Технологические системы и оборудование
Энергетическое обследование технологических систем и оборудования позволяет определить, насколько расход энергоресурсов соответствует фактической производственной нагрузке. В этом направлении рассматривают насосы, компрессоры и сети сжатого воздуха, паровые системы, сушильные установки и технологические линии. Каждый из этих объектов выполняет собственную производственную функцию, поэтому оценка энергопотребления требует разграничения потоков энергии и условий работы оборудования.
Основная задача обследования — установить границы энергетического учёта, определить причины возможного перерасхода и выбрать конкретное направление диагностики. При этом необходимо отличать физические потери от изменения производительности, технологических режимов и необходимой резервной мощности. Общий рост расхода электроэнергии, топлива или пара сам по себе не подтверждает неэффективность оборудования.
Энергетические потоки технологических систем
В технологическом оборудовании энергия используется для выполнения различных видов работы. Насос передаёт механическую энергию жидкости. Компрессор расходует электрическую энергию на получение сжатого воздуха. Паровая система обеспечивает получение, распределение и использование водяного пара. Сушильное оборудование использует тепловую или электрическую энергию для испарения влаги. Производственные линии объединяют энергетические нагрузки основных и вспомогательных агрегатов.
Для каждого направления необходимо установить, где энергия поступает в рассматриваемый контур, какую технологическую работу обеспечивает оборудование и какими измерениями подтверждается её выполнение.
Если несколько агрегатов подключены к одному узлу энергетического учёта, суммарный расход не позволяет непосредственно установить эффективность каждого из них. Сначала определяют состав нагрузки и границы измерений, затем сопоставляют энергетические показатели с фактическими производственными режимами.
Исходные данные для выбора обследования
Состав необходимых данных зависит от оборудования и характера технологической задачи. Общей основой служат схемы объекта, документы на оборудование и архивы энергетического учёта.
Для насосов существенны характеристика оборудования, напор, расход, КПД и положение клапанов. Эти сведения позволяют сопоставить фактическую рабочую точку с характеристикой насосной системы.
При обследовании сжатого воздуха рассматривают профиль давления, расход воздуха, циклы нагрузки компрессоров и сведения об утечках. Необходимо также разграничивать контуры воздуха с различными требованиями к качеству.
Для паровых систем используют данные о расходе пара и конденсата, давлении, температурах и работе конденсатоотводчиков. Для сушильного оборудования необходимы сведения о влажности сырья, массе загрузки, температурах газа и продукта.
При обследовании технологических линий используют производственные карты, данные о потреблении энергии по операциям и сведения о технологических ограничениях. Эти материалы позволяют связать энергетическую нагрузку с фактическим графиком выпуска.
Как определяют возможные энергетические потери
В насосном оборудовании проверяют соответствие рабочей точки характеристике системы и возможное дросселирование потока. Однако изменение режима насоса ограничено необходимым кавитационным запасом и минимальными технологическими расходами.
В компрессорных системах диагностируют утечки сжатого воздуха, завышенные уставки давления и избыточную работу оборудования в разгруженном режиме. При этом системы с различными требованиями к качеству сжатого воздуха нельзя без разграничения объединять в один энергетический баланс.
В паровых системах проверяют потери при продувке, утечки пара и работу конденсатоотводчиков. Давление пара необходимо оценивать с учётом фактических требований технологического процесса: его уменьшение не всегда допустимо.
Для сушильного оборудования важны температура отходящего воздуха и возможность рециркуляции. При этом режим сушки должен обеспечивать требуемое качество продукта, которое ограничивает допустимую скорость удаления влаги.
На технологических линиях рассматривают работу агрегатов в холостом режиме и соответствие их включения графику производства. Часть резервной мощности может быть необходима для надёжности процесса, поэтому её наличие само по себе не подтверждает устранимый перерасход.
Во всех случаях выявленное отклонение становится основанием для проверки, но не доказанной величиной энергетических потерь. Количественный вывод требует достоверных измерений и сопоставимого производственного режима.
Выбор объекта энергетического обследования
Направление «Технологические системы и оборудование» включает пять разновидностей объектов. Выбор зависит от того, какой энергетический поток необходимо проверить и какие технологические параметры определяют его нагрузку.
- Насосное оборудование — обследование передачи механической энергии жидкости, рабочей точки насоса, напора, расхода и возможных потерь при дросселировании.
- Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха — проверка давления, утечек, циклов нагрузки и работы разгруженных компрессоров.
- Паровые системы — обследование получения, распределения и конденсации пара, проверки продувки, утечек и конденсатоотводчиков.
- Сушильное оборудование — оценка энергии испарения влаги, температурных режимов и возможности рециркуляции с учётом качества высушенного продукта.
- Технологическое оборудование — сопоставление энергопотребления производственных линий и вспомогательных агрегатов с операциями, холостыми режимами и графиком выпуска.
Если на предприятии используются несколько взаимосвязанных систем, сначала устанавливают их общие энергетические границы, после чего определяют предмет обследования каждого контура. Например, потребление компрессора и оборудования, использующего сжатый воздух, необходимо рассматривать во взаимосвязи, но их энергетические показатели не следует смешивать без подтверждения границ учёта.
Сопоставимость производственных режимов
Для проверки энергетических отклонений необходимо сравнивать потребление при сопоставимой рабочей нагрузке. Под сопоставимым периодом понимают интервал, в котором существенные различия объёма работы, продолжительности эксплуатации и технологических условий учтены при оценке.
Увеличение расхода электроэнергии насоса может быть связано с изменением напора или расхода жидкости. Повышение потребления компрессорной системы — с изменением потребности в сжатом воздухе. Рост расхода пара или энергии сушильного оборудования — с изменением технологической нагрузки.
На производственных линиях увеличение суммарного энергопотребления может сопровождать рост выпуска продукции. Поэтому для оценки используют показатели энергии по операциям и производственные карты, а не только общий расход за смену.
Технологические ограничения учитывают до выбора мероприятий. Снижение напора насоса, давления пара, расхода воздуха или температуры сушки не может рассматриваться как безусловный способ экономии, если оно нарушает необходимые параметры процесса.
Результат определения состава обследования
Результатом становится карта взаимосвязанных энергетических потоков технологических систем и оборудования с установленными границами измерений и обоснованием выбора конкретного объекта обследования.
Она позволяет определить, какие энергетические нагрузки подтверждаются существующими данными, где необходимы дополнительные измерения и какие отклонения следует проверять в первую очередь.
Приоритет диагностики выбирают по характеру энергетического потока: для насосов — рабочая точка и дросселирование, для компрессоров — утечки и режимы нагрузки, для паровых систем — потери пара и конденсата, для сушильного оборудования — тепловой режим, для производственных линий — холостой ход и согласованность работы агрегатов с выпуском.
Обзор направления не заменяет измерения на конкретном объекте. Общая закономерность не означает наличия одинакового дефекта на разных видах оборудования. Фактическую величину потерь и ожидаемую экономию определяют только после подтверждения причин отклонений и получения сопоставимых данных.
Подготовка схем оборудования, архивов учёта, рабочих характеристик и технологических сведений позволяет установить обоснованные границы обследования и выбрать направления диагностики без ошибочного отнесения необходимой производственной нагрузки к энергетическим потерям.