OPET Czech Republic OPET CR. Publikace. Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu v České republice

OPET Czech Republic – OPET CR

P u b l i k a c e

Organizace na Podporu Energetických Technologií

Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu v České republice

ENERGIE

Praha 2002

OPET Czech Republic – OPET CR Organizace na Podporu Energetických Technologií ENERGIE V roce 1990 Evropská komise vyhlásila program THERMIE zamìøený na demonstraci nových nejaderných energetických technologií. Souèasnì byla zaloena sí OPET (Organization for the Promotion of Energy Technologies) center, jejím cílem bylo pomáhat Komisi s íøením informací o výsledcích projektù a s podporou nových technologií v oblasti nejaderné energetiky. Tato sí byla od konce roku 1996 øízena direktoriáty DG XVII a DG XIII. V roce 2000 byla sí OPET center rozíøena o obdobnì orientované organizace pùsobící v zemích støední a východní Evropy, v kandidátských zemích a v øadì dalích zemí, které uzavøely s EU dohody o spolupráci v oblasti výzkumu a vývoje technologií. V souèasné dobì pracují OPET centra sdruující 108 organizací v rámci 45 konsorcií v Evropì a v Asii. Èlenem OPET sítì je také Èeská republika prostøednictvím centra OPET CR. Sí OPET center je jedineènou organizací spojující demonstraèní a inovaèní èást døívìjích evropských programù JOULE-THERMIE, INNOVATION a souèasného programu ENERGIE, který je souèástí 5. Rámcového programu pro rozvoj technologií a demonstrací (19982002). Tato vazba umoòuje pokrýt jak výzkumné, tak realizaèní aktivity, navíc spojené s podporou technologického transferu a podporou uplatnìní výsledkù výzkumu v praxi v oblasti energetických technologií a inovací. Zásadním cílem OPET sítì je spolupracovat s organizacemi, institucemi, spoleènostmi a podniky a pomáhat jim v hledání a ve vyuívání èistých a energeticky efektivních technologií, a to zejména tìch, které jsou výsledkem projektù podporovaných Evropskou komisí. Cílem vech vyvíjených aktivit je posilovat dialog mezi zemìmi, klienty, snaha porozumìt problémùm a potøebám a pomáhat nalézat inovaèní technologická øeení. Mylenka sítì OPET zahrnuje také diskuzi o budoucnosti evropského technologického vývoje a výzkumu realizovanou v tìsné spolupráci s praktickými potøebami klientù zejména v rámci 5. rámcového programu EU ale i dalích energeticky orientovaných programù. Pomáhat pøejímání nových technologických postupù je èasovì velmi nároèný proces, který má dlouhodobou pùsobnost a nemùe být zavren v prùbìhu mìsíce. Sí OPET center vchází do pátého roku své aktivity. Jsme rádi, e mùeme prostøednictvím projektu OPET CR podpoøit vydání této publikace, jejím cílem je poskytnout zájemcùm informace o technologických monostech dosahování úspor v energeticky nároèných prùmyslových systémech stlaèeného vzduchu.

OPET Czech Republic je èlenem sítì zaloené Evropskou komisí na podporu efektivních a inovativních energetických technologií

tel. fax. e-mail

Koordinátor projektu

Partner projektu

Partner projektu

Technologické centrum AV ÈR Rozvojová 135 165 02 Praha 6 (02) 203 90 712 (02) 209 22 698 [email protected]

KEA Energetická agentura Durïákova 49 613 00 Brno (05) 45211974 (05) 45211974 [email protected]

EGÚ PRAHA Engineering, a.s. 190 11 Praha 9-Bìchovice (02) 62 76 673 (02) 64 41 349 [email protected]

Kamil Kolarčík, Mojmír Vrtek

Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu Praha 2002

Zpracovali: doc. Ing. Kamil Kolarèík, CSc., Ing. Mojmír Vrtek, Ph.D. Vysoká kola báòská Technická univerzita Ostrava Lektoroval: prof. Ing. Jaroslav Kaminský, CSc. Grafika obálky: grafické studio Klassic, s. r. o., V. P. Èkalova 503/12, Praha 6-Dejvice Publikace je vydána v rámci projektu Evropské unie OPET Czech Republic OPET CR (Organization for the Promotion of Energy Technologies, Czech Republic) Text Grafika Publikace

© Kamil Kolarèík, Mojmír Vrtek © grafické studio Klassic, s.r.o., Norbertov 53/5, Praha 6-Dejvice © Technologické centrum AV ÈR, Praha

Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu v ČR

OBSAH 1. Úvod

3

2. Stlaèený vzduchsekundární zdroj energie

3

2.1. Proè etøit stlaèeným vzduchem?

4

2.2. Energetická bilance kompresoru

5

2.3. Kompresory

6

2.3.1. Nejuívanìjí typy kompresorù

7

2.3.2. Regulace kompresorù

8

2.3.3. Øízení spolupráce kompresorù

9

3. Charakteristika a souèasný stav technologií výroby stlaèeného vzduchu v ÈR z hlediska stáøí a energetické nároènosti

10

4. Obecnì platné postupy k dosahování úspor

12

4.1. Oblast spotøeby

12

4.1.1. Koncepce spotøeby

12

4.1.2. Optimalizace provozního tlaku

13

4.2. Oblast rozvodù

14

4.2.1. Netìsnosti

14

4.2.2. Tlakové ztráty

17

4.3. Oblast výroby

18

4.3.1. Podmínky práce kompresoru

18

4.3.2. Zlepení uitných vlastností kompresorù a kompresorových stanic

19

4.3.3. Vyuití odpadního tepla

24

4.4. Údrba

25

4.5. Energetický management

25

5. Praktické pøíklady úspor v prùmyslu

26

5.1. Nehospodárné provozování kompresorù

26

5.1.1. Pøíklad 1

26

5.1.2. Pøíklad 2

27

5.2. Nesprávný návrh výkonnostní skladby kompresorù

28

5.3. Komplexní diagnostika lokálního tlakovzduného systému

29

5.4. Pøínos komplexních úsporných opatøení v rámci velkého podniku

32

6. Slovník základních pojmù

33

7. Pouitá Literatura a dalí zajímavé zdroje informací

35

5


1. ÚVOD Tato publikace je urèena vem, kteøí v rámci své pracovní náplnì pøicházející do kontaktu s technologií výroby, rozvodu a spotøeby stlaèeného vzduchu. Jedná se pøedevím o energetiky podnikù, projektanty, pracovníky údrby, ale i osoby pracující se zaøízeními, v nich je stlaèený vzduch pouíván. Je vìnována tìm, kteøí mohou svým poèínáním pøispìt k minimalizaci nákladù a sníení spotøeby energií v této oblasti. Publikace se snaí systematicky vytipovat dílèí oblasti, ve kterých jsou monosti velkých úspor a je tudí vysoká pravdìpodobnost na krátkou návratnost investic do úsporných opatøení. V textu provedené rozbory konkrétních pøípadù poukazují na nehospodárné èi nevhodné pro-

vozování zaøízení v oblasti techniky stlaèeného vzduchu. Je to dùleité o to více, nebo nový zákon è. 406/2000 Sb. o hospodaøení energií a následná vyhláka 213/2001 Sb., kterou se vydávají podrobnosti náleitostí energetického auditu, stanovuje povinnost právnickým osobám podrobit energetickému auditu své energetické hospodáøství s celkovou roèní spotøebou energie vyí ne 35 000 GJ (9,7 GWh). Vzhledem k tomu, e nìkteré pojmy v technice stlaèeného vzduchu nejsou chápany stejnì a jejich rozdílný výklad mùe být zdrojem mnoha nedorozumìní, je na konci publikace uveden slovník základních pojmù doplnìný komentáøem.

2. STLAČENÝ VZDUCH – SEKUNDÁRNÍ ZDROJ ENERGIE Stlaèený vzduch se øadí podobnì jako elektøina mezi sekundární zdroje energie. To znamená, e je to ji èlovìkem pøetvoøená forma energie, která byla po øadì transformaèních procesù získána z výchozích energií primárních. Stlaèený vzduch mìl, má a zcela urèitì dále bude mít dùleitou roli v øadì technologických procesù. Obor stlaèování plynù je v moderním prùmyslu stále dùleitý a zasahuje témìø do vech odvìtví lidské èinnosti.

V celosvìtových statistických odhadech se uvádí, e 10 % z celkové spotøeby elektrické energie v prùmyslu pøipadá na výrobu stlaèeného vzduchu. Mezi jeho nesporné výhody pouívání patøí prakticky neomezená dostupnost jako vstupního média kdekoliv a v jakémkoliv mnoství, obecnì ekologická nezávadnost, nehoølavost, nevýbunost, v rozvodech není potøeba instalovat vratné vìtve, pøi netìsnostech nehrozí zneèitìní okolí unikajícím médiem.

Prùmyslové odvìtví

Pøíklady pouití

Veobecnì

Øídící, regulaèní a akèní pneumatické prvky, uchopování a manipulace s pøedmìty, støíkání, pneumatické stroje a nástroje, chlazení

Potravináøství

Dehydratace, vakuové balení, plnìní lahví, pøeprava nápojù

Hutnictví

Vakuové lití, vysokopecní vítr, tváøecí stroje, opracování odlitkù

Tìební prùmysl

Úpravnictví, pneumatická doprava, regenerace odpraovacích filtrù, mamutí èerpadla

Energetika

Pneumatická doprava uhelného práku, vápence, rozjídìní plynových turbín

Chemický

Homogenizace smìsí, výroba kyslíku

Skláøský

Foukání skla, míchání taveniny

Výroba plast. hmot

Dávkování, formování

Environmentální technologie

Èeøení v èistírnách odpadních vod, vakuové filtry

Textilní

Vzduchová tkací technika

6


2.1. Proč šetřit stlačeným vzduchem? Oblast techniky stlaèených médií, a to pøedevím jedná-li se o stlaèený vzduch, je pøes svoji dùleitost a obrovský význam podvìdomì podceòována. Vzduch je povaován za levné a vudypøítomné médium. Toto vìdomí se neoprávnìnì pøenáí i na vzduch stlaèený. Zapomíná se na to, e stlaèování vzduchu je èinnost energeticky velmi nároèná. Vdy jenom teoretické mnoství technické práce potøebné pro stlaèení 1 m3 vzduchu o teplotì 20 °C z tlaku 100 kPa na 700 kPa se pohybuje dle zpùsobu komprese od 54 do 72 Wh. Lhostejný postoj k technologii výroby a vyuívání pneumatické energie mùe tedy vést ke znaèným ekonomickým ztrátám. Z makroenergetického hlediska pak pøináí tento postoj mrhání ulechtilými druhy energií, které musí vstupovat do technologií konèících kompresními procesy. Dìje se tak se vemi negativními dùsledky vyplývajícími ze zpùsobù získávání energie potøebné k pohonu kompresoru, kde co se týká poètu aplikací pøevládá vyuívání energie elektrické. Pro srovnání: Podnik, který vyrobí za mìsíc 600.000 mn3 stlaèeného vzduchu, na výrobu spotøebuje pøi bìnì dosaitelných

