Энергозатраты на производство сжатого воздуха: основные причины

Энергозатраты на производство сжатого воздуха зависят от полезного потребления, утечек в сети, поддерживаемого давления и режима работы компрессоров. Повышенный расход электроэнергии может быть связан с любым из этих факторов, поэтому оценивать эффективность компрессорной станции только по показаниям электросчётчика недостаточно.

Для установления причин используют два взаимосвязанных метода: расчёт удельного потребления электроэнергии на производство сжатого воздуха и баланс его производства и потребления. Первый показывает энергетические затраты на единицу произведённого воздуха, второй помогает определить, где формируется потребность и какие составляющие требуют дополнительной проверки.

Какие данные необходимы для анализа

Основные исходные показатели — электрическая мощность компрессоров, давление, расход сжатого воздуха, продолжительность работы и состояние распределительной сети. Их необходимо рассматривать за сопоставимые интервалы и при известных условиях эксплуатации.

Электрическая мощность и время работы позволяют определить потребление электроэнергии компрессорной станцией. При изменяющейся нагрузке важно учитывать фактическую продолжительность соответствующих режимов, а не распространять отдельное измерение мощности на весь период.

Расход сжатого воздуха необходим для сопоставления энергетических затрат с произведённым объёмом. Без него невозможно установить, сопровождается ли повышенное электропотребление увеличением полезного расхода воздуха.

Давление характеризует условия работы системы. Его необходимо сопоставлять с расходом и электрическими показателями, поскольку изменение давления может влиять на энергетические затраты и условия потребления воздуха.

Состояние сети учитывают при оценке распределения произведённого воздуха между полезным потреблением и возможными утечками. При этом наличие сети сжатого воздуха само по себе не подтверждает величину утечек.

Архивы учёта подтверждают зарегистрированные энергетические показатели, а эксплуатационные записи помогают определить фактические режимы компрессоров и потребителей. При необходимости границы производства и распределения воздуха уточняют по актуальной схеме оборудования и потоков.

Как рассчитать удельные энергозатраты на сжатый воздух

Удельное энергопотребление показывает, сколько электроэнергии затрачивается на производство единицы объёма сжатого воздуха в рассматриваемых условиях.

Удельное энергопотребление = потреблённая компрессорами электроэнергия / произведённый объём сжатого воздуха.

Если электроэнергия выражена в кВт·ч, а объём воздуха — в м³, результат получают в кВт·ч/м³. При этом условия определения объёма должны быть согласованы: показатели расхода, приведённые к разным условиям, нельзя непосредственно сопоставлять.

Для расчёта используют электроэнергию и объём воздуха за один период в одной установленной границе. Если электрические показатели охватывают всю компрессорную станцию, а расход измерен только на отдельной линии, полученное отношение не характеризует удельные затраты всей станции.

Сравнение удельного энергопотребления выполняют при сопоставимых давлениях и режимах работы. Увеличение показателя может указывать на изменение условий производства сжатого воздуха, но само по себе не устанавливает его причину.

Особое значение имеет режим разгрузки компрессоров. Если оборудование продолжает потреблять электроэнергию при уменьшенном производстве воздуха, это влияет на удельный показатель. Поэтому без сведений о разгрузке нельзя уверенно связывать высокий расход энергии только с потерями в сети или низким КПД компрессора.

Как разделить полезный расход и потери в сети

Для определения происхождения энергозатрат составляют баланс производства и потребления сжатого воздуха в установленной границе.

Сначала определяют количество воздуха, произведённого компрессорной станцией за рассматриваемый период. Затем сопоставляют его с подтверждённым потреблением в сети при соответствующем рабочем режиме.

В балансе необходимо различать полезный расход и воздух, который может теряться из-за утечек. Однако разницу между произведённым и измеренным потреблением нельзя автоматически считать объёмом утечек: она может включать расходы, не охваченные существующими измерениями, и неопределённость исходных данных.

Состояние распределительной сети рассматривают совместно с давлением. Если проверка показывает, что дополнительная потребность в воздухе связана с сетью, следующим шагом становится локализация соответствующего участка. Если основное отклонение связано с поддерживаемым давлением, анализ сосредоточивают на условиях его регулирования.

Когда действующий учёт не позволяет разделить полезное потребление и возможные потери, вывод ограничивают подтверждённой частью баланса. Для количественной оценки определяют необходимость дополнительных измерений расхода.

Как проверить влияние давления и режима компрессоров

Повышенные энергозатраты могут определяться не только количеством потребляемого воздуха, но и условиями его производства.

Давление. Проверяют, какое давление поддерживается в системе и как оно соотносится с фактическим расходом. Если давление изменяется одновременно с потреблением электроэнергии, необходимо установить, какую часть изменения можно объяснить рабочими условиями, а не предполагаемыми утечками.

Управление компрессорной станцией. Сопоставляют электрическую мощность, производство воздуха и продолжительность рабочих режимов. Отдельно учитывают разгрузку: потребление электроэнергии в таком режиме нельзя интерпретировать как энергетические затраты на тот же объём полезно произведённого воздуха, что и при нагрузке.

Если одновременно изменились полезная нагрузка и технический режим, сначала отделяют влияние потребления воздуха. Иначе увеличение расхода электроэнергии вследствие роста производственной потребности можно ошибочно принять за ухудшение эффективности станции.

Также проверяют качество учёта и неизменность измерительной границы. При наличии смежной системы, режим которой способен влиять на рассматриваемое потребление, её влияние необходимо отличить от работы компрессорной станции.

Если имеющихся данных недостаточно для разграничения этих причин, выполняют дополнительные измерения расхода или уточняют сведения о режимах компрессоров. Предположение о причине повышенных энергозатрат не следует представлять как установленный дефект.

Какой результат должен дать анализ

Итогом становится вывод о распределении энергозатрат на производство сжатого воздуха в пределах подтверждённых данных: какая часть потребления связана с полезным расходом, какие отклонения могут относиться к распределительной сети, давлению или управлению компрессорной станцией.

В результате фиксируют измеренную электроэнергию, подтверждённый объём воздуха, условия давления, учитываемые рабочие режимы, удельное энергопотребление и степень согласованности баланса производства и потребления.

Если причина отклонения установлена, результат используют для выбора следующего технического действия: проверки участка сети, уточнения режима давления или оценки наладки управления компрессорами. Если существующие данные не позволяют установить причину, определяют необходимость более детального учёта, дополнительного измерения либо уточняющего расчёта.

Граница вывода: без измерения расхода сжатого воздуха и сведений о режиме разгрузки нельзя достоверно приписывать повышенное электропотребление только утечкам или низкому КПД компрессора. Удельный показатель и баланс позволяют сузить область поиска, но не доказывают конкретную неисправность или достижимую экономию. Вывод действителен только для проверенных границ, периодов и условий эксплуатации.

Комплексный анализ производственного энергопотребления рассматривается в услуге «Энергоаудит предприятия». Проверка причин энергетических потерь раскрывается на странице «Выявление потерь энергии в инженерных системах». Особенности обследуемого оборудования представлены в разделе «Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха». Другие практические материалы доступны в разделе «Материалы».