1. КОМПРЕССОРНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Никита Дмитриевич Денисов Винский, начальник отдела энергетических обследований ГК «РОЭЛ»
НАСОСЫ
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
РЕШЕНИЯ
ОБСЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ
ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОПЫТ
ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
КОНФЕРЕНЦИИ
ВЫСТАВКИ,
СИСТЕМА ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ
В
данной статье ставится задача рассказать чи-
тателям о результатах энергетических обсле-
дований систем воздухоснабжения (СВС) про-
мышленных предприятий, привести конкретные
примеры и величины. Автором были проведены энерге-
тические обследования предприятий цементной, маши-
МегаПаскаль
ностроительной, пищевой промышленностей. По ре-
зультатам этих работ можно выделить ряд проблем,
характерных для любой централизованной СВС, а
также ряд мероприятий, направленных на улучшение
показателей их работы. Однако говорить о каких-либо
универсальных методах энергосбережения на СВС
нельзя в силу индивидуального подхода к каждой СВС,
2012
работа которой во многом определяется технологиче-
ским процессом предприятия.
Система воздухоснабжения промышленного пред-
приятия состоит из источника сжатого воздуха – ком-
№5
прессорной станции или нескольких компрессорных
станций, системы транспортировки и систем потребле-
ния сжатого воздуха. На предприятиях цементной про-
мышленности сжатый воздух используется главным
образом для пневмотранспорта, для работы пневмока-
мерных насосов цеха обжига клинкера, цеха отгрузки це-
мента. На машиностроительных предприятиях использо-
вание сжатого воздуха главным образом зависит от
4

2. производственных процессов предприятия. Если речь Аналогичные рассуждения справедливы и для пред-
идет о сборочном производстве, то сжатый воздух ис- приятия машиностроительной отрасли. К примеру, если
пользуется в первую очередь для работы пневмоинстру- рассматривать предприятие, которое занимается при-
мента, оборудования обработки материалов, к примеру, митивной токарной обработкой, сборкой, т. е. где сжа-
дробеструйной камеры. Для машиностроительного пред- тый воздух используется в основном для привода пнев-
приятия полного цикла сжатый воздух может приме- моинструмента, то денежные затраты на электро-
няться для обработки заготовок, для печей как в целях энергию для работы компрессорной станции в общем
надувки, так и для приводов исполнительных механиз- балансе потребления электроэнергии составляют около
мов. Для пищевой промышленности воздух также может 14,3 % (среднегодовое значение).
быть использован для пневмотранспорта, например В случае предприятия цементной промышленности
муки, зерна или прочих сыпучих продуктов. Если гово- большое количество электроэнергии приходится на
рить о производстве сахара (данный тип предприятия мощные электродвигатели приводов цементных мель-
был обследован автором), то там сжатый воздух исполь- ниц отделения помола цемента, на привод дымососов и
зуется сначала для привода исполнительных механизмов дутьевых вентиляторов острого и общего дутья, привод
автоматики и систем управления Это связано с тем, что печей обжига отделения обжига цемента. Во втором
большинство машин и механизмов работают в среде по- случае для машиностроительного предприятия сбороч-
вышенной влажности и температуры. ного цикла электроэнергия идет как на станочное обо-
Основной энергетических ресурс, который необхо- рудование, на освещение, так и на привод системы вен-
дим для нормального функционирования СВС, в первую тиляции производственных и бытовых помещений.
очередь речь идет об основной ее части – компрессор- Если говорить о предприятиях пищевой промышлен-
ной станции – это электроэнергия, а также техническое / ности, к примеру, можно взять производство сахара,
оборотное водоснабжение, служащее для охлаждения где потребление сжатого воздуха идет в основном на
сжимаемого воздуха и масла компрессорных установок. работу пневмоисполнительных устройств, то потребле-
Оборотное водоснабжение можно также свести к затра- ние электроэнергии в общем балансе потребления
там электроэнергии, необходимой для работы циркуля- электроэнергии предприятием может составлять от
ционных насосов, вентиляторов охлаждения, а также 3,7 до 18,4 %. Такой разброс в первую очередь связан
для работы насосов подпиточной воды, в случае работы с сезонностью работы предприятия сахарной промыш-
мокрых градирен. ленности. Когда производство стоит, удельная ве-
Если для простоты примера и расчетов пренебречь личина потребления электроэнергии на производство
затратами электроэнергии на привод циркуляционных сжатого воздуха максимальна. В случае работы про-
насосов системы оборотного водоснабжения, то можно изводства она резко снижается. Такой резкий скачок в
представить следующий баланс потребления электро- удельном потреблении электроэнергии компрессорной
энергии на компрессорную станцию в общем балансе станции является ярким подтверждением большого по-
потребления энергетических ресурсов промышленных тенциала энергосбережения на компрессорной станции
предприятий. сахарного производства, где автором проводилось об-
Так, если говорить о предприятии цементной про- следование.