parametrech 78 MWh (prùmìrná energetická nároènost výroby 0,13 kWh.mn-3). Pozn. Nebude-li výslovnì uvedeno jinak, jsou vechny objemy a objemová mnoství vztaena na absolutní tlak 100 kPa a teplotu 20 °C. Takto pøepoètené objemové velièiny budou oznaèeny indexem n (viz kap. 6). Pøi uvaované cenì elektrické energie 2,40 Kè/kWh dosahují náklady na energii roènì 2,2 mil. Kè (bìnì se ceny elektrické energie pohybují v rozmezí od 1,50 Kè/kWh pro velkoodbìratele do 3,00 Kè/kWh pro malý podnikatelský sektor). Nebyla-li v podniku ji provedena energeticky úsporná opatøení v této oblasti, je mono pøedpokládat úspory ve výi 10 a 20 %. U pøi sníení o 10 % se roèní náklady sníí o 220 tis. Kè. Z ekologického hlediska se sníí zatíení ivotního prostøedí o 12 kg tuhých zneèiujících látek, 260 kg SO2, 180 kg NOx, 14 kg CxHy, 17 kg CO a 113 t CO2, které by vznikly pøi výrobì uspoøené elektøiny v klasických uhelných elektrárnách. Mìrné emise dle [L1].

2.2. Energetická bilance kompresoru Dokonce i v odborných publikacích je dosti vitým názorem, e vìtina energie pøivedená do kompresoru se odvádìní chlazením do okolí ve formì tepla. Tento názor se nabízí, provede-li se pouze tzv. zkrácená energetická bilance. Tato bilance pøedpokládá, e do kompresoru vstupuje jen pohonná energie a vystupuje stlaèený vzduch a teplo. Tato pøedstava, která sice mùe slouit k stanovení velikosti odvede-ného mnoství tepla vak není správná. Zapomíná na energii, která je do procesu pøináena nasávaným vzduchem a nerespektuje

transformaci "práceschopnosti" jednotlivých energií (v odborné literatuøe se pro tuto "práceschopnost" pouívá výraz exergie). Pøi správnì provedené bilanci se vìtina energie pøivedená pohonem pøevádí do stlaèeného plynu, èím zvyuje jeho "práceschopnost". Vzájemné porovnání obou bilancí je pro pøípad tøístupòového kompresoru graficky vyjádøeno pomocí kruhových diagramù, kde celý kruh (100 %) znamená energii dodanou pohonem. Detailnìjí rozbor je mono nalézt v [L2].

7


2.3. Kompresory Následující schéma ukazuje základní rozdìlení kompresorù podle zpùsobù stlaèování.

Ne vechny z výe uvedených typù se v oblasti techniky stlaèeného vzduchu bìnì pouívají. Napø. scroll (spirálové) kompresory jsou vyuívány témìø výhradnì v oblasti chladící techniky, membránové kompresory se v prùmyslu pouívají pro stlaèování vzácných plynù, proudové kompresory a vodokruné stroje se pouívají spíe jako vývìvy. Z rotaèních køídlových strojù pro nízké tlaky jsou známá Rootsova dmychadla. Optimální oblasti pro nasazení rùzných typù vzduchových kompresorù v závislosti na poadované výkonnosti a

Obr. 1

výtlaèném tlaku jsou pro základní orientaci naznaèeny na obr. 1 (kompresory pístové /PK/, roubové /K/, køídlové /KK/, radiální /RK/, axiální /AK/) [L4]. Hranice jednotlivých oblastí pouitelnosti jsou pouze orientaèní a díky technickému rozvoji se stále pohybují. Z hlediska malých a støedních podnikù je nejèetnìji zastoupena oblast pohybující se v tlakovém rozmezí 500 a 1000 kPa, v které pøevládají provozní tlaky pohybující se okolo 700 kPa. Touto oblastí se budeme dále pøevánì zabývat.

Oblasti pouití základních typù kompresorù

8


2.3.1. Nejužívanější typy kompresorů PÍSTOVÉ KOMPRESORY Jsou nezastupitelné pro vysoké výtlaèné tlaky. V aplikacích s provozními tlaky okolo 700 kPa bývají v dnení dobì vytlaèovány objemovými kompresory rotaèními, i kdy jsou schopny obecnì dosáhnout nií mìrné spotøeby. Nadále si vak udrují pøevahu v oblasti malých a mobilních kompresorù. Jako nevýhody se uvádí zatìování základu vibracemi, nií provozní spolehlivost, výraznì pulzní dodávka vzduchu. ROUBOVÉ KOMPRESORY Tyto kompresory pøevládají v nahrazování strojù pístových. Pracují s vestavìným kompresním pomìrem, konstrukce je jednoduchá, pohybující èásti jsou vyváeny. Umoòují provoz pøi vysokých otáèkách, èím mohou mít mimoøádnì malé rozmìry. Dodávka vzduchu je témìø kontinuální. Mezi nevýhody patøí hluk s vysokou frekvencí, který nutí výrobce umísovat kompresory do odhluènìných skøíní. LAMELOVÉ (KØÍDLOVÉ) KOMPRESORY Jsou u nás ménì pouívané. Pracují s vestavìným

