CC BY
112
= 18
Энергобезопасность и энергосбережение
УДК 664.66 + 664.65.05
Турбокомпрессорные агрегаты модельного ряда Ш2-МБКА на Магнитогорском хлебокомбинате
П. С. Ейвин,
ГосНИИ хлебопекарной промышленности, аспирант
Учёными Государственного научно-исследовательского института хлебопекарной промышленности и Московского авиационного института разработан турбокомпрессорный агрегат нового поколения с использованием элементов и узлов оборонных технологий.
Ключевые слова: турбокомпрессорный агрегат, энергоэффективность, сыпучий материал, система автоматического управления, компрессор.
Большинство хлебозаводов России в качестве источников сжатого воздуха для систем пневмотранспорта сыпучих материалов используют поршневые компрессорные станции высокого давления с установленной мощностью 75 кВт и более. Указанные станции имеют сложные системы подачи и удаления масла, очистки воздуха, охлаждения, необходимость комплектации другим оборудованием, специальных помещений, обслуживающего персонала и т. д. В результате их работы наносится невосполнимый ущерб экологии. Воздуходувные агрегаты среднего давления (газовоздуходувки) также энергоёмки, имеют высокие шумовые характеристики, низкий ресурс работы, требуют постоянного обслуживания.
ГосНИИ хлебопекарной промышленности и специалисты авиационной отрасли предлагают новаторскую разработку - турбокомпрессорные агрегаты модельного ряда Ш2-МБКА. Это высококачественное и наукоёмкое оборудование, созданное с использованием передовых технологий, предназначено для применения на различных по мощности предприятиях, где необходимо пневмотранспортировать сыпучий материал на расстояние до 200 м и более [1].
В основе работы турбокомпрессорного агрегата заложен принцип центробежного сжатия. Благодаря использованию авиационных технологий удаётся получать необходимую степень сжатия в центробежной ступени при малых габаритах. Схематическое изображение агрегатов Ш2-МБКА и их технические характеристики представлены на рис. 1 и в табл. 1. Высокая частота вращения достигается благодаря применению в качестве опор газодинамических подшипников скольжения, что снижает уровень шума при работе. Конструктивная особенность данного агрегата - расположение высокоскоростного электродвигателя и компрессорного колеса на одном валу, что приводит к уменьшению габаритов и массы изделия, увеличению КПД.
Серии таких агрегатов с 2005 года успешно эксплуатируются на хлебокомбинатах в Москве, Калининграде, Балаково, Плавске, Тюмени, Братске, Магнитогорске, Самаре и других городах.
Компрессорное оборудование, работающее на подавляющем большинстве предприятий, не выдер-
Ш2-МБКА-7/1,5
Ш2-МБКА-6,5/2
100
582
100
582
Рис. 1. Схематическое изображение турбокомпрессорных агрегатов модельного ряда Ш2-МБКА
живает никакой критики с точки зрения экологической безопасности (загрязнение маслами, продуктами износа нагнетательных машин и т. д.), оно имеет катастрофически низкую надёжность. Это приводит к тому, что сотрудник хлебокомбината вынужден иметь на балансе, обслуживать, ремонтировать вместо одного компрессора - два, а зачастую и три (первый - работает, второй - ремонтируется, третий - в резерве на случай выхода из строя первого). Те предприятия, где нагнетательные машины полностью выработали свой ресурс и назрела необходимость их замены, стоят перед выбором: приобрести снова отечественный поршневой компрессор за 1-1,5 млн рублей, либо перейти на импортное оборудование, которое стоит в разы дороже. А это влечёт за собой необходимость менять массу сопутствующего оборудования (охладители, фильтры, питатели и т. д., которые стоят часто дороже самого компрессора), обучать специалистов, использовать импортные расходные материалы и запасные части. Это в ещё большей степени ставит производителя в зависимость от импорта, курсов валют и т. д.