мышленности (здесь и далее автор приводит резуль- Основным показателем работы компрессорной стан-
таты обследования СВС на примере двух предприятий, ции является удельный расход электроэнергии на еди-
работающих по мокрому способу), то потребление элек- ницу вырабатываемого сжатого воздуха при заданном
троэнергии компрессорной станции в общем балансе рабочем давлении в пневмосети предприятия, который
потребления электроэнергии предприятием составляет обычно имеет размерность (кВт/ч/1000 м3). В эту ве-
порядка 14,7 % (среднегодовое значение) от всей элек- личину может входить не только электроэнергия, затра-
троэнергии, потребленной предприятием. Это третье ченная на компрессорные установки, но также и элек-
место по объему потребления электроэнергии. На пер- троэнергия работы циркуляционных насосов охлаж-
вом месте находится отделение помола цемента, на вто- дающей воды, работы вентиляторной градирни, осве-
ром – отделение обжига клинкера, на которые прихо- щение в компрессорном цехе, бытовое потребление и
дится соответственно 28,9 и 27,1 % от всей потреб- т. п. Другими словами, компрессорная станция – есть
ленной электроэнергии предприятием. Аналогичные отдельный элемент производственного предприятия, ко-
рассуждения можно привести для денежного эквива- торый вырабатывает сжатый воздух, и все, что связано
лента. К примеру, если рассматривать долю потребле- с выработкой сжатого воздуха, также должно учиты-
ния электроэнергии компрессорной станции в денежном ваться при нахождении удельного расхода электроэнер-
эквиваленте в общем балансе потребления всех энер- гии для его выработки. Данная величина, наравне с се-
гетических ресурсов предприятием цементной промыш- бестоимостью вырабатываемого сжатого воздуха, а
ленности (включая питьевую воду и канализационные также количеством отпущенного сжатого воздуха в
стоки), то порядка 6,1 % всех денег, затраченных на сеть – есть основные технико-экономические показа-
энергетические ресурсы, пошли на компрессорную тели работы компрессорной станции. Именно основы-
станцию. В стоимости продукции, т. е. цемента, отпус- ваясь на них, делают заключение по экономической це-
каемого предприятием, доля оплаты электроэнергии, лесообразности модернизации системы воздухоснаб-
пошедшей на работу компрессорной станции в денеж- жения, либо переходу от централизованной к децентра-
ном выражении, составляет 3,5 %. лизованной системе воздухоснабжения.
5

3. КОМПРЕССОРНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Возвращаясь к удельному расходу электроэнергии ные технологические комплексы, в число которых входит
на выработку единицы сжатого воздуха, будем для про- и компрессорная станция, технический учет есть. Если
стоты дальше считать, что здесь заключена только та источник электроэнергии – собственная ТЭЦ, то техни-
электроэнергия, которая идет на работу компрессорных ческий учет, как привило, отсутствует. Так, к примеру,
установок, поскольку на разных предприятиях затраты было на предприятии по производству сахара, которая
электроэнергии для привода насоса циркуляционного имела на своем балансе собственную ТЭЦ, работающую
охлаждения, затраты на освещение могут относиться к по тепловому графику. Обследование показало, что тех-
другим перечням затрат. К примеру, электроэнергия на нический учет электрической энергии на отдельные тех-
НАСОСЫ
насосы циркуляционного охлаждения идет на цех обо- нологические комплексы, в том числе и компрессорную
ротного или технического водоснабжения. станцию, отсутствует. На цементных предприятиях, а
В зависимости от типа компрессорных установок, также на машиностроительных предприятиях техниче-
режимов работы, удельный расход электроэнергии ский учет электроэнергии на компрессорную станцию
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
может колебаться от 80 до 140 кВт/ч/1000 м3. Как пра- осуществляется.
РЕШЕНИЯ
вило, для компрессорной станции предприятия эта ве- Совсем по-другому обстоит дело с техническим уче-
личина рассчитывается и является отчетной величиной том вырабатываемого сжатого воздуха. Справедливо-
работы компрессорной станции. Для ее определения до- сти ради стоит отметить, что на двух предприятиях це-
статочно иметь технический учет потребляемой элек- ментной промышленности были установлены приборы
трической энергии компрессорными установками, а технического учета отпускаемого сжатого воздуха на от-
также технический учет вырабатываемого сжатого воз- дельные переделы, такие как отгрузка цемента, помол
ЭКСПЛУАТАЦИИ
духа компрессорной станцией с учетом работы системы цемента, обжиг клинкера. Однако эти приборы не про-
ОПЫТ
регулирования подачи сжатого воздуха в пневмосеть веряются и в большинстве случаев не используются.
предприятия. Аналогично отсутствует технический учет сжатого воз-
Как правило, в большинстве случаев можно говорить духа, поданного на технологический комплекс или цех
о наличии технического учета потребляемой электро- предприятия.
