1 просмотров

Ожидаемый потенциал энергосбережения до 15%

Принцип: различные параметры установки измеряются для определения степени изношенности компрессора и сбор данных под бизнес-обоснование замены компрессоров.

Преимущества: снижает общие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание системы.

Экономия: ожидаемая экономия энергии на предприятии может составлять до 15%.

Простота реализации: предполагает установку расходомера газа на всасывающую линию компрессора.

Оценка изношенности винтового компрессора

Принцип работы

Промышленном холоде наиболее часто применяют либо винтовые компрессоры, либо поршневые компрессоры. Как правило, винтовые компрессоры заменили поршневые из-за более низких затрат на техническое обслуживание и минимальных требований к регулярному ремонту. Однако, в отличие от поршневых компрессоров, не существует простого испытания компрессора, которое можно было бы провести для определения состояния винтового компрессора. Это происходит потому, что зазоры между винтами, количество масла, вязкость масла и скорость вращения винтов — все это факторы, влияющие на герметичность сжатого пространства внутри винтового компрессора.

Справка

Эффективность винтового компрессора может быть снижена из-за повреждения, вызванного многочисленными факторами, включая плохое техническое обслуживание, чрезмерный износ подшипников, повреждение золотника регулировки и эрозии. Энергоэффективность винтового компрессора зависит от целостности тонкой кромки на кончике роторов компрессора и зазора между этой кромкой и корпусом компрессора. Хотя снижение эффективности в результате этого повреждения не всегда легко поддается идентификации, оно может объяснить различия в результатах работы компрессоров.

Оценка изношенности винтового компрессора
Рис. 1: Винтовой компрессор ведущий (фиолетовый) и ведомый (желтый) роторы с небольшими гребнями.

Наиболее надежным и экономичным способом определения наличия, а также уровня износа компрессора (поскольку испытание на сжатие винтового компрессора невозможно) является установка массового расходомера на общей всасывающей линии холодильной установки. Общий массовый расход на всасывающем трубопроводе может непрерывно контролироваться с помощью измерительного клапана, который будет преобразовывать расход в фактическую нагрузку системы. Это можно сравнить с «теоретической» мощностью компрессора, основанной на технических данных производителя, поэтому фактический уровень износа компрессора может быть количественно определен.

Справка

В отличие от поршневых компрессоров, винтовые компрессоры не восстанавливают полную эффективность после ремонта. Только полная замена блока компрессора (= новый компрессор) восстановит первоначальный уровень эффективности. Однако из-за значительно высоких капитальных затрат, связанных с заменой компрессора, требуется твердое доказательство износа компрессора, прежде чем владельцы предприятия согласятся на полную реконструкцию.

Преимущества для предприятия

  • Мониторинг износа компрессора предоставляет владельцу предприятия ценную информацию и может помочь определить, когда следует заменить компрессор, чтобы обеспечить требуемую окупаемость, или когда следует изменить последовательность работы компрессора, чтобы обеспечить минимальную работу изношенного компрессора;
  • Повысится надежность системы и снизится риск поломки подшипников компрессора.

Возможности для экономии

Достижимая годовая экономия за счет замены компрессора зависит от:

  • Степени износа компрессора;
  • Марки и модели компрессора;
  • Времени работы и коэффициента нагрузки компрессора.

Учитывая масштабы применения этой технологии, невозможно сделать общую оценку достижимой экономии, связанных с ней затрат и сроков окупаемости таких проектов.

Осуществление проекта

Необходимые данные

Вам необходимо знать следующее:

  • Марка и модель винтового компрессора;
  • Частота вращения двигателя компрессора при наличии VFD;
  • Диаметр всасывающей линии.

Требования к тестированию

Для контроля износа винтового компрессора вам понадобится:

  • Подходящий массовый расходомер, установленный на общей всасывающей линии установки – расходомер должен быть тщательно подобран, чтобы он мог не только обнаружить ожидаемое изменение массового расхода, но и минимизировать потери давления через устройство;
  • Датчики давления нагнетания и всасывания;
  • Потенциометры золотникового клапана винтового компрессора, подключенные к главному контроллеру установки;
  • Достаточные аппаратные и программные возможности системы управления для преобразования массового расхода в нагрузку установки.

Тематическое исследование: Simplot Australia

Компания Simplot Australia, провела испытания винтовых компрессоров на износ для проверки окупаемости инвестиций в проект замены компрессора. Это привело к экономии электроэнергии на 950 МВт*ч в год с окупаемостью менее четырех лет.

Таблица 1: Simplot Australia экономия электроэнергии и окупаемость

Экономия эл. эн.  (МВт ч/год)Экономия эл. эн.  ($/год)Экономия на других расходах (обслуживание и т.д.) ($/год)Экономия итого  ($/год)Капитальные затраты ($)Срок окупаемости (год)Экономия эл.эн. в пересчете на выброс CO2 тонн/год
95056,0005,00061,000240,0003.9912

Simplot Australia управляет заводом по переработке картофеля в Тасмании и имеет примерно 190 штатных сотрудников. Завод расположен на берегу реки Левен и находится недалеко от богатой плодородной почвы, где Simplot получает свой картофель от более чем 300 местных производителей. Ежегодно перерабатывается более 250 000 тонн картофеля с получением около 150 000 тонн замороженного продукта.

French fries

На этом предприятии расположены пять независимых холодильных установок. Общее потребление электроэнергии холодильными системами составляет примерно 11 ГВт*ч в год.

В одном из цехов завода установлены четыре низкотемпературных и четыре винтовых компрессора высокой ступени, обслуживающих несколько морозильных туннелей. Из-за возраста компрессоров Simplot предположил, что некоторые компрессоры могут быть сильно повреждены и требуют замены. Однако не было никаких доказательств того, что замена даст хорошую отдачу от инвестиций.

Проверка износа компрессора была осуществлена на всех восьми компрессорах путем проведения детальных измерений. Было установлено, что наиболее высокие потери холодопроизводительности из-за износа приходятся на компрессор низкой ступени и компрессор высокой ступени. Результаты этого испытания дали Simplot уверенность в том, чтобы пойти дальше и заменить два компрессора.

Благодаря замене снизились как энергетические, так и эксплуатационные расходы завода. Общая экономия средств составила примерно 61 000 долл. США в год по сравнению с общей стоимостью проекта в 240 000 долл.

Оценка изношенности винтового компрессора
Рис 2: Машинное отделение Simplot Ulverstone