ваяюиягаи
Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 19
Таблица 1
Технические характеристики турбокомпрессорных агрегатов
Характеристика Ш2-МБКА-7,0/1,5 Ш2-МБКА-6,5/2,0
Расход воздуха (настраивается по требованию заказчика), м3/мин 5-8 5-7
Максимальное абсолютное давление, атм 1,5 2,0
Установленная мощность, кВт 7,8 15
Напряжение электросети, В 380+5%/-15%
Габаритные размеры с блоком охлаждения, мм
Длина 582 582
Ширина 607 607
Высота 1276 1430
Масса, кг, не более 77 93
Температура воздуха на выходе из компрессора, °С, не более 75 130
Показатели надёжности и долговечности
Наработка агрегата на момент испытаний, час, не менее 3885
Средний срок службы до капремонта, лет, не менее 3
Коэффициент готовности, не менее 0,9
Коэффициент технического использования 0,9
Срок службы до списания, лет, не менее 10
Исполнение электродвигателя компрессора 1Р54
За последние три года нами была окончательно опробована принципиально новая концепция транспортирования муки в условиях реальных предприятий [2]. Этот метод позволяет: избежать загрязнения маслами и продуктами износа транспортирующего воздуха, а следовательно, и муки; необходимости однократного, а тем более, двукратного дублирования оборудования; исключить влияние человеческого фактора на надёжность и качество; в десятки раз снижать энергозатраты на пневмотранспорте и иметь практически неисчерпаемый ресурс работы. Следящая система работает под управлением микропроцессорной схемы, оптимизирует затраты электроэнергии. Какой бы сложной ни была сеть муко-проводов на хлебозаводе, программа автоматически, в зависимости от меняющихся параметров транспортирования и свойств муки (сорт, влажность и др.), оптимально изменит работу нагнетательной машины и обеспечит стабильность транспортировки. В результате вмешательство оператора требуется только в случае аварийной ситуации.
Разработанная система управления даёт возможность автоматически настраиваться агрегату непосредственно под ту или иную пневмотрассу, которая в данный момент складывается из отдельных участков с питателями, переключателями направления, отводами, фильтрами, циклонами-разгрузителями и другими элементами, участвующими в технологической цепочке подачи сыпучего продукта, обеспечивая постоянство расхода независимо от выходного давления воздуха [3]. Это важное преимущество даёт возможность гарантировать отсутствие завалов из-за несоответствия параметров воздушного потока, требуемых для конкретной линии. При этом нет дополнительных энергозатрат: система даёт коман-
ду агрегату выработать именно столько сжатого воздуха и именно с такими параметрами, сколько и какого необходимо в данный момент для оптимального транспортирования сыпучего продукта. Обратная связь между агрегатом и системой управления обеспечивается высокоскоростными электронными датчиками, поэтому скорость реакции электроники заведомо превышает скорость изменения параметров потока сыпучего продукта и отсутствует вероятность запаздывания в срабатывании следящей системы.
Существует возможность посетить любое из предприятий, оснащённое данным турбокомпрессор-ным агрегатом, и оценить его работу в реальных условиях на производстве.
В конце 2010 года завершена реконструкция внутрипроизводственных линий подачи муки из склада БХМ в производство на Магнитогорском хлебокомбинате. Осуществлена замена трёх компрессоров «Борец» общей мощностью 225 кВт на три автономных двухступенчатых компрессорных агрегата Ш2-МБКА-6,5/2,0.
Агрегаты обслуживают три независимые транс-портно-технологические линии. При их одновременной работе и максимальной суммарной производительности (до 15 т/ч) потребляемая мощность составляет до 45 кВт, при этом удельные затраты электроэнергии не превышают 3 кВт-ч/т (удельные затраты оценивались по установленной мощности). Длина материалопроводов линий в пересчёте на местные сопротивления составляют от 50 до 180 м. Требуемое для транспортирования муки пшеничных и ржаных сортов рабочее давление сжатого воздуха не превышает 0,7 атм. Для агрегатов не требуется специального помещения. Турбокомпрессорные
ШШШВСТ
= 20
Энергобезопасность и энергосбережение
агрегаты Ш2-МБКА имеют категорию исполнения 1Р54, и Федеральная служба Роспотребнадзора дала разрешение на их эксплуатацию в помещениях категории В и А. На рис. 2 и 3 представлены фото промышленных образцов компрессорных агрегатов Ш2-МБКА-6,5/2,0, установленных на Магнитогорском хлебокомбинате.