энергии компрессорной станцией. Компрессорная стан- Любопытно было столкнуться с одним из способов
КОНФЕРЕНЦИИ
ВЫСТАВКИ,
ция может быть запитана от отдельной трансформатор- определения количества поданного / выработанного
ной подстанции, где установлен прибор технического сжатого воздуха компрессорной станцией машино-
учета, либо технический учет установлен на каждый ком- строительного предприятия. Количество поданного сжа-
прессор. При обследовании целого ряда предприятий того воздуха вычислялось как время работы компрес-
была выявлена следующая закономерность: если элек- сорной машины умноженное на ее объемную
трическая энергия покупается со стороны, то на отдель- производительность. При этом не учитывалось то, что
НОВОСТИНОВОСТИНОВОСТИНОВОСТИНОВОСТИНОВОСТИ
На Пермской ТЭЦ 9 продолжается монтаж нового энергоблока
На Пермской ТЭЦ-9, входящей в Пермский филиал водов питательной воды, паропроводов высокого и низ-
ОАО «ТГК-9», который, в свою очередь, находится под кого давления, насосного оборудования, маслопроводов
управлением ЗАО «КЭС», продолжаются работы по и газопроводов, дренажных систем, вспомогательного
МегаПаскаль
монтажу основного оборудования нового энерго- оборудования КУ и ГТУ.
блока. Реконструкция Пермской ТЭЦ-9 осуществляется в
На фундамент установлена газовая турбина ГТЭ-160 рамках инвестиционного проекта ДПМ, подписанного
и статор генератора. Завершены работы по монтажу кар- Правительством РФ, и предусматривает установку газо-
каса котла-утилизатора, установка поверхностей на- турбинной установки мощностью 165 МВт и котла-утили-
грева, в течение двух-трех дней завершится монтаж ба- затора суммарной паропроизводительностью 230
рабанов высокого и низкого давления, смонтирована тонн/час.
2012
полностью дымовая труба. Для того чтобы не прекращать Для реализации проекта используется отечественное
работы по монтажу основного оборудования с ухудше- оборудование: ОАО «Силовые машины» изготовили га-
нием погодных условий в осенне-зимний период, активно зовую турбину ГТЭ-160 и генератор мощностью 180 МВт.
ведутся работы по возведению главного корпуса энерго- В свою очередь ОАО «ЭМАльянс» впервые в России из-
№5
блока. В настоящее время близится к завершению мон- готовил котел-утилизатор с дожигающим устройством,
таж стеновых панелей турбинного отделения, завершен обеспечивающий стабильные параметры пара во всех
монтаж профнастила для устройства кровли турбинного режимах работы газовой турбины. Это позволит обеспе-
отделения. Полностью завершены работы по строитель- чить высокий КПД энергоустановки. ОАО «Тольяттинский
ным конструкциям электротехнической пристройки. трансформатор» является поставщиком как основного
В сентябре, после завершения монтажа стеновых па- блочного трансформатора мощностью 225 МВт, так и ос-
нелей корпуса началась обвязка котла и газовой тур- новного и резервного трансформаторов собственных
бины, включающую в себя работы по монтажу трубопро- нужд.
6

4. компрессора работали на нерасчетное давление в сети, Какой-либо классификации потерь для каждого эле-
а также не учитывались периоды разгрузки компрессор- мента системы воздухоснабжения автор в доступной ли-
ных машин. По оценочным данным, которые были полу- тературе не встречал и поэтому предлагает свое виде-
чены, в том числе и по установленным измерительным ние классификации потерь, которые, по опыту
приборам, количество фактически поданного сжатого проведения энергетического обследования систем воз-
воздуха в пневмосеть предприятия отличалось более духоснабжения, подходят для любого предприятия, где
чем в два раза от значений отчетных величин, которые применяется сжатый воздух. Однако сразу хочется от-
были записаны в ведомость работы компрессорной метить, что она не претендует на полноту и учет всевоз-
станции и являлись основными отчетными документами можных потерь в СВС. С другой стороны, ниже-
работы компрессорной станции в службе главного энер- указанные потери являются основными и требуют про-
гетика. работки и устранения в первую очередь.
Поскольку речь зашла о техническом учете как элек-
троэнергии, потребленной компрессорной станцией, так Потери на компрессорной станции
и о сжатом воздухе, который был этой компрессорной Потери на компрессорной станции, в первую оче-
станцией выработан, а также о потреблении сжатого редь, связаны с потерей электроэнергии при выработке
воздуха различными технологическими комплексами и сжатого воздуха, а также потери самого сжатого воз-
цехами предприятия, автор хочет напомнить о таком по- духа, которые возникают, как правило, при регулирова-
нятии, как удельная норма потребления сжатого воз- нии работы компрессорной на сеть предприятия.
