Systemy sprężonego powietrza

EUROPEAN COMMISSION
DIRECTORATE-GENERAL ENERGY AND TRANSPORT
New Energies & Demand Management
Promotion of Renewable Energy Sources & Demand Management
Bruksela, 1 stycznia 2003
THE EUROPEAN
MOTOR CHALLENGE PROGRAMME
Moduł dla układów sprężonego powietrza
Spis treści
1.
2.
Wprowadzenie do dokumentu modułowego dla układów sprężonego powietrza..................1
Inwentaryzacja elementów układów sprężonego powietrza i ich działania.............................1
A. Podstawowy opis układu.................................................................................................1
B. Dokumentacja i pomiary parametrów pracy układu .........................................................2
C. Globalne wskaźniki działania układu...............................................................................2
3.
4.
5.
Ocena środków technicznych dla oszczędności energii...........................................................4
Plan działania .................................................................................................................................7
Raport roczny.................................................................................................................................8
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 1
1. Wprowadzenie do dokumentu modułowego dla układów
sprężonego powietrza
Niniejszy dokument jest jednym z elementów dokumentacji programu „Motor
Challenge Programme (MCP)”. Określono w nim, jakie działania powinien podjąć
partner projektu MCP (o ile zobowiązania ze strony jego Przedsiębiorstwa obejmują
układy sprężonego powietrza)1. W szczególności, dokument wyjaśnia jakie kolejne
działania powinien podjąć każdy z uczestników (partnerów) projektu, w związku z
uczestnictwem w programie „Motor Challenge”. Jest to następująca sekwencja
działań:
• Inwentaryzacja posiadanych układów sprężonego powietrza i ich działania,
• Ocena przydatności możliwych środków służących oszczędności energii,
• Plan działania, przedstawiony Komisji, określający decyzje podjęte przez partnera
w celu redukcji kosztów eksploatacyjnych poprzez poprawę efektywności
energetycznej,
• Raport roczny z postępu w realizacji planu działania.
Należy zaznaczyć, że dokumenty dotyczące inwentaryzacji oraz oceny są
dokumentami do użytku wewnętrznego, poufnymi, natomiast plan działania i raport
roczny są przedstawiane Komisji.
2. Inwentaryzacja elementów układów sprężonego powietrza i ich
działania
Pierwszym krokiem, jaki partner programu MCP powinien wykonać w kierunku
określenia możliwych do zastosowania środków oszczędności energii, jest
opracowanie inwentaryzacji elementów układów sprężonego powietrza i ich
podstawowych charakterystyk eksploatacyjnych. Inwentaryzację przeprowadza się w
trzech etapach.
A. Podstawowy opis układu
Obejmuje pozyskanie przez firmę konsultingową zapisów z rejestratorów lub
wykonanie prostych pomiarów, w celu uzyskania następujących danych:
1. Spis i konfiguracja układu: typ i wielkość sprężarek, główne odbiory sprężonego
powietrza, wiek podzespołów układu,
2. Końcowe ciśnienie robocze (miejsce zastosowania, minimum),
3. Czy wymaganych jest więcej, niż jedna wartość ciśnienia?
4. Ciśnienie za sprężarką,
5. Ciśnienie za instalacją przygotowania powietrza,
6. Liczba godzin pracy na rok,
7. Profil zapotrzebowania: oszacowanie wahań w skali doby / tygodnia,
1
P. “Wytyczne dla Partnerów”, gdzie przedstawiono objaśnienia terminów “Partner”, “Plan działania”,
“Zobowiązanie”.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 2
8. Wymagana jakość powietrza,
9. Czy układ jest wyłączany, gdy jego działanie nie jest potrzebne?
10. Wielkość odbiornika (lub odbiorników).
W wielu przedsiębiorstwach pracownicy mogą zebrać większość powyższych
danych.