Рис. 2. Двухступенчатый турбокомпрессор на Магнитогорском хлебокомбинате
Накапливая опыт применения новой техники и технологии пневматического транспортирования сыпучего материала на предприятиях страны, мы в данное время корректируем параметры сопрягаемого оборудования, оптимизируем технологические цепочки на реальных производствах. Опираясь на открывшиеся перспективы, приближаемся к созданию современного, конкурентоспособного комплекса, внедрение которого возможно при проектировании вновь строящихся объектов, а также на предприятиях, требующих реконструкции и переоборудования.
Итак, можно обозначить наиболее значимые причины, по которым стоит применять данную разработку:
• полная автоматизация процесса - позволяет сократить количество обслуживающего персонала и исключить влияния человеческого фактора;
Рис. 3. Компрессорный агрегат на Магнитогорском хлебокомбинате
• экономичность - не требуется использование дорогостоящих ресиверов, масловлагоотделителей, смазочных материалов, воды, шумоглушителей, устройства специальных помещений и фундаментов и т. д.;
• высокая производительность - позволяет наращивать объёмы производства и параллельные системы без создания дополнительных рабочих мест;
• «маневренность» - благодаря автоматике эта техника позволяет осуществить подключение множества новых пневмолиний;
• рациональное использование площади благодаря компактности и универсальности оборудования;
• особенности, которые можно назвать дополнительными преимуществами оборудования, например, низкий уровень шума, отсутствие вибрации, безупречная чистота сжатого воздуха и т. д.;
• компактность - компрессорный агрегат можно разместить на небольшой свободной площади: примерно 1 м2;
• полная автономность - подключённая к источнику электроэнергии система полностью готова к работе;
• тщательно продуманная автоматическая система безопасности;
• надёжность - оборудование не требует ремонта в течение длительного времени;
• энергосбережение - потребление 7-15 кВт вместо 25-75 кВт, возможность небольшой загрузки, что позволяет использовать оптимальные режимы работы;
• быстрая окупаемость - по свидетельствам потребителей, которые приобрели эту технику, она окупается в считанные месяцы.
Ега
Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 21 =
Ориентировочные расчёты экономической целесообразности применения только на хлебопекарных предприятиях представленного метода транспортирования муки дают эффект порядка 1,2 млн рублей в год при применении одного комплекса транспортирования. Фактический экономический эффект от внедрения турбокомпрессорных агрегатов, например, на Братском хлебокомби-
нате, составил 1,171 млн рублей в год. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений -0,8 года.
Таким образом, использование российской технологии высокоресурсных аппаратов для получения безопасным способом стандартизированного воздуха и техники, не требующей обслуживающего персонала, подтверждается на практике.
Литература
1. Володин Н. П., Касторных М. Г., Кривошеин А. И. Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам. - М.: Колос, 1984. - 288 с.
2. Косован А. П., Веденьев В. Ф., Ейвин П. С., Турчанинова Т. П. Внедрение турбокомпрессорных агрегатов Ш2-МБКА в пневмотранспортные системы хлебозаводов // Хранение и переработка сельхозсырья. -2010. - № 8. - С. 58-61.
3. Турчанинова Т. П. Технология бестарного хранения муки. - М.: Пищепромиздат, 2009. - 536 с.
Turbo-compressor units range SH2-MBKA at Magnitogorsk Bakery complex
P. S. Ejvin,
Postgraduate student, GosNIIhlebopekarnoy Promyshlennosti
In the National Research Institute for the baking industry and the Moscow Aviation Institute was developed a turbocharged aggregate of new generation with the use of elements and nodes of defense technologies.
Keywords: compressor unit, energy-efficiency, bulk material, automatic control system, compressor.
ПОЗДРАВЛЯЕМ '
Редакция журнала от души поздравляет Титова Владимира Леонтьевича, Пащенко Евгения Ивановича и Артемова Алексея Александровича с занесением в почётную Галерею Энергетической Славы и с присвоением Некоммерческому партнерству МЦЭЭиВИЭ премии «Российский энергетический Олимп»! Желаем новых побед и всеобщего признания результатов успешной деятельности!
www.sromcee.ru
ШВШИВСТ
