Об утверждении Инструкции по определению и оценке потерь в компрессорных установках



ИНСПЕКЦИЯ ПО ГОСУДАРСТВЕННОМУ ГАЗОВОМУ

НАДЗОРУ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

ПРИКАЗ

  26.01.2015 года

г.Симферополь

№ 15

Об утверждении Инструкции по  определению и оценке потерь в компрессорных установках

В соответствии с Федеральным законом от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ              «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», постановлением Совета министров Республики Крым от 27 июня 2014 года № 174 «Об утверждении Положения об Инспекции по государственному газовому надзору и энергосбережению Республики Крым», постановлением Совета министров Республики Крым от 11 сентября 2014 года № 325 «Об утверждении Порядка осуществления регионального государственного контроля (надзора) за соблюдением требований законодательства об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности на территории Республики Крым», -

             

1. Утвердить «Инструкцию по определению и оценке потерь в компрессорных установках» (прилагается).

2. Опубликовать на официальном сайте Инспекции по государственному газовому надзору и энергосбережению Республики Крым «Инструкцию по определению и оценке потерь в компрессорных установках».

3. Обеспечить использование указанной «Инструкции по определению и оценке потерь в компрессорных установках» при осуществлении регионального государственного контроля (надзора) за соблюдением требований законодательства об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности на территории Республики Крым, а также при выполнении энергетических обследований (энергоаудита) в организациях Республики Крым.

4. Контроль исполнения настоящего приказа оставляю за собой.

             

УТВЕРЖДЕНО

приказом Инспекции по государственному газовому

надзору и энергосбережению

Республики Крым

от 26.01.2015 года № 15

ИНСТРУКЦИЯ
по определению и оценке потерь в компрессорных установках

1. Область применения.

Инструкция по определению и оценке потерь в компрессорных установках  (далее – Инструкция) распространяется на всех юридических лиц независимо от их организационно-правовой формы и индивидуальных предпринимателей, которые расположены на территории Республики Крым и являются потребителями топливно-энергетических ресурсов (далее - ТЭР) или осуществляют деятельность, связанную с производством, переработкой, преобразованием, транспортировкой, хранением, распределением, учетом и использованием ТЭР.

2. Нормативные ссылки.

В настоящей Инструкции использованы ссылки на следующие стандарты:

- ГОСТ 31607-2012 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения;

- ГОСТ Р 53905-2010 Энергосбережение. Термины и определения;

- ГОСТ 31532-2012 Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения;

-  ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения;

-  ГОСТ 28567-90 Компрессоры. Термины и определения;

- ГОСТ Р 55103-2012 Ресурсосбережение. Эффективное управление ресурсами. Основные положения;

- ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения.

3. Определения и сокращения.

3.1 В Инструкции использованы термины, означающие понятия, определенные в соответствии с ГОСТ указанных в разделе 2 «Нормативные ссылки»:

топливно-энергетические ресурсы (ТЭР): Совокупность природных и производственных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем уровне развития техники и технологии доступна для использования в хозяйственной деятельности;

рациональное использование ТЭР: Использование топливно-энергетических ресурсов, обеспечивающее достижение максимальной эффективности при существующем уровне развития техники и технологии, с учетом ограниченности их запасов и соблюдения требований снижения техногенного воздействия на окружающую среду;

первичная энергия: Энергия, заключенная в ТЭР;

энергосбережение: Реализация организационных, правовых, технических, технологических и экономических мер, направленных на уменьшение объема используемых ТЭР при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования, в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг;

коэффициент полезного использования энергии: Отношение всей полезно используемой в хозяйстве энергии к суммарному количеству израсходованной энергии в пересчете ее на первичную;

потеря энергии: Разность между количеством подведенной и потребляемой энергии;

потери: Любая деятельность, которая потребляет ресурсы, но не создает ценности.

насосный агрегат: Агрегат, состоящий из насоса или нескольких насосов и приводящего двигателя,  соединенных между собой;

непроизводительный расход ТЭР: Потребление ТЭР, обусловленное несоблюдением или нарушением требований, установленных государственными стандартами, иными нормативными актами, нормативными и методическими документами;

норматив расхода ТЭР (технический норматив): Научно и технически обоснованная величина нормы расхода энергии (топлива), устанавливаемая в нормативной и технологической документации на конкретное изделие, характеризующая предельно допустимое значение потребления энергии (топлива) на единицу выпускаемой продукции или в регламентированных условиях использования энергетических ресурсов.

компрессорная установка: Совокупность устройств, необходимых для получения сжатого воздуха или другого газа.