kompresním pomìrem. Mají tichý chod. Jsou velmi citlivé na èistotu nasávaného plynu a dosaitelné stlaèení na jednom stupni je nií ne u kompresorù roubových. Dodávka vzduchu je témìø kontinuální. Bývají draí ne kompresory roubové. TURBOKOMPRESORY Jsou vhodné tam, kde je nutné zabezpeèit plynulou dodávku velkého mnoství stlaèeného vzduchu øádovì v desetitisících mn3.h-1, co bývá ve velkých hutních a chemických provozech a dolech. Bývají kromì elektromotoru èasto pohánìny i parní turbínou. BEZMAZNÉ KOMPRESORY Kompresory se vyrábí i v tzv. bezmazném provedení, kde nehrozí nebezpeèí vniku oleje do stlaèeného vzduchu. Tyto kompresory je úèelné pouít tam, kde jsou kladeny poadavky na nulový obsah oleje ve stlaèeném vzduchu (potravináøský prùmysl, výroba léèiv, výroba elektrotechnických souèástek). Dosahují horích energetických parametrù a jsou draí ne bìné mazané kompresory.

2.3.2. Regulace kompresorů Je potøeba rozliit regulaci kompresoru jako samostatného stroje a regulaci spolupráce kompresorù v kompresorové stanici. Øídící velièinou bývá pøevánì pøetlak v síti. Pro samotné kompresory jsou nejèastìji pouívány tyto typy regulací: START/STOP: Tato regulace je obecnì vhodná pouze pro mení kompresory z dùvodu vysokého zatìování motoru pøi rozbìhu. Vìtí kompresory mohou být tímto zpùsobem regulace øízeny pomocí tzv. mìkkého spoutìní. Jedná se vlastnì o frekvenèní mìniè, který plynule zvyuje frekvenci napájecího proudu a tím zpùsobuje postupné zatìování motoru rozbìhovými proudy. STØÍDÁNÍ ZATÍENÝCH A ODLEHÈENÝCH STAVÙ (tzv. dvoustupòová regulace): Motor kompresoru je trvale pod napìtím. V odlehèeném stavu jede kompresor naprázdno. Zde potøeba zdùraznit, e bìhem chodu naprázdno je elektrický pøíkon kompresoru cca 30 % pøíkonu ve stavu zatíeném. U pístových kompresorù se tato regulace øeí pøevánì odtlaèováním sacích ventilù, u rotaèních strojù uzavøením sání. U tohoto typu regulace se u nových systémù pøidává automatické odstavování z provozu. V

øídícím èlenu je nastavitelný èas maximálního setrvání kompresoru v nezatíeném stavu. Je-li tato doba pøekroèena, kompresor se sám odstavuje. Pøi poklesu tlaku v síti pod urèitou mez se kompresor opìt zapíná. REGULACE ZMÌNOU OTÁÈEK: Tento, pro objemové kompresory výhodný, zpùsob regulace byl ji døíve pouíván u pohonù kompresoru spalovacím motorem nebo parní turbínou. V posledním desetiletí díky frekvenèním mìnièùm a novým typùm usmìròovaèù pro stejnosmìrné motory je tento zpùsob pouitelný i pro elektropohony. U bezmazných kompresorù s poklesem otáèek rostou relativní ztráty vnitøními netìsnostmi, co napø. u bezmazných roubových kompresorù omezuje rozsah efektivního sníení otáèek do cca 50 % otáèek jmenovitých. Z hlediska mìrného pøíkonu dosahují kompresory s touto regulací vyích hodnot, nebo jsou v nìm zahrnuty i ztráty vzniklé usmìrnìním elektrického proudu. Jsou vak energeticky velmi výhodné pøi bìném provozu, nebo díky plynulé regulaci odpadá chod naprázdno. Na obr. 2 je provedeno srovnání spotøeby energie pøi

9


jednotlivých typech regulací pro kompresory se stejnou jmenovitou výkonností. Bude-li tedy kompresor trvale zatíen zajistí 100 % výroby a spotøebuje dle svého mìrného pøíkonu 100 % energie. Bude-li potøeba výroby odpovídat napø. 40 % výkonnosti kompresoru, bude nucen kompresor regulovat a spotøebuje dle odpovídajících

Obr. 2

prùbìhù adekvátní díl energie (Start/stop~40 %, Zatí./Odlehè.~58 % atd.). Pro porovnání je do grafu zahrnuta jetì regulace krcením v sání, která je oproti výe uvedeným energeticky velmi nevýhodná a uplatòuje se prakticky pouze u turbokompresorù.

Závislost velikosti spotøeby energie pro základní typy regulací

2.3.3. Řízení spolupráce kompresorů Jedná se o kombinaci nastavení regulací jednotlivých kompresorù, u modernìjích typù regulace o jejich napojení na nadøazený øídící systém. Mezi nejèastìji pouívané patøí: Sekvenèní øazení dle nastavení zapínacích a vypínacích tlakù: Jednotlivé stroje se zapínají postupnì dle rùznì nastavených úrovní zapínacích a vypínacích tlakù. Naposled zapnutý kompresor plní funkci pièkového zdroje a reguluje dvoustupòovì, ostatní jsou v trvale zatíeném stavu a zabezpeèují základní spotøebu odbìru. Tento systém vyaduje nastavení irokého intervalu provozních tlakù.

