общую эффективность.
Как сформировать карту энергозатрат сжатого воздуха
Результатом анализа должна стать карта энергозатрат сжатого воздуха и последовательность проверки возможных причин повышенного потребления.
Её основой служит сопоставление электрической энергии компрессорной, фактической выработки воздуха и давления системы за согласованные интервалы.
По архивам компрессоров определяют характер работы агрегатов и влияние холостого хода. По показаниям расходомеров и схеме сети устанавливают распределение воздуха и границы возможных потерь.
При интерпретации учитывают различия между поршневыми и винтовыми агрегатами при частичной загрузке, а также необходимые параметры качества воздуха.
Последовательность проверки должна позволять сначала установить достоверный удельный расход, затем оценить влияние давления и режимов компрессоров и только после этого определять участки, где требуется подтверждение потерь воздуха.
Если отдельные показатели не измерены, соответствующая причина остаётся технической гипотезой. Нельзя произвольно распределять общий расход электроэнергии между давлением, холостым ходом и утечками.
Граница достоверности: без измерения реального расхода воздуха удельное энергопотребление не определить. Количественные выводы зависят от качества архивов работы компрессоров, показаний расходомеров и достоверности схемы сети. Высокий расход может быть связан как с потерями воздуха, так и с технологически необходимым давлением. До проверки фактических режимов и требований к качеству воздуха нельзя обоснованно установить величину избыточных энергозатрат или гарантировать экономию.