духа в производстве. Первая потеря или первый класс потерь, из-за кото-
Любое промышленное производство должно иметь рой происходит перерасход электроэнергии на выра-
технологический регламент, в котором прописываются ботку единицы сжатого воздуха, – потери из-за несовер-
помимо всего прочего удельные расходы энергетиче- шенства процесса сжатия. В первую очередь это
ских ресурсов на производство того или иного вида про- касается машин динамического действия – центробеж-
дукции как по технологическим комплексам, так и по ных компрессорных машин. Вследствие ухудшения по-
предприятию в целом. Так, на одном из обследуемых литропного КПД машины, что может быть вызвано не-
предприятий цементной промышленности в технологи- расчетным режимом работы компрессора, заг-
ческом регламенте прописана величина 158,9 нм3 сжа- рязнением проточной части компрессора (это касается
того воздуха на тонну цемента для 2011 года. Для 2012 компрессорных станций предприятий цементной про-
года эта величина уже составляла 155,9 нм3/т цем. Там мышленности, а также предприятий, где содержание
же указаны значения удельный показателей расхода пыли во всасывающем воздухе достаточно велико, к
сжатого воздуха по транспортировке 23,7 нм3/т цем, по примеру, воздухозаборные камеры находятся в непо-
помолу цемента 97,2 нм3/т цем и т. д. средственной близости от дороги внутри предприятия),
Значение величины в технологическом регламенте часть подведенной энергии теряется в виде тепла, ко-
производства – есть некоторая отправная точка по- торое идет на подогрев сжимаемого воздуха. Оценить
требления энергетических ресурсов на производство эти потери достаточно просто, если измеряется темпе-
продукции предприятия, т. е. та величина, которой ратура сжимаемого воздуха после каждой ступени или
должны придерживаться технологи и производствен- секции компрессорной машины, а также известно ко-
ный персонал при производстве продукции. Если от- нечное давление нагнетания (если замеры температуры
сутствует технический учет как выработки сжатого сжатого воздуха после каждой ступени могут и не осу-
воздуха, так и его потребления технологическими ком- ществляться, то давление в сети является обязательной
плексами или цехами предприятия, то отчетная доку- и контролируемой величиной).
ментация, которая ведется службой главного энерге- Так, к примеру, при обследовании предприятия це-
тика, по учету потребления энергетическими ментной промышленности, где на компрессорной стан-
ресурсами превращается в фикцию и никакой смысло- ции установлено шесть компрессорных машин, три из
вой нагрузки не несет. В конечном счете это делает не- которых марки К-250-61-5, значение фактической
возможным проведение мониторинга потребления удельной работы для К-250-61-5 по сжатию воздуха со-
энергетических ресурсов, в данном случае сжатого ставляет 164 651 кДж/кг (степень повышения давления
воздуха, и, как следствие, отслеживание перерасхода компрессорной машины 4,5, температура воздуха на
и нерационального использования энергетических ре- всасывание в первую ступень 25 °С). Политропное КПД,
сурсов. К сожалению, приходится констатировать, что которое удалось вычислить по замеренным темпера-
ни на одном из предприятий, которые были обследо- туре и давлению, на каждой секции находится на уровне
ваны и обследуются автором на момент написания 65 %. При этом, согласно техническим характеристикам
статьи, нет полной системы технического учета выра- компрессорной установки, он должен находиться на
ботки и потребления сжатого воздуха. уровне не ниже 71 %, при условии работы компрессора
Все потери, которые происходят в системы воздухо- на заданное давление в сети, т. е на заданную степень
снабжения промышленного предприятия можно разде- повышения давления. Осмотр проточной части одной из
лить на три составляющие, как, в принципе, для любого компрессорных машин, которая была выведена в ре-
энергетического ресурса: потери при выработке сжа- монт, показал, что первые две секции, особенно первая
того воздуха, т. е. потери на компрессорной станции, по- секция, достаточно сильно загрязнены цементной
тери при транспортировке и потери при потреблении. пылью, которая с попаданием влаги в проточную часть
7

5. КОМПРЕССОРНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
превращается в твердое шероховатое покрытие, факти- охлаждении цилиндров компрессорных машин объ-
чески в бетон. Также обращает на себя внимание де- емного типа, в первую очередь поршневых компрессо-
фекты и поломки лопаток проточной части – рабочего ров. Охлаждение цилиндров напрямую влияет на про-
колеса, а также диффузора и обратно направляющего цесс сжатия газа в цилиндре поршневого компрессора.
аппарата. Стоит отметить также плохое состояние Так, к примеру, можно вспомнить о нагревании всасы-
уплотнений. ваемого воздуха при всасывании его из атмосферы в
При увеличении политропного КПД компрессорной цилиндр первой ступени поршневого компрессора – при
машины значение удельной работы на сжатие еди- нагревании воздух расширяется и, поскольку речь идет
НАСОСЫ
ницы объема воздуха уменьшается и принимает значе- об объемной компрессорной машине, массовая про-
ние 159 876 кДж/кг. Повышение политропного КПД изводительность уменьшается. Стоит отметить, что по-
можно достичь элементарной периодической чисткой лезно в летний период времени ставить дополнитель-
проточной части компрессорной машины, к примеру, ный теплообменник на всасывающий коллектор, чтобы
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
при выводе компрессорной машины на периодическое снижать температуру всасываемого воздуха и увеличи-
РЕШЕНИЯ
обслуживание. Одним из мероприятий может служить вать массовую производительность поршневых или вин-
установка и элементарное обслуживание фильтров во товых компрессоров.