Sekvenèní øazení s 1 kompresorem s promìnlivými otáèkami: Kompresory jsou podobnì jako v pøedchozím pøípadì zapojovány postupnì s tím, e funkci pièkového zdroje plní vdy kompresor s promìnlivými otáèkami, který se snaí udret konstantní tlak v síti. Dalí moderní koncepce: Tyto ji vìtinou vyadují nadøazený øídící systém. K zapojování èi odpojování jednotlivých kompresorù se vyuívají napø. èasové trendy poklesu a vzrùstu tlaku v síti a dle nich se volí optimální kombinace kompresorù. Lze s nimi èasovì naprogramovat rùzné reimy, pøi stejnì velkých kompresorech zabezpeèují jejich rovnomìrné provozování atd.

10


3. CHARAKTERISTIKA A SOUČASNÝ STAV TECHNOLOGIÍ VÝROBY STLAČENÉHO VZDUCHU V ČR Z HLEDISKA STÁŘÍ A ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI V souèasné dobì dochází v ÈR k rozsáhlým inovacím v oblasti výroby stlaèeného vzduchu. Strojový park, který byl s výjimkou velkých podnikù vyuívajících turbokompresory zaloen pøedevím na kompresorech pístových, je nahrazován moderními stroji rotaèními s rùznými zpùsoby regulace. Lze odhadnout, e od roku 1990 dolo v malých a støedních podnicích k cca 50 % obmìnì strojního parku, a to pøedevím náhradou pístových kompresorù øad SK, JSK, DVK a DSK mnohdy provozovaných i od roku 1950 za kompresory roubové a lamelové. Tento trend stále pokraèuje. V oblasti turbokompresorù k významným zmìnám díky útlumùm výroby ve velkých podnicích (hutì, doly) nedochází. Zpravidla jsou repasovány pùvodní stroje, jsou ale vybavovány novou mìøící a regulaèní technikou.

k ádným viditelným úsporám nedochází. Bohuel a teprve potom pøichází úvaha o moné zmìnì reimù práce a regulace z pohledu øízení celé kompresorové stanice. Na následujícím grafu je zpracováno srovnání mìrné spotøeby elektrické energie kompresorových stanic (provozní tlak cca 700 kPa) pøepoètené na stav v sání, a to v závislosti na koeficientu provozního vyuití kompresorových stanic PVKS, který popisuje míru vytíenosti kompresorù v kompresorové stanici -viz vztah (8).

Mìrné pøíkony kompresorù (kompresní pomìr 7) se pohybují v tìchto rozmezích: Jednostupòové pístové

0,110,12 kWh.m-3

Dvoustupòové pístové

0,080,10 kWh.m-3

Lamelové

0,110,13 kWh.m-3

roubové

0,100,11 kWh.m-3

Odstøedivé

0,090,11 kWh.m

-3

Modernizace kompresorových stanic je v poøádku pokud strojový park dosahuje hranice své ivotnosti, èi je patrné morální opotøebení. Stává se vak, e bývají nahrazovány stroje dobrých uitných vlastností, které vykazují patné technické parametry jenom díky nesprávnému provozování. Jsou sice nahrazovány stroji modernìjími s lepími energetickými parametry, ale tyto bývají èasto dále provozovány pøi stejnì nevhodných podmínkách. Pak zpravidla

Obr. 3 Závislost mìrné spotøeby a provozního vyuití mìøených kompresorových stanic V grafu uvedené znaèky (•) oznaèují kompresorové stanice s novìjími rotaèními kompresory a znaèky (♦) kompresorové stanice se starími pístovými kompresory. Z umístìní jednotlivých bodù vyplývá, e na mìrnou spotøebu kompresorové stanice nemají jednoznaèný vliv pouze vlastnosti jednotlivých strojù. Dalo by se oèekávat, e kompresorové stanice s novými kompresory, které mají nií mìrný pøíkon se budou od stanic se starími pístovými kompresory výraznì liit. Skuteènost je vak jiná. Pístové kompresory, které se nachází v oblasti velmi nízkých spotøeb (v grafu vyznaèená oblast A) mají sice zpravidla vyí mìrný pøíkon, ale protoe mají vyí

11


relativní vyuití, jsou celkové mìrné spotøeby kompresorových stanic porovnatelné s kompresorovými stanicemi s novými rotaèními kompresory (oblast B). Z výe uvedeného vyplývá, e v rámci Èeské republiky jsou dalí rezervy kromì "hrubých" nedostatkù (netìsnosti ap.) v této oblasti. Proto nelze oddìlenì analyzovat samostatný stroj, èi energetickou výrobnu. Hodnocení musí být provedeno komplexnì, jak pro jednotlivé stroje, tak i pro jejich skuteèné provozní nasazení a vzájemnou

souèinnost. Tyto rezervy vak nelze odhalit bez fungujícího energetického managementu. Støízlivý odhad technického potenciálu energetických úspor v oblasti stlaèeného vzduchu bez vyuívání odpadního tepla se pro ÈR pohybuje okolo 1000 TJ (~278 GWh). V oblasti vyuití odpadního tepla pak 6000 TJ/rok (~1667 GWh/rok). Celkový technický potenciál ve vyuívání odpadních tepel ve zpracovatelském prùmyslu v ÈR byl stanoven ve výi 29 871 TJ/rok [L3].

12


4. OBECNĚ PLATNÉ POSTUPY K DOSAHOVÁNÍ ÚSPOR V následujícím blokovém schématu jsou specifikovány hlavní oblasti moných úspor.