B. Dokumentacja i pomiary parametrów pracy układu
Dokumentowanie lub pomiary wyszczególnionych niżej elementów są wymagane dla
wszystkich układów, ale mają zasadnicze znaczenie dla dużych układów (powyżej
200 kW). Dane te mogą być zebrane przez wykwalifikowany personel własny lub
przez inny podmiot, taki jak Wprowadzający w Programie MCP.
11. Całkowita wielkość wycieków powietrza, obejmująca również pojemności naczyń
na kondensat (możliwy prosty test wycieków lub instalacja przepływomierza),
12. Temperatura powietrza wlotowego w relacji do temperatury powietrza otoczenia,
13. Ciśnienie przed układem smarowania,
14. Różnica: obciążenie / brak obciążenia,
15. Rodzaj i działanie układów regulacyjnych w systemie oraz układów regulacyjnych
poszczególnych sprężarek,
16. Zużycie energii: całkowite dla zakładu produkcyjnego i częściowe - przypadające
na układy sprężonego powietrza,
17. Czy cały pierścień przewodu głównego jest wykorzystywany? Czy zawiera
również odcięte nieużywane części?
18. Czy w sieci dystrybucyjnej, w miejscu wykorzystania powietrza, pojawia się
woda?
19. Czy wszystkie urządzenia końcowe wyłączają się prawidłowo?
20. W przypadku dużych układów należy zastosować rejestrator danych i właściwe
urządzenia wejściowe (prawdopodobnie należy je zainstalować tylko na czas
oceny), w celu pomiarów: ciśnienia, temperatury, wielkości przepływu,
mocy/prądu i wilgotności względnej. W przypadku mniejszych układów należy
wykorzystać najlepiej dostępne dane: ustalić okresy włączania / wyłączania
obciążenia sprężarki, zużycie energii i ciśnienie na wyjściu ze sprężarki oraz w
głównym punkcie odbioru.
C. Globalne wskaźniki działania układu
Na podstawie zebranych danych, można wyliczyć lub oszacować następujące
globalne wskaźniki działania układu sprężonego powietrza:
Roczne koszty: Kapitał
Godziny pracy w roku
Utrzymanie
Energia
Jakość
Śr. przepływ
3
powietrza
(Nm /godz.)
Zużycie sprężonego powietrza w odniesieniu do wielkości produkcji
(000 Nm3/Q-Prod.) (1)
Wskaźnikowy jednostkowy koszt sprężonego powietrza (EUR/000 Nm3)
(1) Q-Prod jest pewnym względnym wskaźnikiem ilości wytworzonego produktu
końcowego w przedsiębiorstwie (instalacji), wyrażonym na przykład w tonach,
metrach, sztukach itp.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 3
Należy zaznaczyć, że w przypadku wielu układów (zwłaszcza małych, poniżej 200
kW), potencjalne oszczędności nie uzasadniają skomplikowanego i kosztownego
procesu zbierania danych potrzebnych do precyzyjnego określenia wartości
liczbowych. W takich sytuacjach ocena powinna bazować na właściwie zastosowanej
„regule kciuka”, na przykład:
•
•
•
Koszty kapitałowe w stosunku rocznym (amortyzacja, główne ulepszenia itd.)
można przyjąć jako równe 7% bieżących kosztów wymiany całego układu;
Koszty utrzymania można założyć na poziomie 4% do 5% bieżących kosztów
wymiany;
Koszty energii można oszacować na podstawie nominalnej mocy i liczby godzin
działania układu.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 4
3. Ocena środków technicznych dla oszczędności energii
Oszczędności energii są możliwe:
• Przy produkcji i uzdatnianiu sprężonego powietrza,
• W sieciach sprężonego powietrza,
• W urządzeniach końcowych (odbiornikach),
• W związku z ogólną konstrukcją i eksploatacją układu.