всасывающем коллекторе. Как показали обследования, На сегодняшний день можно выделить следующие
фильтры, установленные во всасывающих шахтах, не системы охлаждения циркуляционной воды: пруд-охла-
меняются и не проверяются годами, а то и десятками дитель с разбрызгивающими элементами и без раз-
лет. С другой стороны, встает вопрос экономической це- брызгивающих элементов, вентиляторные сухие и вен-
ЭКСПЛУАТАЦИИ
лесообразности применения фильтров грубой и тонкой тиляторные мокрые градирни.
ОПЫТ
очистки на всасывании. Во-первых, это увеличивает На одном из обследуемом предприятии цементной
гидравлическое сопротивление всасывающего коллек- промышленности (хотя здесь в принципе можно гово-
тора, что в конечном счете выливается в дополнитель- рить о всех предприятиях, работающих по мокрому спо-
ную мощность для сжатия воздуха. Во-вторых, при силь- собу, энергетическое обследование которых проводил
ной запыленности воздуха их необходимо постоянно автор) система оборотного водоснабжения состоит
КОНФЕРЕНЦИИ
ВЫСТАВКИ,
менять, что также влечет за собой постоянные затраты. главным образом из насосной первого подъема, необхо-
Так на одном из обследуемых объектов всасывание воз- димой для забора технической воды из реки, и из насос-
духа происходило из помещения компрессорной стан- ной второго подъема, которая обеспечивает циркуля-
ции. Основной причиной этого была сильная запылен- цию технической воды по предприятию как для
ность всасываемого воздуха из атмосферы, так как технологических нужд, так и для охлаждения отдельных
фильтры на располагаемых рядом цементных мельни- элементов технологической цепочки.
цах отделения помола цемента фактически не работали Вода с насосной первого подъема подается с опре-
и через них большое количество цемента попадало в ат- деленной периодичностью в бассейн технической воды,
мосферу. Поскольку всасывание воздуха из помещения который расположен на территории промплощадки
станции запрещено правилами технической эксплуата- предприятия под открытым небом. Оттуда насосной вто-
ции компрессорных установок, согласно ПБ 03-581-03, рого подъема вода подается абонентам предприятия по
то было вынесено предписание на оборудование всасы- технической воде – т. е. на сторону, на технологию и на
вающего коллектора с забором воздуха с улицы. Од- охлаждение различных технологических установок про-
нако после непродолжительной работы, главным обра- изводства. Большая часть идет на компрессорную стан-
зом из-за постоянного засорения фильтрующих цию для охлаждения сжимаемого воздуха. После ком-
элементов, всасывание продолжает осуществляться из прессорной станции вода самотеком сливается обратно
МегаПаскаль
помещения компрессорной станции. в бассейн.
Таким образом, из-за низкого политропного КПД Первое, о чем стоит сказать относительно насосной
на компрессорных машинах рассматриваемой ком- второго подъема – давление воды после насосов перед
прессорной станции предприятия цементной промыш- водяной гребенкой составляет 9 ати, при этом не на
ленности ежегодные потери электроэнергии для раз- одном участке производства такое давление не исполь-
ных компрессорных машинах составляют от 89 тыс. кВт зуется, не используется такое давление и у абонентов
до 132 тыс. кВт. Суммарно для всех компрессоров ком- предприятия по технической воде. Теплообменники си-
2012
прессорной станции с учетов времени их работы потери стемы охлаждения как сжимаемого воздуха, так и
составляют 644 тыс. кВт электрической энергии, что со- масла, рассчитаны на давление до 3 ати, при этом по
ставляет порядка 2,5 % от всей потребляемой электри- значению давления происходит регулирование подачи
ческой энергии на привод компрессорных машин. В де- охлаждающей воды в межступенчатые теплообменники
№5
нежном выражении это эквивалентно 1 617,81 тыс. в зависимости от эффективности охлаждения сжимае-
рублей в год. мого воздуха. Таким образом, здесь наблюдаются пря-
Следующая проблема, из-за которой может происхо- мые потери электроэнергии на работу насосной второго
дить перерасход электроэнергии при выработке сжатого подъема.