3.2 Обозначения и сокращения

ТЭР - топливно-энергетические ресурсы

КПД - коэффициент полезного действия

4. Общие положения

Данная Инструкция определяет порядок определения объемов неэффективного использования ТЭР во всех организациях независимо от их организационно-правовых форм, которые расположены на территории Республики Крым и являются потребителями ТЭР или осуществляют деятельность, связанную с производством, переработкой, преобразованием, транспортировкой, хранением, распределением, учетом и использованием ТЭР.

Целью применения Инструкции является:

- выполнение расчетов потерь и резервов экономии ТЭР при осуществлении регионального государственного контроля (надзора) за соблюдением требований законодательства об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности на территории Республики Крым и нормативных правовых актов Российской Федерации и Республики Крым (далее - контролирующие органы), при выполнении энергетических обследований (энергоаудита) в организациях Республики Крым, а также при разработке программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организациями, осуществляющими регулируемые виды деятельности, организациями с участием государства или муниципального образования Республики Крым;

- ориентация управленческой, научно-технической и хозяйственной деятельности организаций на эффективное использование и экономию ТЭР;

- контроль выполнения требований нормативных документов по поддержанию и повышению технического уровня энергоэффективности оборудования и систем энергоснабжения.

При установлении контролирующими органами фактов расточительного, нерационального, неэффективного расходования ТЭР лицами, указанными
в п.1 Инструкции, произведенных расчетов на основании данной Инструкции, влечет за собой ответственность, установленную законодательством Российской Федерации и Республики Крым.

5. Компрессорные установки

5.1 Определение фактического удельного расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха в компрессорных установках.

Фактический удельный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха (кВт∙час/тыс.м3) компрессорной станцией определяется по формуле:

,                                                                                    (5.1)

где – фактический расход электроэнергии всеми компрессорными установками на выработку сжатого воздуха за расчетный период (сутки, месяц, год), кВт∙час. Определяется по показаниям приборов.

– количество производимого сжатого воздуха за этот же период всеми компрессорными установками, тыс. м3. Определяется по показаниям приборов.

Расходы электроэнергии всей компрессорной станцией определяются по формуле:
,                                                                      (5.2)

где n – количество компрессорных установок;

– затраты электроэнергии одной компрессорной установкой, кВт∙час.

Расходы электроэнергии одной компрессорной установкой (кВт • ч) определяются по формуле:

,                                                                                     (5.3)

где А - удельная работа, необходимая для сжатия 1 м3 воздуха до заданного давления, Дж/м3; (расчетная величина, зависит от вида рабочего процесса сжатия изотермический, адиабатический, политропный, при известных начальных величинах давления газа, его объема, а также температуры).

– производительность компрессора, м3/мин. (определяется по показателям расходомера, берется из отчета наладки или по паспортным данным);

– продолжительность работы компрессора за расчетный период, часов (определяется по данным журнала учета работы компрессорной установки);

– КПД соответственно компрессора, редуктора, двигателя (определяются по паспортным данным или из отчета наладки).

При отсутствии точных данных можно принять;

=0,6-0,8 для поршневых компрессоров;

=0,6-0,7 для турбокомпрессоров;

=0,97               для двигателя;

=0,95              для редуктора;

kдоп.=Рдоп./Рвк. – удельный вес вспомогательного электрооборудования компрессорной станции. К вспомогательному электрооборудованию компрессорной станции относятся двигатели насосов и вентиляторов систем оборотного водоснабжения, приводы регулирующей арматуры;

Рдоп. – установленная мощность вспомогательного электрооборудования, кВт;

Рвк. – установленная мощность компрессорных установок, кВт.

Количество произведенного сжатого воздуха компрессорной станцией определяется по формуле:

, тыс.м3                                                                                     (5.4)

5.2 Непроизводительный расход электроэнергии от снижения КПД компрессоров по сравнению с номинальным.

Годовой непроизводительный расход электроэнергии от снижения КПД компрессоров по сравнению с номинальным определяются по формулам:

а) для поршневых компрессоров:

, кВт*ч                                                        (5.5)

где к=1,1-1,2 – коэффициент запаса мощности;

– фактический КПД компрессора, определяется как:

,                                                                                     (5.6)

где – фактическая потребляемая мощность электродвигателем компрессора от сети, кВт. Определяется аналитически или с использованием показаний измерительных приборов: ваттметра или амперметра, вольтметра, фазометра.

, кВт                                                                       (5.7)

где U – напряжение сети, В;

I – фактический ток электродвигателя компрессора, А;

– коэффициент мощности электродвигателя компрессора;

А – работа, необходимая для сжатия 1 м3 воздуха до заданного давления, Дж/м3;
– продолжительность работы компрессора за год, ч;

– производительность компрессора, м3/мин.

Определяется по показателям расходомера или берется из отчета наладки. В ряде случаев целесообразно учитывать паспортный показатель или данные предприятия.

