Как давление в сети влияет на энергопотребление компрессоров

Давление в сети сжатого воздуха влияет на энергопотребление компрессорной станции и условия работы подключённых потребителей. Для поддержания более высокого давления компрессорам может требоваться больше электроэнергии. Кроме того, повышенное давление способно увеличивать расход воздуха в сети, в том числе ту его часть, которая не связана с необходимой полезной работой. Такое дополнительное потребление называют искусственным спросом.

Однако снижение давления не всегда приводит к полезному результату. Если давление на наиболее требовательных участках уже близко к минимально необходимому, уменьшение уставки может нарушить работу оборудования. Поэтому решение принимают не по давлению на выходе компрессорной станции, а по сопоставлению требований конечных потребителей, потерь давления в сети, расхода воздуха и электрической мощности компрессоров.

Какие данные необходимы для проверки давления

Для анализа используют значения давления в разных точках сети, расход сжатого воздуха, электрическую мощность компрессоров и требования конечных потребителей. Данные должны относиться к сопоставимым рабочим состояниям.

Давление по точкам сети позволяет установить, как изменяется давление между компрессорной станцией и потребителями. Разность показаний характеризует потери давления на рассматриваемых участках при соответствующем расходе.

Расход воздуха необходим для проверки связи между потреблением сжатого воздуха и давлением. Без него невозможно отличить изменение условий подачи от изменения фактической потребности.

Электрическая мощность компрессоров показывает, как режим станции связан с её энергетической нагрузкой. Для оценки влияния давления этот показатель сопоставляют с расходом воздуха и фактическими условиями работы.

Требования конечных потребителей устанавливают нижнюю допустимую границу давления. Особое значение имеют потребители, для которых недостаток давления способен нарушить необходимый рабочий режим.

Архивы учёта и эксплуатационные записи помогают проверить значения и условия их регистрации. Если границы участков сети неочевидны, используют актуальную схему оборудования и потоков. Измерения, полученные при различающихся нагрузках, нельзя непосредственно сравнивать без учёта этого различия.

Как сопоставить минимально необходимое давление с потерями сети

Проверку начинают с определения минимально необходимого давления у конечных потребителей. Затем устанавливают, какие потери давления возникают между компрессорной станцией и соответствующими точками сети при рассматриваемом расходе воздуха.

Для каждого проверяемого рабочего состояния необходимо учитывать две величины: давление, требуемое потребителю, и потери давления на пути его подачи. Их сопоставление показывает, какое давление должна обеспечивать станция, чтобы у потребителя сохранялись необходимые условия работы.

В первую очередь оценивают критических потребителей. Если снижение давления на станции приведёт к тому, что хотя бы у одного из них давление окажется недостаточным, уменьшение уставки в таком режиме нельзя считать допустимым.

Потери давления необходимо рассматривать применительно к фактическому расходу. Измерение при одной нагрузке не подтверждает, что необходимое давление сохранится при другом рабочем состоянии сети.

Такой анализ позволяет отличить действительно необходимый уровень давления от возможного избыточного запаса. При этом наличие запаса ещё не устанавливает величину потенциальной экономии электроэнергии.

Как проверить связь давления с мощностью компрессоров и расходом воздуха

После определения требований потребителей проверяют, как давление связано с расходом сжатого воздуха и электрической мощностью компрессорной станции.

Основной метод — сопоставление этих показателей в сравнимых режимах. Если давление, расход и мощность изменяются одновременно, необходимо установить, какая часть изменения связана с давлением, а какая — с полезной потребностью в воздухе.

Повышенное давление может формировать искусственный спрос: дополнительный расход воздуха, обусловленный условиями подачи, а не необходимым увеличением полезной работы. Однако подтвердить такой механизм только по значению давления нельзя. Необходимы данные о расходе и сопоставимых состояниях потребителей.

Одновременно проверяют реакцию компрессорной станции. Изменение давления имеет энергетическое значение в той мере, в какой оно отражается на фактическом режиме и электрическом потреблении компрессоров. Предполагать определённую экономию по одному изменению уставки нельзя.

Какие причины могут исказить вывод

При проверке необходимо отделить влияние давления от других объяснений изменения энергопотребления.

Изменение полезной нагрузки. Если производственная потребность в воздухе изменилась одновременно с давлением, рост или снижение мощности компрессоров может объясняться изменением полезного расхода. Сначала проверяют сопоставимость нагрузки и только затем оценивают влияние давления.

Качество учёта или изменение границы измерения. Если данные о давлении, расходе и мощности относятся к различным периодам либо разным границам системы, их сопоставление может дать ошибочный результат. Необходимо проверить согласованность исходных измерений.

Изменение режима смежной системы. Если другое оборудование влияет на рассматриваемый расход воздуха или нагрузку компрессорной станции, необходимо проверить это влияние, прежде чем связывать всё отклонение с давлением.

Если несколько объяснений остаются возможными, вывод ограничивают подтверждёнными наблюдениями. Дополнительные измерения выбирают исходя из того, какие данные позволят различить причины и проверить допустимость изменения уставки.

Когда можно принимать решение о снижении уставки

Решение о снижении давления обоснованно, когда подтверждены требования критических потребителей, установлены потери давления в рассматриваемых режимах и проверена связь давления с расходом воздуха и мощностью компрессоров.

Если данные показывают, что давление можно уменьшить без нарушения требований конечных потребителей, допустимо рассматривать корректировку уставки с последующей проверкой фактического режима. При этом ожидаемое изменение энергопотребления необходимо отделять от влияния производственной нагрузки.

Если сведений о давлении у критических потребителей недостаточно, требуется дополнительное измерение. Если неизвестна связь между давлением и расходом, уточняют соответствующие показатели. Когда необходимо количественно оценить энергетический результат, используют подтверждённые данные о мощности станции и сопоставимых режимах.

Практический результат анализа — вывод о возможности или невозможности снижения уставки в проверенных условиях. В нём указывают исходные значения, требования потребителей, выявленные ограничения, применённый метод сопоставления и данные, которых недостаёт для окончательного решения.

Граница вывода: универсальной уставки давления для всех сетей сжатого воздуха не существует. Без проверки критических потребителей и потерь давления снижение уставки может нарушить работу оборудования. Даже при подтверждённой возможности изменения давления величина экономии электроэнергии устанавливается отдельно — по фактическим данным о расходе, мощности компрессоров и условиях эксплуатации.

Комплексная проверка системы рассматривается в услуге «Энергоаудит инженерных систем». Вопрос выявления неоптимальных режимов раскрывается на странице «Выявление неэффективных режимов работы оборудования». Особенности обследуемых систем представлены в разделе «Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха». Другие практические материалы доступны в разделе «Материалы».