4.1. Oblast spotřeby Aèkoliv je oblast spotøeby z hlediska technologického postupu a na posledním místì, z faktického hlediska stojí na místì prvním a nejdùleitìjím. Známé rèení, e

nejlevnìjí kilowatthodina je ta, která se nemusí vyrobit, platí i na energii obsaenou ve stlaèeném vzduchu.

4.1.1. Koncepce spotřeby Je nutno zváit, zdali je v podniku vhodná centrální èi decentralizovaná výroba vzduchu. Toto rozhodnutí závisí pøedevím na mnoství spotøebièù, jejich individuální spotøebì, charakteru odbìru a poadovaných provozních tlacích, na jejich rozmístìní, èasovém vyuití a nárocích na kvalitu vzduchu. Tato oblast mùe skrývat velké rezervy, ale pro jejich odhalení je nutno vycházet pøímo z konkrétních podmínek v daném podniku. Vìtinou je výhodná kombinace obou systémù, a to pøedevím pøi

výskytu meního poètu spotøebièù vyadujících vyí provozní tlak ne je v páteøní síti, pøi malé potøebì vzduchu ve vzdálených objektech, pøi nerovnomìrném èasovém chodu rùzných provozù podniku ap. V rámci koncepce je nutno zváit pøínosy, které by pøinesly zlepení uitných vlastností spotøebièù stlaèeného vzduchu, pøípadnì nahrazení pneumatické energie jinou formou energie.

4.1.2. Optimalizace provozního tlaku Jakékoliv zvyování tlaku nad potøebnou mez znamená zvýení energetické nároènosti jeho výroby. Na následujícím grafu je provedeno pomìrné srovnání zvýení mnoství energie pro pohon kompresoru, je-li provozní tlak stlaèeného vzduchu v síti nastaven o 100 kPa výe ne je úèelné. Horní

køivka vymezuje stroje nechlazené, spodní intenzivnì chlazené stroje. Tzn. je-li provozován systém na provozní tlak 700 kPa, kdeto spotøebièe vyadují tlak pouze 600 kPa je energetická nároènost výroby o cca 10 % vyí, ne by musela být.

13


Obr. 4

Zvýení energetické nároènosti výroby stlaèeného vzduchu pøi provozním tlaku vyím o 100 kPa ne je úèelné

Prakticky to znamená, e je nutné znát skladbu spotøebièù, jejich provozní potøeby. Z hlediska sítì je dùleité spotøebièe rozdìlit dle jimi poadované tlakové úrovnì, aby nedocházelo k situacím, e kvùli jednomu spotøebièi, který odebírá napø. pouze 1/10 celkové výroby vzduchu musí být zvýený provozní tlak udrován v celé síti. Tyto situace je pak nejlepí øeit buï instalací samostatného

kompresoru nebo dotlaèovacího kompresoru v místì odbìru. Zároveò je nutné zamezit dlouhodobému pouívání stlaèeného vzduchu tam, kde spotøebièùm postaèují k provozu výraznì nií tlaky. Neúsporný je také reim, pøi kterém se zvyuje akumulace vzduchu jeho vyím stlaèením v síti, místo instalace dalího nebo vìtího vzduníku.

4.2. Oblast rozvodů 4.2.1. Netěsnosti Ztráty netìsnostmi jsou jedny z hlavních a nejvýznamnìjích ztrát v tlakovzduných rozvodech. Ztráty v nìkterých pøípadech pøesahují i 50 % výroby stlaèeného vzduchu. Je to zavinìno pøedevím patnou údrbou rozvodných sítí (ucpávky ventilù, netìsnící pøíruby ap.), liknavým pøístupem osob k detekovaným netìsnostem (ventil netìsní po øadu mìsícù a nikdo si jej nevimne, závada se nenahlásí), nedisciplinovaností pracovníkù obsluhujících zaøízení vyuívajících stlaèený vzduch (nedù-

sledné uzavírání oddìlovacích ventilù stroje po ukonèení práce), nedùsledným tlakem øídících pracovníkù na plnìní povinností svých podøízených, nefunkèní plán údrby a neexistující energetický management. Pro srovnání si zde uvedeme porovnání ztrát, které vzniknou netìsnostmi v rozvodné síti pracující s tlakem 700 kPa pro pøípad podniku uvedeného v kap. 1. Velikost celkových netìsností rozvodu je v tabulce reprezentována adekvátní velikostí kruhového otvoru.

Prùmìr otvoru Objemové ztráty

Pøíkon pro pokrytí ztrát Roèní náklady

[mm]

[mn .h ]

[kW]

[tis. Kè]

1

3,9

0,5

3,1

5

98,3

12,8

78,0

10

393,2

51,1

312,1

3

-1

14


Obr. 5

Objemové ztráty netìsnostmi a roèní finanèní náklady na jejich pokrytí Velikost únosných ztrát je odvislá na velikosti sítì. Pro základní orientaci jsou v následující tabulce uvedeny velikosti ztrát, které se v souèasnosti povaují za jetì únosné.

Úplné odstranìní netìsností není moné, nebo je nutno poèítat se ztrátami pøi odluèování oleje a vlhkosti z rozvodu a se ztrátami zavinìnými mikroskopickými, tìko zjistitelnými netìsnostmi. Z toho dùvodu je potøeba odstavit vìtve rozvodù, které se pouívají pouze sezónnì a úplnì odpojit ji neuiteèné vìtve. Velikost sítì

Únosné procento ztrát

Malé sítì

5%

Støední sítì

7%

Rozsáhlé sítì

10 %

Velmi rozsáhlé sítì (hutì, doly, ap.)