Oczywiście możliwości zastosowania poszczególnych środków oraz poziom
możliwych oszczędności, który z nich wynika, zależą od zakresu i rodzaju
poszczególnych podejmowanych działań. Tylko w oparciu o oszacowanie układu i
potrzeb przedsiębiorstwa można określić, które środki są równocześnie możliwe do
zastosowania i opłacalne. Ocenę taką może przeprowadzić wykwalifikowany
dostawca usług w zakresie urządzeń i układów sprężonego powietrza (może to być
np. wprowadzający w programie MCP) lub wykwalifikowany własny personel
inżynierski.
Wnioski z oszacowania pozwolą określić te środki, które można zastosować w
odniesieniu do danego układu. Będą one obejmować ocenę oszczędności, koszty
dotyczące poszczególnych środków, a także prosty okres zwrotu nakładów. Wyniki
oszacowania są poufne i stanowią dokument do użytku wewnętrznego, nie są
przedstawiane Komisji.
W poniższych tabelach przedstawiono potencjalnie znaczące środki oszczędności
energii, które mogą mieć zastosowanie do układu działającego w Waszym
przedsiębiorstwie. W każdej tabeli przedstawiono środki począwszy od tych, które
mają potencjalnie duży wpływ na rezultat i są najłatwiejsze do wdrożenia.
Tabela 1: Wytwarzanie sprężonego powietrza
Zoptymalizować wykorzystanie układu: nastawy urządzeń regulacyjnych i regulacja
ciśnienia, wyłączanie, gdy układ nie jest używany.
Zoptymalizować ciśnienie powietrza w układzie
Jest to funkcja końcowych urządzeń odbiorowych
Obniżyć temperaturę powietrza wlotowego przez zmianę lokalizacji wlotu powietrza
(przy zapewnieniu optymalnego stopnia filtrowania powietrza na wlocie)
Zmodernizować lub ulepszyć układ regulacji sprężarki
Zoptymalizować proces wymiany filtrów za urządzeniami (w funkcji spadku ciśnienia,...)
Filtrować i osuszać powietrze do poziomu minimum wymagań ze strony układu (w
miarę możliwości instalować lokalne filtry / osuszacze dla poszczególnych zastosowań
/ potrzeb)
Odzyskiwać i wykorzystywać ciepło odpadowe
Zastosować większy główny odbiornik
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 5
Zainstalować napęd zmiennoprędkościowy
Rozważyć możliwość zastosowania układu wielociśnieniowego lub zastosować lokalne
urządzenia do podwyższania ciśnienia
Zastąpić zwykłe silniki elektryczne silnikami energooszczędnymi
Zastąpić sprężarki nowymi modelami, lub modelami lepiej dopasowanymi do
warunków, tak aby nowe sprężarki miały niższe jednostkowe zużycie energii,
dostosowane do wymagań układu
Tabela 2: Sieć dystrybucyjna
Zastosować regularnie realizowany program wykrywania wycieków. Zredukować wycieki
powietrza poprzez zastosowanie szczelnych złączek, wysokiej jakości szybkozłączek,...
Podzielić układ na strefy, z właściwą regulacją ciśnienia i sprawnymi zaworami
odcinającymi. Odłączyć nieużywane przewody.
Zastosować naczynia odwadniające (do usuwania kondensatu) nie powodujące strat
powietrza
Zainstalować pomocnicze (uzupełniające) odbiorniki blisko miejsc o zmiennym
obciążeniu
Ulepszyć sieć: obiegi (zastosować sieć w formie pierścienia,...), poprawić średnice
przewodów
Tabela 3: Urządzenia końcowe
Wyeliminować sytuacje niewłaściwego stosowania sprężonego powietrza
Naprawić lub wymienić nieszczelne urządzenia
Wyłączać dopływ powietrza, kiedy dane urządzenie nie pracuje.
Zweryfikować (i zoptymalizować) potrzebę stosowania specjalnych regulatorów
ciśnienia, filtrów, osuszaczy.
