Энергозатраты на производство сжатого воздуха: основные причины

Энергозатраты на производство сжатого воздуха зависят от давления в системе, объёма потребления воздуха, режима работы компрессорного оборудования и величины утечек. Для определения причин повышенного расхода электроэнергии необходимо разделить полезное потребление сжатого воздуха, его потери и работу компрессоров на холостом ходу.

Главная сложность заключается в том, что перечисленные составляющие могут одновременно влиять на общее энергопотребление компрессорной. Например, избыточное давление способно увеличивать утечки и одновременно повышать затраты энергии на сжатие воздуха. Поэтому высокий расход электроэнергии нельзя объяснять одной причиной без проверки фактических параметров системы.

Исходные данные для анализа компрессорной системы

Для проверки необходимы сведения о давлении, расходе сжатого воздуха, электропотреблении компрессорной, числе пусков оборудования и утечках. Эти параметры рассматривают в пределах согласованных границ системы и за определённый период наблюдения.

Под границами системы понимают состав компрессорного оборудования и сети сжатого воздуха, показатели которых включены в оценку. Если данные о производстве воздуха относятся к одной части системы, а электропотребление — к другой, их непосредственное сопоставление не позволяет достоверно определить энергетические затраты.

Давление характеризует условия производства и использования сжатого воздуха. Расход позволяет оценивать количество воздуха, проходящего через рассматриваемую систему. Электропотребление компрессорной показывает затраты электрической энергии за соответствующий период.

Число пусков необходимо для характеристики режима работы компрессорного оборудования. Сведения об утечках позволяют учитывать ту часть расхода, которая не используется по технологическому назначению.

Эти показатели должны относиться к сопоставимым условиям эксплуатации. Особенно важно учитывать, что расход сжатого воздуха, указанный без условий, к которым он приведён, не обеспечивает корректного сравнения.

Разделение полезного расхода, потерь и холостого хода

Основной метод анализа заключается в разграничении трёх составляющих: полезного расхода воздуха, потерь в системе и работы компрессорного оборудования на холостом ходу.

Полезный расход характеризует сжатый воздух, используемый по назначению. Потери отражают расход, не обеспечивающий соответствующего полезного потребления. Холостой ход характеризует режим работы компрессора, при котором электроэнергия расходуется без соответствующей полезной подачи сжатого воздуха.

Для разделения этих составляющих сопоставляют сведения о расходе и давлении с электропотреблением компрессорной и режимами работы оборудования. Число пусков и данные об утечках помогают уточнить характер работы системы.

Если общий расход воздуха известен, но его полезная составляющая и потери не разграничены, нельзя считать подтверждённым объём нерационального потребления. Аналогично суммарное электропотребление компрессорной не показывает само по себе, какая его часть связана с полезной работой, а какая — с холостым ходом.

Результат разделения должен опираться на согласованные данные. Недостающие сведения нельзя заменять предположением о величине утечек или продолжительности неэффективных режимов.

Почему избыточное давление увеличивает энергозатраты

Избыточное давление необходимо рассматривать как фактор, способный одновременно влиять на потери сжатого воздуха и работу компрессора.

При повышенном давлении могут увеличиваться утечки через имеющиеся неплотности системы. Одновременно производство воздуха при более высоком давлении требует от компрессорного оборудования соответствующей работы. В результате общий энергетический эффект определяется не одним показателем, а совместным влиянием давления на расход воздуха и затраты электроэнергии.

Поэтому обнаружение высокого электропотребления не позволяет без проверки установить, связано ли оно преимущественно с полезной нагрузкой, потерями воздуха, холостым ходом или сочетанием этих обстоятельств.

Для оценки влияния давления необходимо сопоставить его фактические значения с расходом, электропотреблением и сведениями об утечках в рассматриваемом режиме. При недостаточности данных вывод о причине повышенных энергозатрат остаётся предварительным.

Как проверить достоверность результата

Проверку начинают с определения границ компрессорной системы и периода анализа. Затем собирают данные о давлении, расходе воздуха, электропотреблении компрессорной, числе пусков и утечках. На их основе оценивают возможность разделения полезного потребления, потерь и холостого хода.

Если исходные показатели получены при различных режимах, их сопоставимость необходимо проверить. При изменении условий эксплуатации оценку выполняют повторно, поскольку соотношение полезного расхода, потерь и работы компрессора может измениться.

Особое внимание уделяют приведению расхода воздуха к сопоставимым условиям. Без этого различие показателей нельзя достоверно использовать для объяснения изменения энергопотребления.

При недостатке сведений следует уточнить необходимые измерительные и эксплуатационные данные. До их получения невозможно обоснованно распределить общий расход электроэнергии между рассматриваемыми механизмами.

Результат анализа и ограничения выводов

Результатом является оценка основных причин энергозатрат на производство сжатого воздуха с разграничением полезного потребления, потерь и холостого хода. Проверка позволяет определить, какие зависимости подтверждены фактическими данными и какие обстоятельства требуют дополнительного изучения.

При интерпретации необходимо различать зарегистрированные значения давления, расхода и электропотребления, расчётное распределение энергетических затрат и предполагаемые причины отклонений.

Принципиальное ограничение: сравнение расхода сжатого воздуха без приведения к согласованным условиям некорректно. Даже установленное повышение электропотребления не доказывает автоматически наличие утечек, избыточного давления или продолжительного холостого хода.

Без достаточных фактических данных нельзя утверждать, что на конкретном объекте обнаружены дефекты компрессорной системы либо подтверждена гарантированная экономия электроэнергии.

Особенности обследования рассмотрены на странице «Компрессорное оборудование и системы сжатого воздуха». Комплексная оценка энергопотребления объекта относится к услуге «Энергоаудит предприятия». Другие технические публикации представлены в разделе «Материалы».