1315 %

Pokud provozní reim podniku dovoluje odstavení tlakovzduné sítì je moné provést zkouku její tìsnosti.

Existuje øada metod. Pro mìøení je potøeba pøed zaèátkem mìøení odstavit vechny spotøebièe.

4.2.1.1. Sledování doby poklesu tlaku v síti úroveò o 50 a 100 kPa nií ne je bìný provozní tlak. Pøedpokládá se, e teplota vzduchu v síti je stejná jako teplota definovaná jako standardní (20 °C).

Po odstavení spotøebièù se sí nastaví na tlak o cca 50 a 100 kPa vìtí ne je bìný provozní tlak a odstaví kompresory. Sleduje se za jak dlouho poklesne tlak na

Objemové ztráty lze orientaènì stanovit ze vztahu KDE p1, p2 ps

τ

Vvzd

[mn3.h-1]

[kPa] [kPa]

poèáteèní resp. koneèný tlak v síti standardní tlak (100 kPa)

[hod] [m3]

doba, za kterou poklesne tlak z p1 na p2 objem sítì vè. vzduníku

Objem vzduníku je udán na jeho títku, objem sítì je nutno spoèítat nebo odhadnout. Existují sice metody i pro

(1)

stanovení objemu sítì, ale jejich popis pøesahuje rámec této publikace.

15


4.2.1.2. Sledování doby zatíeného stavu kompresoru Tato metoda je uplatnitelná v pøípadì, e je s dostateènou pøesností známa výkonnost kompresoru pøi støedním provozním tlaku. Kompresor musí být regulován systémem støídání zatíených a nezatíených stavù dle minimální a maximální tlakové hladiny, pøíp. u meních strojù systémem start-stop. Po odstavení spotøebièù je do sítì

zapojen kompresor, který po dosaení horní hladiny tlaku pøejde do odlehèeného stavu. Objemové ztráty zpùsobí pokles tlaku v síti, kompresor pak po dosaení dolního limitu pøejde do stavu zatíeného. V urèitém èasovém intervalu se sledují doby, po které byl kompresor v zatíeném stavu a celková doba mìøení.

Objemové ztráty se pak stanoví ze vztahu

[mn3.h-1]

(2)

KDE [mn3.h-1] støední standardní výkonnost kompresoru v provozním tlakovém rozmezí [min] souèet dob zatíených stavù kompresoru

τ

[min]

celková doba mìøení (vè. dob nezatíených stavù)

Pokud kompresor ani po dlouhé dobì není schopen natlakovat sí, je objemová ztráta vìtí ne jeho výkonnost

a je nutné zvolit jiný kompresor, nebo zapojení více kompresorù.

4.2.1.3. Mìøení pomocí snímaèe prùtoku Je-li na výstupu z kompresorové stanice nainstalován snímaè prùtoku (napø. clona, vírový prùtokomìr, turbínkový prùtokomìr ap.) je moné stanovit objemovou ztrátu z

mnoství vzduchu proteklého potrubím za hodnocené období, pøi podobném reimu práce kompresorové stanice jako v pøedchozím pøípadì.

[mn3.h-1]

(3)

KDE

τ

[mn3]

mnoství vzduchu dodaného do sítì po dobu mìøení

[hod]

doba mìøení

Pøi pouití této metody je nutné, aby byly objemové ztráty v samotné kompresorové stanici zanedbatelné a je potøeba brát v úvahu i nejistotu mìøení prùtoku zvlátì pøi

jeho nízkých hodnotách, kde mùe být mìøení zatíeno velkou chybou.

4.2.1.4. Technická diagnostika tlakovzduných sítí Nelze-li odstavit tlakovou sí nebo v rámci provádìní preventivních kontrol je nutno netìsnosti detekovat pøímo za provozu. Velké netìsnosti jsou zjistitelné pouhým sluchem, malé pak detekèními kapalinami dnes bìnì

dodávanými ve sprejích. Pro rychle dostupné pouití postaèuje mýdlová voda. V hùøe pøístupných místech, jako jsou nadzemní vedení ap., je mono netìsnosti odhalit na dálku ultrazvukovými detektory.

4.2.2. Tlakové ztráty Tlakové ztráty jsou dalí významnou slokou celkových ztrát. Jsou dány rozdílem tlaku mezi zdrojem a

spotøebièem. Vznikají pøi proudìní vzduchu potrubím, a to díky tøení vzduchu o povrch potrubí a místním odporùm

16


Z energetického hlediska jde o znehodnocení èásti práceschopné energie akumulované ve stlaèeném vzduchu. Tabulka tøecích tlakových ztrát v ocelovém potrubí (vnitøní povrch mírnì rovnomìrnì zkorodovaný) délky 100 m je urèena pro stlaèený vzduch 700 kPa a 20 °C pøi 1000 mn3.h-1.

proti proudìní jako jsou kolena, armatury ap. Orientaènì lze míru tlakových ztrát spoèítat na základì teorie, která øíká, e tlaková ztráta je nepøímo úmìrná páté mocninì prùmìru potrubí, tzn. pøi zámìnì napø. potrubí DN 40 za DN 80 se sníí tlaková ztráta o 25, tj. 32 krát. Skuteèné zlepení je pak o nìco vyí, nebo je tøeba zahrnout i vliv zmìny relativní drsnosti potrubí. DN [mm]

Rychlost vzduchu v potrubí [m.s-1]

Tlaková ztráta na 100 m [kPa]

Pomìrná ztráta práceschopnosti vzduchu [%]

40

31,6

289,0

27,4

50

20,2

88,9

7,0

65

12,0

22,3

1,7

80

7,9

7,5

0,6

100

5,1

2,3

0,2

125

3,2

0,7

0,1 tøecí ztrátou potrubí urèité délky. Místo armatury se potom pøi výpoètu tlakových ztrát pøiète odpovídající ekvivalentní délka potrubí. Následující tabulka uvádí ekvivalentní délky pro nìkteré ze základních prvkù rozvodù.

