CC BY
74
УДК 65.011.46:666.9.012
А. М. Зубарев*, И. А. Кузин, Н. З. Хабибова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9 * e-mail: amzubarev@gmail.com
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВИНТОВЫХ КОМПРЕССОРОВ
Энергосбережение в системах сжатого воздуха является актуальной задачей. Использование винтовых компрессоров может значительно повысить эффективность сжатия воздуха на малых предприятиях. Внедрение частотного привода в компрессорной технике может позволить снизить энергозатраты на предприятиях, использующих сжатые газы на 33%.
Ключевые слова: Системы сжатого воздуха, частотный привод, винтовой компрессор, расходы компрессора, энергоэффективность
Энергосбережение в системах сжатого воздуха является одной из наиболее актуальных задач, стоящих сегодня перед отечественными промышленными предприятиями. На многих предприятиях доля энергопотребления,
приходящаяся на компрессорное оборудование, достигает 25-30%, так как основу парка компрессорного оборудования все еще довольно часто составляют мощные поршневые и центробежные компрессорные установки с производительностью от нескольких десятков до сотен м3/мин. Успешным решением многих проблем стало широкое использование на предприятиях винтовых компрессоров. Их появление на рынке сделало возможным переход к децентрализованной системе обеспечения сжатым воздухом.
Принцип децентрализованной системы заключается в том, что потребность в сжатом воздухе обеспечивают отдельные компрессоры (в первую очередь винтовые), установленные непосредственно в производственных помещениях рядом с потребителями[1]. Еще одна серьезная проблема заключается в несоответствии производительности компрессора и реального потребления сжатого воздуха. Это приводит к тому, что в отдельных случаях (выходные дни, ночные смены и т.п.) приходится использовать более мощное оборудование, когда необходимости в этом нет. Можно отметить, что в последние годы использование мощных поршневых компрессоров неэффективно еще и потому, что приоритетным направлением отечественной экономики стало развитие предприятий малого и среднего бизнеса. Именно это во многом и способствовало внедрению в промышленное производство принципиально иного оборудования.
Ю
Решением многих проблем может стать широкое использование на предприятиях винтовых компрессоров. Их использование сделало возможным переход к децентрализованной системе обеспечения сжатым воздухом. Принцип децентрализованной системы заключается в том, что потребность в сжатом воздухе обеспечивают отдельные компрессоры (в первую очередь винтовые), установленные непосредственно в производственных помещениях рядом с потребителями. Переход к децентрализации принес целый ряд значительных преимуществ. Прежде всего, это позволило существенно уменьшить протяженность трубопроводов. В результате снизились потери сжатого воздуха из-за утечек.
Внедрение частотного привода в компрессорной технике предполагает получение целого ряда преимуществ, по сравнению с обычными винтовыми компрессорами; компрессор с частотным приводом при работе поддерживает необходимое давление в системе с точностью до 0,1 бар и немедленно реагирует на изменение давления в сети[2]. Каждый лишний бар давления нагнетания увеличивает электропотребление компрессора на 6-8%; Производительность компрессора с частотным приводом точно соответствует реальной потребности в сжатом воздухе. В результате минимизируется энергозатратный период холостого хода, во время которого асинхронный двигатель обычного винтового компрессора потребляет около 15-20% своей номинальной мощности. На рисунках 1 и 2 проведено сравнение различных статей расходов на использование компрессоров различных видов.
Инвестиционные расходы. %
Расходы на материалы
для сервисного обслуживания, 1
Расходы на электроэнергию, %
Рис. 1. Расходы компрессора без частотного привода
13
Рис. 2. Расходы компр
Проанализируем более подробно типовой образец компрессора с частотным приводом. В качестве примера анализируется работа винтового компрессора с электродвигателем мощностью 60 кВт и максимальным давлением 10 бар, загруженным на 70% с годовой наработкой 4000 часов. При замене этого компрессора на аналогичный компрессор с частотным приводом, экономичность увеличивается по следующим параметрам:
• экономия за счет минимизации времени холостого хода - 48000 кВт*час;
• отсутствие потерь из-за разгрузки внутренней системы компрессора (ресивера воздушно-масляного сепаратора) - 806 кВт*час
• экономия за счет отсутствия избыточного давления пневмосистемы - 15120 кВт*час
• экономия из-за меньших утечек из пневмосистемы - 5400 кВт*час
)ра с частотным приводом
• экономия за счет отказа от ременной передачи и замены ее прямой (электродвигатель - муфта -винтовой блок) - 9600 кВт*час. По итогам расчета, годовая экономия электроэнергии может составлять порядка 78000 кВт*час, что составляет повышение экономии до 33%. При стоимости электроэнергии для промышленных предприятий, которая составляет 3,8р за кВт*час, финансовая экономия составляет порядка 296000р в год. С тем учетом, что стоимость замены оборудования составляет порядка 750000р, можно рассчитать примерный период окупаемости нового оборудования за счет снижения затрат на электроэнергию. При расчетах следует отметить, что на эффективность использования винтового компрессора с частотным приводом зависит от режима работы оборудования, потребляющего сжатый воздух. При этом, по расчетам, срок окупаемости данного оборудования составляет 2-3 года
Зубарев Андрей Михайлович, аспирант 2 года обучения кафедры Инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Кузин Иван Анатольевич, студент 2 курса факультета Инженерной химии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Хабибова Наталья Замиловна, к.т.н., доцент кафедры процессов и аппаратов химической технологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Расчет и анализ термодинамических процессов расширения (сжатия) неидеального газа/ сост. Н.З. Хабибова. - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2005. - 48с.
2. Михайлов А. К., Ворошилов В. П., «Компрессорные машины» М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.
Zubarev Andrey Mikhailovich*, Kuzin Ivan Anatolevich, Khabibova Natalia Zamilovna D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: amzubarev@gmail.com
COMPARATIVE ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF SCREW COMPRESSORS Abstract
Energy savings in compressed air systems is an important task. Using a screw compressor can significantly increase the efficiency of air compression. Introduction of frequency drives in compressor technology can allow to reduce energy consumption for enterprises using compressed gases by 33%.
Key words: Compressed air systems, frequency drive, screw compressor, compressor costs, energy efficiency