W ramach oceny powinno się oszacować przydatność i opłacalność każdego ze środków
wyszczególnionych w Tabelach 1, 2 i 3. Można to zrobić w sposób podobny do
przedstawionego w tabeli poniżej.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 6
Konkretne, zaproponowane
działanie
Oszacowany okres
zwrotu (miesiące)
Środki oszczędności energii
Oszacowanie
rocznych
oszczędności energii
Zmiana w rocznych
kosztach eksploatacji
I utrzymania (2)
Dodatkowe nakłady
inwestycyjne (2)
Tabela 4: Wyniki oceny
Wytwarzanie sprężonego powietrza
Zoptymalizować
wykorzystanie układu
…
Sieć dystrybucyjna
Zredukować wycieki
powietrza
…
Urządzenia końcowe
Wyeliminować niewłaściwe
wykorzystanie sprężonego
powietrza
…
Legenda
(1)
Jeśli wartości oszczędności energii nie można zmierzyć precyzyjnie (co się często
zdarza), można ją oszacować na podstawie wyników oceny oraz ogólnie przyjętych
współczynników technicznych.
(2)
Nakłady inwestycyjne oraz koszty eksploatacji i utrzymania obejmują tutaj
oszacowanie zmian tych kosztów, z uwzględnieniem tych środków, które należałoby ponosić
bez zobowiązania Partnera w ramach programu Motor Challenge. Może to być na przykład:
dodatkowa inwestycja w bardziej wysokosprawne urządzenia, wzrost / redukcja kosztów
utrzymania, oszczędności związane z poprawą jakości lub niezawodności, itp.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 7
4. Plan działania
W planie działania przedsiębiorstwa w formie zaproponowanej niżej należy wykazać:
• Dla środków technicznych, które zdecydowano wdrożyć: harmonogram ich
wdrażania,
• Dla środków, których postanowiono nie wdrażać: uzasadnienie ich wyłączenia.
Wytwarzanie sprężonego powietrza
Optymalizacja wykorzystania układu
Optymalizacja ciśnienia powietrza w układzie
Obniżenie temperatury powietrza wlotowego
Modyfikacja lub ulepszenie układu regulacji sprężarki
Optymalizacja wymian filtra za urządzeniem
Filtrowanie i osuszanie powietrza do poziomu minimum
wymagań ze strony układu
Odzyskiwanie i wykorzystanie ciepła odpadowego
Zastosowanie większego głównego odbiornika
Instalacja napędu zmiennoprędkościowego
Zastosowanie (o ile możliwe) układu wielociśnieniowego
Zastąpienie zwykłych silników przez energooszczędne
Zastąpienie sprężarki nową lub lepiej dobraną
Sieć rozdzielcza
Likwidacja wycieków powietrza
Oczekiwane
(5)
oszczędności
(MWh/rok)
Harmonogram
(2)
(3)
Konkretne działania
% Pokrycia
Środki oszczędności energii
Wykonalność
(1)
(4)
Plan działania przedstawia się Komisji. Po zatwierdzeniu planu przedsiębiorstwo
uzyskuje status Partnera programu MCP.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Page 8
Podział układu na strefy
Zastosowanie “bezstratowych” naczyń na kondensat
Instalacja dodatkowych odbiorników uzupełniających
Ulepszenie sieci: przebieg, średnice przewodów,...
Urządzenia końcowe
Eliminacja niewłaściwego wykorzystania sprężonego
powietrza
Naprawa lub wymiana nieszczelnych urządzeń
Weryfikacja (i optymalizacja) potrzeby zastosowania
indywidualnych regulatorów ciśnienia, filtrów, osuszaczy.
Legenda:
(1)
Wykonalność. Wykazuje się przeszkody dla wdrożenia, stosując jeden lub więcej
poniższych kodów:
NA
Niemożliwe do zastosowania z przyczyn technicznych
NP
Nieopłacalne
NC
Nie brane pod uwagę ze względu na zbyt kosztowne oszacowanie
Jeśli pole pozostaje niewypełnione, środek oszczędnościowy uważany jest za równocześnie możliwy
do zastosowania i opłacalny.