воздуха – это система охлаждения. Здесь стоит вести Вода, которая поступает из реки, а также вода, ко-
речь в первую очередь о межступенчатой системе торая подается на охлаждение сжимаемого воздуха, не
охлаждения сжимаемого воздуха, а также о концевом проходит какой-либо, даже самой элементарной очистки
охлаждении. С другой стороны, стоит упомянуть об или водоподготовки. Вода, подаваемая из реки в бас-
8

6. сейн предприятия, подается из заболоченной местно- сорных установок ПБ 03-581-03, пункт 2.15, который гла-
сти, где отсутствует минимальное движение воды. Вода сит «Воздушные компрессоры производительностью
с песком, илом, частицами водорослей, травы, бытовым более 10 м3/мин следует оборудовать концевыми холо-
мусором (в при чистке теплообменников встречаются па- дильниками и влагомаслоотделителями», с другой сто-
кеты, окурки, бумага) подается на охлаждение сжимае- роны, может стать причиной несчастных случаев – ожо-
мого воздуха в межступенчатые теплообменники. На гов рабочего персонала предприятия, а главное – это
одном из предприятий в целях экономии услуг пользова- является причиной выпадения влаги в местах воздухо-
ния канализацией в бассейн спускались фекальные разбора. Так, по словам обслуживающего персонала, а
воды, а также вода после душевых. Все это приводит к также персонала работающих на отдаленных участков
тому, что межступенчатое недоохлаждение в компрес- цехов, к примеру, на цехе отгрузки цемента – один из
соре типа К-250-61-5 достигает 90 °С (после второй сек- самых удаленных от компрессорной станции, существует
ции), т. е. фактически отсутствует. Значение недоохлаж- большая проблема большого количества воды в сжатом
дения в 90 °С взято из ведомостей, которые заполнялись воздухе, особенно зимой(!). Это вполне объяснимо, если
после пуска компрессора, выведенного в ремонт для чи- принять во внимание еще и отсутствие тепловой изоля-
стки теплообменников, т. е. после определенного вре- ции на пневмотрассе предприятия. О возникающих из-за
мени работы недоохлаждение еще больше. этого потерь и нерациональном использовании сжатого
Интересно посмотреть на перерасход электричес- воздуха будет сказано ниже.
кой энергии, который возникает из-за плохого межсту- В двух предыдущих пунктах было сказано о потерях,
пенчатого охлаждения. Так, как было указано выше, которые возникают в процессе производства сжатого
фактическое удельное значение работы для компрессора воздуха, в первую очередь это касается потерь электри-
К-250-61-5 по сжатию воздуха составляет 164 651 кДж/кг. ческой энергии.
Недоохлаждение в 0 °С, даже при идеальной системе Другой класс основных потерь касается потерь
межступенчатого охлаждения можно считать достаточно вследствие работы системы регулирования работы ком-
сложно достижимой величиной, особенно в летние пе- прессорной станции, т. е. регулирование количества
риоды времени, ну, разумеется, если не использовать сжатого воздуха, которое подается в пневмосеть пред-
для охлаждения артезианскую воду. Пример использо- приятия. Существует множество способов регулирова-
вания артезианской воды для межступенчатого, конце- ния производительности компрессорной станции, но
вого охлаждения и охлаждения цилиндров поршневого самые распространенные из них – это дросселирование
компрессора автор статьи наблюдал на одном из сахар- на всасывании, перевод компрессора в перепускной
ных производств Краснодарского края. После охлажде- режим работы, а также сброс уже сжатого воздуха в ат-
ния она сливалась в канализацию. Достижимой величи- мосферу.
ной межступенчатого охлаждения можно считать Если говорить о предприятиях цементной промыш-
недоохлаждение в пределах 10–15 °С. При этих значе- ленности, где в основном используются центробежные
ниях удельное значение работы по сжатию воздуха для компрессорные машины, то наиболее распространен-
того же компрессора будет составлять 148 256 кДж/кг ным способом регулирования является сброс сжатого
(значение без учета повышение политропного КПД ком- воздуха в атмосферу. Систему, которая осуществляет
прессора). Таким образом, перерасход электрической этот процесс, называют антипомпажной системой. Дело
энергии из-за плохого межступенчатого охлаждения для в том, что дросселирование воздуха на всасывании яв-
одной компрессорной машины типа К-250-6-21 в год со- ляется достаточно инерционной системой регулирова-
ставляет от 449 тыс. кВт до 662 тыс. кВт. Если взять всю ния, и при резком провале в потреблении сжатого воз-
компрессорную станцию для разбираемого на примере духа, к примеру, отключены сразу несколько мельниц
предприятия цементной промышленности, то в год из- помола цемента, она не сможет корректно и быстро сра-
за плохого межступенчатого охлаждения с учетом фак- ботать, и поэтому может произойти резкий скачок дав-
тического времени работы компрессорных машин те- ления в пневмосети. При этом по известным причинам
ряется до 2914 тыс. кВт, что составляет порядка 11 % компрессор не будет остановлен. С другой стороны,
от всей потребляемой электрической энергии на привод здесь могут спасать центробежные компрессоры, кото-
компрессорных машин, что эквивалентно 7 312,47 тыс. рые можно переводить в холостой режим работы. То
рублей. есть при резком снижении потребления сжатого воздуха
Говоря об охлаждении сжимаемого воздуха и при- одна из работающих компрессорных машин перево-
водя пример обследования предприятий цементной про- дится в режим холостого хода до того момента, пока по-
мышленности внимательный читатель отметил для требление сжатого воздуха не примет соответствую-
себя, что часто упоминается о межступенчатом охлаж- щего значения.