б) для турбокомпрессоров:

, кВт*ч                            (5.8)

где – работа изотермического сжатия, Дж/м3;

– производительность турбокомпрессора, м3/мин;

– фактический КПД изотермического сжатия, определяется как:

,                                                                                    (5.9)

5.3 Непроизводительный расход электроэнергии при повышении температуры сжатого воздуха в промежуточных холодильниках выше допустимой.

Максимальное использование промежуточных холодильников для снижения температуры сжатого воздуха в компрессоре на каждые 6С приводит к снижению потерь электроэнергии примерно на 1%. При этом эффективность мероприятия повышается при использовании подогретой в промежуточном холодильнике воды для санитарно-технических нужд.

Температура сжатого воздуха на выходе из промежуточного холодильника, для поршневых компрессоров не должна быть больше +60С, а для турбокомпрессоров +70 С.

Если температура сжатого воздуха на выходе из промежуточного холодильника, превышает допустимую, то годовой перерасход электроэнергии определяются по формуле:

- для поршневого компрессора

, кВт*ч                                                        (5.10)

- для турбокомпрессора

, кВт*ч                                                        (5.11)

где t – температура сжатого воздуха на выходе из промежуточного холодильника, °С (по показаниям термометров);

– фактическая потребляемая мощность электродвигателем компрессора от сети, кВт;

– время работы компрессора в год, час.

Кроме того, нормативная температура сжатого воздуха на выходе промежуточного холодильника должна быть выше температуры охлаждающей воды на входе не более, чем на 5 - 10 С. Если же перепад температур увеличивается до
20 С, то расход электроэнергии при прочих равных условиях повышаются на 14%. В этом случае максимальные годовые потери электроэнергии определяются по формуле:

W =0,14∙Рс∙Tk, кВт∙ч                                                                                     (5.12)

5.4 Потери электроэнергии при использовании всасывающих воздуховодов нерезонансной длины.

Использование на поршневых компрессорах всасывающих воздуховодов резонансной длины позволяет снизить удельные затраты электроэнергии на 3-5% при одновременном повышении производительности на 5-8%.

Необходимая резонансная длина всасывающего воздуховода (м) определяется по формуле:

,                                                                                                   (5.13)

где  – длина звуковой волны, м;

                                                                                                  (5.14)

а – скорость звука в воздухе при 20 С, равной 344м/с;

– частота импульсов, посылаемых звуковую волну, Гц.

                                                                                                  (5.15)

где – частота вращения коленчатого вала, об./мин. (по паспортным данным).

После преобразования формула резонансной длины всасывающего воздуховода (м) имеет вид:

                                                        (5.16)

Годовой непроизводительный расход электроэнергии при работе компрессора с нерезонансной длиной всасывающего воздуховода определяется по формуле:

W =0,05Рс∙Tk, кВт∙ч                                                                       (5.17)

где Рс – фактическая потребляемая мощность электродвигателем компрессора от сети, кВт;

Tk – время работы компрессора в год, час.

5.5 Потери электроэнергии при неправильном выборе места забора воздуха

Снижение температуры воздуха всасываемой компрессорами, путем правильного выбора места забора воздуха и прокладки всасывающего воздуховода (в тени, на северной стороне здания, в отдалении от цехов и стен с большим теплоизлучением), снижает затраты электроэнергии на производство сжатого воздуха на 1% на каждые 2,5 С снижение температуры воздуха.

Важным условием надежной и экономичной работы компрессоров является чистота всасываемого воздуха. При невозможности размещения места забора воздуха в чистой зоне следует использовать фильтры.

Площадь поверхности воздушного фильтра (м2) зависит от производительности компрессора и определяется по формуле:

                                                                                                  (5.18)

где – производительность компрессора, м3/мин.;

– скорость прохода воздуха через фильтр, равен 1,0 - 1,5 м/с.

Необходимо следить за загрязненностью воздушного фильтра и не допускать увеличения сопротивления в фильтре выше 245 Па, так как увеличение сопротивления в фильтре на каждые 98 Па сверх нормы, снижает производительность компрессора на 0,1%, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии до 0,05%. Потери давления фильтром определяются водяным дифференциальным манометром.

6. Методы определения и расчётов потерь ТЭР в системе воздуховодов и у потребителя

6.1 Потери электроэнергии в системе воздуховодов при утечках системного воздуха  через отверстия

В этом случае потери  электроэнергии определяют по формуле:

где 0,1 – среднеудельное расходование электроэнергии компрессорами  на выработку  1 м3   системного воздуха, кВт*г/ м3

Qi – утечка воздуха через отверстия  м3/мин. (определяется в зависимости от диаметра отверстия d от (мм) и давления сжатого воздуха – по графику  1

График 1

Или по таблице

эквивалентный диаметр отверстия, мм

потери воздуха в нм3/мин. при давлении атм.

