Наш адрес:
г. Пенза, ул. Германа Титова, 18

Карта проезда

Режим работы:
пн-пт 9:00 - 18:00
сб-вс выходной

Ваша оценка?

Снижение энергозатрат в промышленных пневмосистемах

Компания SMC в России исследует пневматические системы предприятий, чтобы находить способы сбережения энергии и оптимизации затрат. Для этого на предприятиях с разными условиями производства проводятся обширные пневмоаудиты.

Сжатый воздух широко используется в промышленной автоматизации для решения различных задач. Более половины его применяется для движения исполнительных механизмов. Примерно 10% расходуют операции обдува. Это полезные затраты, но есть также и потери – по разным оценкам, их доля в общем расходе может достигать 30%.

Сжатый воздух – настолько важный ресурс для большинства промышленных объектов, что его генерация занимает до 20% во всём объёме потребления энергии. Это дополнительно актуализирует вопрос сокращения и рационального потребления энергии. SMC вместе с участниками рынка изучает проблему и разрабатывает её решения.

Пневмосистемы

Один из наиболее радикальных способов сократить расходы – сократить долю пневматических приводов и предпочесть им электрические. Это уменьшит потребность в сжатом воздухе, но также заставит отказаться от выраженных преимуществ пневмооборудования, из-за которых оно и стало таким распространённым.

Следовательно, необходимо идти по менее радикальному пути. А именно – снижать энергопотребление систем подготовки сжатого воздуха. Вот за счёт чего это делается:

  • уменьшение прямых расходов энергии для функционирования пневматики,
  • уменьшение потребности в сжатом воздухе,
  • увеличение КПД энергии, которая уходит на компрессию, включая минимизацию потерь и ограничение давления.

Продуктивность разрабатываемых решений и объём использованных резервов определяются в зависимости от цены 1 м3 воздуха. Надо разделить сумму, потраченную на производство воздуха, на его объём. Сюда включаются следующие суммы:

  • стоимость электроэнергии, потраченной в течение года оборудованием, которое относится к системе подготовки воздуха,
  • сумма, потраченная на техобслуживание оборудования,
  • амортизационные отчисления,
  • эксплуатационные расходы на содержание предприятия.

На каждом предприятии распределение затрат выглядит по-своему, но большую часть всегда составляет плата за электроэнергию. Она зависит от двух факторов:

  • энергии, вложенной в компрессию 1 кубометра воздуха, и ценой за кВт⋅ч,
  • электроэнергии.

Так, если кВт⋅ч стоит 3 рубля, а для нагнетания воздуха необходимо 7 бар, на выработку 1 м3 уйдёт 0,3 рубля. Здесь не учтены деньги, потраченные на эксплуатацию, и остаточная стоимость аппаратуры, так что это низ диапазона цены за 1м3 воздуха.

С учётом иных расходов применение сжатого воздуха в полтора-два раза дороже чистых расходов на электричество. В среднем, выходит 0,5 рубля за 1 кубометр. В зависимости от условий на определённом объекте, этот показатель варьирует вверх или вниз. На него влияют траты на техобслуживание, остаточная стоимость, тарифы на электричество.

С помощью этих сведений оцениваются масштабы финансовых потерь, спровоцированных воздушными утечками. В иллюстрации показано, как сжатый воздух используется в упаковочной линии из 6 машин на косметическом производстве. Тут отчётливо видна разница между двумя режимами:

  • пиковый расход во время работы – 6-7 м3/мин,
  • в режиме простоя расход – примерно 1 м3/мин.

По сопровождающим документам, машины не должны использовать воздух в режиме останова. А на реальных объектах даже простаивающая линия стабильно теряет воздух. Это происходит в отслуживших пневматических распределителях, клапанах конденсатоотводчика, соединениях компонентов системы, исполнительных механизма. В процессе проведения аудита SMC на одном из предприятий оказалось, что фактический расход на линии в 2,4 раза больше показателей из документов.