дении, при этом не упоминается о концевом охлаждении Таким образом, все вышеописанное можно отнести
воздуха, который идет в пневмосеть предприятия. Это к потерям, которые относятся к потерям при регулиро-
не случайно. На предприятии, на примере которого вании работы компрессорной станции. С одной сто-
автор дает численные значения по потерям и экономии, роны, речь идет о потерях уже сжатого воздуха, с дру-
отсутствовало концевое охлаждение, т. е. температура гой – о потерях электрической энергии при работе
воздуха в ресиверах перед воздушной гребенкой со- компрессора на холостом ходу. Это касается не только
ставляла порядка 140 °С. С одной стороны, это проти- предприятий цементной промышленности, но и пред-
воречит Правилам технической эксплуатации компрес- приятий машиностроительной промышленности и пище-
9

7. КОМПРЕССОРНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
вых производств. Почти на всех обследуемых автором ного энергетика крупного промышленного предприятия
предприятиях применялось сбрасывание воздуха в ат- было сказано, что по факту графа «план» заполняется
мосферу для регулирования производительности ра- «от балды», т. е. не несет в себе никакой смысловой на-
боты компрессорных машин. С такой же частотой грузки. Разумеется, эти величины не могут являться от-
встречалось и регулирование производительности ком- правной точкой при планировании работы компрессор-
прессорной машины при помощи перевода ее на холо- ной станции в общем и компрессорного оборудования в
стой режим работы. частности. На рисунке №1 приведен график работы
Хотелось бы пару слов сказать о планировании про- компрессорной машины 32 ВЦ 100/9 за один месяц ра-
НАСОСЫ
изводства и в связи с этим о планировании работы ком- боты. По оси «OY» цифрами обозначено «1» – машина
прессорной станции. На производстве, даже если на выключена; «2» – холостой ход машины; «3» – работа
нем отсутствует технический учет выработанного сжа- машины на сеть. Бросается в глаза постоянное «дерга-
того воздуха на компрессорной станции, а также коли- ние» компрессорной машины в связи с отсутствием ка-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
чество потребленного сжатого воздуха отдельными под- кого-либо внятного планирования ее работы.
РЕШЕНИЯ
разделениями, есть представление о том, сколько в том Если говорить о потерях электроэнергии вследствие
или ином случае необходимо отпустить сжатого воздуха сбрасывания уже сжатого воздуха в атмосферу, то тут
при работе того или иного оборудования, цехов, подраз- расчеты являются оценочными, так как при отсутствии
делений или технологических комплексов. Имея пред- технического учета сложно получить основной показа-
ставление о том, какое количество продукции должно тель работы компрессорной станции – удельный расход
быть произведено тем или иным технологическим ком- электрической энергии на выработку единицы сжатого
ЭКСПЛУАТАЦИИ
плексом, есть понимание о времени пуска и о продол- воздуха. Однако для компрессорной станции экономи-
ОПЫТ
жительности работы этого оборудования, а следова- ческие показатели потерь, которые были приведены вы-
тельно, есть понимание того, какое количество ше, можно сказать, что они составляют от 739 тыс. кВт
энергетических ресурсов, в том числе и сжатого воз- до 831 тыс. кВт электрической энергии. Для всей ком-
духа, эти технологические комплексы должны потре- прессорной станции эти потери в год составляют с уче-
бить. Основная проблема в регулировании – это ограни- тов времени работы, а также работы компрессоров на
КОНФЕРЕНЦИИ
ВЫСТАВКИ,
ченное количество пусков и остановов компрессорных холостом ходу 5809 тыс. кВт, что составляет порядка
машин, приводами которых являются мощные электро- 23 % от всей потребляемой электроэнергии компрессор-
двигатели. Если иметь четное представление о работе ной станции. В денежном эквиваленте эта цифра соот-
технологического оборудования, то можно спланиро- ветствует 14 579 тыс. рублей. Это данные по компрес-
вать время работы компрессорных машин, оптимизиро- сорной станции цементного предприятия.
вать их количество пусков и остановов, а также перевод Данные для предприятия пищевой промышленности,
их на холостой ход. к примеру сахарного завода выглядят следующим обра-
В отчетной документации по работе основного тех- зом. На обследуемом объекте какие-либо ведомости по
нологического оборудования, а также по потреблению контролю термодинамических параметром работы обо-
им энергетических ресурсов, составление которой за- рудования на момент обследования не велись.