(2)
Konkretne działania. W celu wdrożenia jednego środka oszczędności energii można
przeprowadzić kilka konkretnych działań. Na przykład zakup detektora wycieków i wymiana złej
jakości szybkich złączek mogą stanowić działania odpowiadające środkowi oszczędnościowemu w
rodzaju „Redukcja wycieków powietrza”.
(3)
% Pokrycia. Jeśli zobowiązanie zaproponowane przez Partnera obejmuje kilka układów
sprężonego powietrza, to w tej kolumnie wykazuje się w jakim odsetku posiadanych układów
sprężarkowych wdrażane będą poszczególne działania. Można to ocenić stosując najwygodniejszy
wskaźnik: liczba układów, moc, zużycie energii. Należy określić zastosowany wskaźnik, np. "%";
"%kW", “%kWh"
(4)
Harmonogram. Horyzont czasowy, w którym działania zostaną przeprowadzone. Może to być
określony termin lub czasookres, lub może to być okres zależny od pewnych innych działań, np. „po
wymianie sprężarki” lub „po modernizacji malarni”.
(5)
Oczekiwane oszczędności wyrażone w MWh/rok. Często będzie to oszacowanie wykonane
w oparciu o powszechnie przyjęte praktyki.
5. Raport roczny
W raporcie rocznym, przedstawianym Komisji, należy opisać postęp prac w ramach
realizacji planu działania oraz należy zamieścić komentarz na temat wszelkich
nowych lub poprawionych inicjatyw. Zaleca się zastosowanie wzorca raportu
przedstawionego niżej, przy czym raport należy aktualizować co rok. Dwie kolumny z
lewej strony należy skopiować z planu działań opracowanego przez Partnera, w
formie zatwierdzonej przez Komisję.
MCP Compressed Air Systems Module, V2, 1/1/2003
Zatwierdzony plan działań
Działania, które zdecydowano
Uzgodnione pod
wdrażać dla uzyskania
względem
oszczędności energii w układach
harmonogramu
pompowych
Wytwarzanie sprężonego powietrza
Page 9
Raport roczny za rok 20xx
Postęp prac, jako odsetek
osiągniętych zamierzeń wraz z
niezbędnym komentarzem (1)
Działanie 1
Działanie 2
…
Sieć dystrybucyjna
…
Urządzenia końcowe
…
(1) Odsetek uzysku można odnieść do wskaźnika, takiego jak proporcjonalny udział układów
w całym zakresie Planu działań, dla których poszczególne działania zostały ukończone.
Partnerzy mogą uznać za korzystne opracowanie niektórych części poniższej
syntezy wyników realizacji zobowiązań wobec programu MCP. Zaleca się (jakkolwiek
nie jest to wymóg) aby taką syntezę przedstawić Komisji.
Synteza raportu rocznego
Od czasu
podjęcia
zobowiązania
W bieżącym
roku
Odsetek ukończonych działań wg Planu działania
(1)
Oszacowanie całości nakładów inwestycyjnych w Planie (000 EUR)
Oszacowanie zmian kosztów eksploatacji i utrzymania nie
(1)
związanych z energią (000 EUR)
(1)
Oszacowanie oszczędności energii (MWh)
Zużycie sprężonego powietrza w odniesieniu do ilości wytworzonego produktu
3
(2)
(000 Nm /Q-Prod.)
3
Wskaźnikowy ogólny koszt jednostkowy sprężonego powietrza (EUR/000 Nm )
(1)
P. wyżej – legenda do tabeli 4: “Wyniki oceny”
(2)
Q-Prod. - Jest to pewien względny wskaźnik ilości wytworzonego produktu
końcowego w ciągu produkcyjnym, wyrażony na przykład w tonach, metrach, sztukach, itp.