Отключённая машина расходует 170% воздуха относительно того, сколько её полагается по техническому плану. Потери только в этой линии за год отбирают у компании 260 тысяч рублей. А финансовые потери предприятий, оборудованных десятками таких линий, исчисляются миллионами.

Лучшее, что здесь можно сделать– исключить все утечки. К этому и необходимо стремиться в обеспечении энергосбережения. Но на практике это не всегда возможно, поэтому приходится сокращать утечки на отдельных участках, не подавая воздух в работающие ветви пневмосети, которые временно не включены в производство. Так, на реальном кейсе из России монтаж отсечных клапанов на машинах для упаковки окупил себя за 2,5 месяца.

Помимо сокращения потребления, не менее важен вопрос эффективного использования энергии сжатого воздуха. Обычно давление воздуха, которое должен нагнетать компрессор, вычисляется как наибольшее давление, необходимое для оборудования, плюс потери на пневмолиниях.

Давление нагнетания влияет на цену сжатого воздуха. Поэтому его сокращение с 7 до 6 бар уменьшает траты на электричество на 10%. Можно сказать, что направленность на энергосбережение требует использовать минимально необходимое давление. Часто возникает ситуация, когда сложно снизить давление в пневматической сети из-за большого числа потребителей, которые нуждаются в более высоком давлении. Если они используют немного воздуха, допустимо уменьшать давление в сети и оборудовать эти приборы локальными усилителями давления.

Продумывая такое энергосбережение, необходимо разобраться с обоснованием. Здесь уменьшаются удельные затраты на компрессию, но в то же время дополнительный воздух тратится для функций усилителя. Найти рациональное решение помогает программа Energy Saving, разработанная в корпорации SMC.

Кроме того, уменьшение давления предусматривает минимизацию потерь на пневматических линиях. Размер трубопровода зависит от величины наибольшей возможной расходной нагрузки. Когда она становится больше расчётных показателей, возникают необоснованные потери.

Например, на линии упаковки, которая была упомянута ранее, одна машина была соединена с пневмомагистралью трубой 1/2'’. Рабочий расход достигал 1,9 м3 в минуту и увеличивал потери до 1,1 бар. Это большая проблема для сокращения магистрального давления, а, следовательно, и для экономии энергии. После установки трубы 3/4’’ утечки уменьшились в 8 раз. Диаметр трубопровода – ключевой параметр, определяющий утечки давления в формуле Δp ~ 1/d5 (d – диаметр).

Компрессия воздуха – первостепенный фактор оптимизации энергопотребления на предприятии. При использовании загрязнённого воздуха быстрее изнашиваются уплотнения, твёрдые частицы откладываются и блокируют работу клапанов, на трубах скапливается конденсат и заставляет держать открытыми дренажные клапаны. Всё это увеличивает потери сжатого воздуха.

Из-за быстрого загрязнения фильтров в линии постоянно «теряется» давление, и воздух используется с меньшей эффективностью. Поэтому ключевой пункт в экономичном энергопотреблении – это расчётливая подготовка воздуха, сжатого в необходимом объёме в то время, когда он реально используется в производстве.

Промышленное пневмооборудование имеет большой потенциал энергосбережения, реализуя который, предприятие может сберечь миллионы рублей ежегодно. В данном материале обсуждена только часть резервов, предлагаемых пневматикой. Резюмируя, можно вывести следующие принципы рационального использования сжатого воздуха, помогающего экономить на энергии:

  • использовать в пневмосети минимально необходимое давление,
  • осушать и фильтровать воздух,
  • отсекать участки пневмосети, которые не задействованы в работе,
  • отключать обдув, если он не используется,
  • устранять и минимизировать утечки,
  • проверять потребление сжатого воздуха для определения потерь.

Комментариев пока нет. Будьте первыми!

Оставьте свой комментарий

Нажимая на кнопку "Добавить комментарий", вы даёте своё согласие на обработку персональных данных и принимаете условия "Политики конфиденциальности"