нимается отдел главного энергетика, есть, как правило, В журнале работы компрессорной станции фиксирова-
две графы «план» и «факт». Собственно говоря, раздел лись только время пуска и останова компрессорной ма-
«план» и есть та отправная точка для оптимизации ра- шины, возможные аварии и неисправности и пр. На
боты, к примеру, компрессорного оборудования, или за- самой компрессорной станции предприятия установ-
явки на электрическую энергию, если предприятие яв- лены поршневые компрессорные машины типа 2 ВМ
ляется участником рынка электроэнергии. Сталкиваясь 2,5 – 14/9 – две шутки: одна рабочая и другая резервная
МегаПаскаль
с этими документами, невольно удивляешься, что в и машины типа 130 ВП-20/8, аналогично первой ма-
большинстве своем «факт» никогда не совпадает с шине: одна рабочая, другая резервная. В зависимости
«планом». При разговоре с сотрудниками отдела глав- от работы производства и, как следствие, потребности
2012
№5
Рис. 1. График работы
компрессорной машины
32 ВЦ 100/9 за один месяц.
По оси «OY» цифрами обо-
значено: «1» – машина вы-
ключена; «2» – холостой
ход машины; «3» – работа
машины на сеть.
10

8. в сжатом воздухе работает либо одна, либо другая ма- ряется прибором технического учета, количество подан-
шина. Регулирование происходит сбрасыванием уже ного в сеть воздуха вычисляется как время работы
сжатого воздуха в атмосферу. Компрессорные машины компрессорной машины, на ее паспортную производи-
были рассчитаны с запасом, и поэтому регулирующий тельность. Указанное выше значение нельзя считать
клапан открыт всегда. даже значением по нормативному потреблению электро-
Так для компрессорной машины типа 130 ВП-20/8 энергии, так как в момент разгрузки компрессорных
норма удельного расхода электроэнергии на выработку машин воздух в сеть не подается, электроэнергии по-
единицы объема сжатого воздуха в среднегодовом ис- требляется в среднем в три раза меньше, чем при работе
числении составляет 129 кВт/1000 м3, при этом фактиче- компрессорной машины на сеть, однако это время учи-
ское значение, с учетом регулирования подачи сжатого тывается как время работы компрессора на сеть. Таким
воздуха в пневмосеть предприятия, составляет образом, изначально происходит занижение потреблен-
203,5 кВт/1000 м3. Аналогично для машины типа 2 ВМ ной электроэнергии компрессорными машинами.
2,5-14/9 норма удельно расхода электроэнергии на выра- По факту удельный расход электроэнергии состав-
ботку единицы объема сжатого воздуха в среднегодовом ляет около 190 … 200 кВт/1000 м3. Это меньше, чем при
исчислении составляет 135 кВт/1000 м3, при этом факти- регулировании производительности методом сбрасыва-
ческое значение, с учетом регулирования подачи сжатого ния уже сжатого воздуха в атмосферу.
воздуха в пневмосеть предприятия составляет 223,5 Подытоживая все вышесказанное, можно еще раз
кВт/1000 м3. Таким образом, вследствие потерь при вы- обозначить три вида потерь, которые происходят на
работке сжатого воздуха фактическое значение затрат компрессорной станции – потери вызванные несовер-
на электроэнергию для выработки сжатого воздуха на шенством процесса сжатия в ступенях компрессора, по-
данной компрессорной станции больше почти в два раза, тери из-за плохого межступенчатого охлаждения, по-
чем удельное значение (удельное значение было вычис- тери при регулировании работы компрессорных машин
лено по паспортным данным компрессорных машин). на сеть предприятия.
В дополнение можно привести данные по компрес- На рис. 2 приведен график, показывающий процент
сорной станции машиностроительного предприятия, с снижения себестоимости сжатого воздуха, выработан-
технологической точки зрения осуществляющего глав- ного на компрессорной станции в зависимости от сни-
ным образом сборку и механическую обработку. Так на жения одного из трех видов потерь на компрессорной
компрессорной станции установлены семь компрессор- станции.
ных машин, три из которых марки ВП-50/8, оставшиеся Стоит, однако, уточнить, что данный график и
четыре – ВП-100/8. И тех и тех в рабочем состоянии две цифры, приведенные на нем, справедливы для одной
штуки, т. е. итого четыре работающих компрессора, ко- конкретной компрессорной станции конкретного пред-
торые включаются в зависимости от потребности пред- приятия. Данные выводы нельзя переносить на прочие
приятия в воздухе. компрессорные станции предприятий. При определении
В отчетных документах, которые предоставляются процента снижения себестоимости учитывались не
компрессорной станцией, в службу главного энергетика только затраты на электроэнергию, но и затраты на ре-
стоит фактическая норма удельного расхода электро- монт и обслуживающий персонал, а также покупку как
энергии 102,1 кВт/1000 м3. Разумеется, говорить о том, расходных материалов, так и нового оборудования.
что данная цифра не соответствует действительности, не
приходится. Как уже было отмечено выше, электроэнер- Продолжение статьи читайте в № 6
гия, потребленная компрессорными машинами, заме- журнала «МегаПаскаль» за 2012 год
Рис. 2. Снижение себестои-
мость сжатого воздуха на
компрессорной станции в
зависимости от снижения
различных потерь.
11