2

3

4

5

6

2-3

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

4

0,45

0,6

0,75

0,9

1,0

5

0,7

0,9

1,2

1,4

1,6

6

1,0

1,3

1,9

2,0

2,3

8

1,7

2,4

3,0

3,6

4,1

10

2,7

3,7

4,6

5,5

6,4

12

4,0

5,3

6,7

8,1

9,3

13

5,4

7,2

9,3

11,1

12,6

15

6,2

8,3

10,3

12,4

14,5

потери электроэнергии при утечки 10нм3,  кВт*ч

0,53

0,88

1,15

1,35

1,52

j – количество отверстий , где необходимо устранить утечку системного воздуха ;

Твит – время нахождения под давлением на протяжении года участков пневмосистем, где установлена утечка, мин.

6.2 Потери электроэнергии  при снижении температуры  сжатого воздуха в воздуховодах.

Одним из эффективных мероприятий по экономии электроэнергии при использовании сжатого воздуха является теплоизоляция воздухопроводов, разрешающая подачу потребителю сжатого воздуха с повышенной температурой. При этом снижается расход воздуха и следовательно расход электроэнергии.

Годовые потери электроэнергии (кВт*ч) при снижении температуры сжатого воздуха определяются по формуле

Где Q – потребляемое количество сжатого воздуха, м3/мин;

∆t0 – разница температур системного воздуха до установки теплоизоляции воздухопроводов и после (среднегодовое), 0С.;

Wк – фактический удельный расход электроэнергии на выработку 1 м3 сжатого воздуха, кВт*г/ м3. Берётся из отчёта по наладке, или определяется по формуле (5.1), придерживаясь размерности.

При её отсутствии, возможно, принять средне удельный расход электроэнергии  на выработку 1 м3 системного воздуха, которая приравнивается 0,1 кВт*г/ м3

Тк – количество часов работы компрессорной установки за год.

6.3 Расход электроэнергии при нецелесообразном использовании  сжатого воздуха.

На предприятиях  имеет место нецелесообразное использование сжатого воздуха.

Для уменьшения потерь от этого необходимо выяснить причину нецелесообразных потерь сжатого воздуха и своевременно их устранить:

- не использовать сжатый воздух вместо вентиляторного дутья, так как это приводит к годовым потерям электроэнергии, определяемые по формуле:

где: Wк – удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха                кВт*г/ м3;

Wв - удельный расход электроэнергии на производство вентиляторного воздуха              кВт*г/ м3 определяется как:

где : Р – мощность электродвигателя, кВт;

G – производительность вентилятора , м3/мин.;

Q – годовая выработка сжатого воздуха, м3

- устанавливать передвижные компрессоры для подачи небольшого количества сжатого воздуха (4-5 м3/мин) пневмопотребителям, значительно удалённых от основной воздухораспределительной магистрали;

- не применять пневмоинструмент вместо электроинструмента, так как это приводит к потери электроэнергии в среднем до 7 -10%;

- не оставлять постоянно открытыми вентили для продувки местных водомаслоотделителей, которые используются в цехах, потребляющих сжатый воздух. Таким образом потери системного воздуха через продувку на некоторых предприятиях составляют больше 10%

- не допускать нецелесообразное использование сжатого воздуха  для охлаждения греющихся подшипников, электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования.

6.4 Расход электроэнергии при использовании сжатого воздуха с давлением выше номинального.

Обычно все потребители сжатого воздуха предприятия получают его от общей воздушной сети, не обращая внимания на то, что для многих процессов работы необходимо разное давление.

Потребление сжатого воздуха  с давлением выше необходимого приводит к нецелесообразным расходам электроэнергии, потреблённого на его выработку.

Потери электроэнергии в кВт*ч/год при использовании сжатого воздуха при давлении выше номинального (необходимого) определяется по формуле (5.6)

где 1,1 – коэффициент, учитывающий дополнительные расходы электроэнергии в связи с износом компрессорной установки;

А1, А2 – работа сжатия 1м3 свежего воздуха в зависимости  от давления определяется по характеристике компрессора, кгм/ м3;

Qк – производительность компрессора, м3/мин.;

Tк – время работы компрессора в год, часов;

ηс,ηэ,ηпр – КПД электрической сети, электродвигателя и передатчика,(0,8-0,99)

ηм – механический КПД компрессора, равный 0,85-0,95

ηi – индикаторный КПД, равный 0,83-0,87

Снижения давления у потребителя сжатого воздуха возможно, достичь с помощью инжектора, дросселирования и регулирования давления. Наиболее эффективно применение регулятора давления.