Pomìrná ztráta práceschopnosti vzduchu vyjadøuje o kolik se sníí ta èást energie ve stlaèeném vzduchu, která je schopná ve spotøebièi vykonávat technickou práci. Pro urèení tlakových ztrát na místních odporech se pouívají tzv. ekvivalentní délky potrubí, co je srovnání s

Svìtlost/Ekvivalentní délka v [m]

Prvek DN 40

DN 50

DN 80

DN 100

DN 125

oupátko

0,5

0,7

1,0

1,5

2,0

Polootevøené oupátko

8,0

10,0

16,0

20,0

26,0

Membránový ventil

2,0

3,0

4,5

6,0

8,0

Zpìtná klapa

10,0

15,0

25,0

30,0

50,0

Koleno 90° R=d

0,5

0,6

1,0

1,5

2,0

Podobnì jako v pøípadì netìsností nelze tlakové ztráty odstranit, ale lze je sníit na pøijatelnou mez, za kterou se povauje cca hranice okolo 1,5 % z hodnoty maximálního tlaku. To znamená, e pøi výstupním tlaku z kompresorové stanice 700 kPa je tolerovaná ztráta okolo 1011 kPa. Tedy nejnií pøijatelný statický tlak pøed spotøebièem by nemìl ani pøi maximálním odbìru klesnout pod 690 kPa. Tyto hodnoty se v prùbìhu doby neustále zpøísòují. Jetì na zaèátku 90. let byla jako pøijatelná povaována pøi tlaku 700 kPa ztráta 30 a 50 kPa.

17

Minimalizaci tlakových ztrát lze docílit pøedevím správným návrhem potrubní sítì a pravidelnou kontrolou nastavení uzavíracích a regulaèních prvkù (viz ekvivalentní délky otevøeného a polootevøeného oupátka). Tlakové ztráty zavinìné patným návrhem prùmìru potrubí mají negativní vliv i na regeneraèní schopnost sítì, je-li v ní zaøazen spotøebiè s pulzními odbìry.


4.3. Oblast výroby Volba vhodného typu kompresoru je základní podmínkou pro efektivní provoz kompresorové stanice. Monosti nasazení jednotlivých typù byly uvedeny v kap. 2.

4.3.1. Podmínky práce kompresoru Kompresor dosahuje tím vyí standardní výkonnosti (pøi zachování výkonnosti skuteèné) èím chladnìjí vzduch nasává. Je tedy energeticky nevýhodné, pokud kompresor nasává vzduch napø. z vytápìné místnosti a nikoliv zvenku. Nevýhodnost je pøi vyí teplotì sání daná nií hustotou

vzduchu (vyím mìrným objemem), co zpùsobí, e do kompresoru pøi jednom pracovním cyklu nasáto mení hmotnostní mnoství vzduchu. Pøi sníení teploty sání o 5 °C se mnoství zvýí o cca 1,5 %, pøi 10 °C o 3,5 %, pøi 20 °C o 6,8 %. O tyto hodnoty se sníí i mìrný pøíkon.

4.3.2 Zlepšení užitných vlastností kompresorů a kompresorových stanic Kompresorovou stanici lze chápat buï jako samostatný prvek nebo jako systém sloený z jednotlivých prvkù kompresorù. Hodnocení technicko-ekonomické úrovnì výroby stlaèeného vzduchu lze v hrubém porovnání odvodit z mnoství stlaèeného vzduchu a spotøeby

pohonné energie neboli z hodnocení kompresorové stanice jako celku. Detailnìjí rozbor dávající informaci o míøe úèelnì vyuité energie se neobejde bez znalosti energetických charakteristik jednotlivých kompresorù.

4.3.2.1. Energetické charakteristiky Energetické charakteristiky jsou základním kritériem pro hodnocení funkènosti a efektivnosti práce kompresoru. Patøí mezi nì tlaková, pøíkonová a izotermická úèinnostní charakteristika (u turbokompresorù i izoentropická) a charakteristika mìrného pøíkonu (charakteristika mìrné spotøeby). Jedná se vdy o závislost dané velièiny na

Obr. 6

skuteèné výkonnosti kompresoru. Pomocí charakteristik lze navzájem porovnávat uitnou hodnotu jednotlivých kompresorù, pøi znalosti výchozích charakteristik nového stroje lze v prùbìhu jeho ivotnosti stanovovat míru jeho opotøebení.

Porovnání tlakových charakteristik dvou typovì stejných kompresorù

18


Orientaèní stanovení výkonnosti kompresoru pøi urèitém tlaku lze stanovit pomocí metody plnìní vzduníku. Vzduník se odstaví od sítì a sleduje se doba, za kterou kompresor naplní vzduník z tlaku p1, jen je cca o 50 kPa

nií ne je bìný provozní tlak, na tlak p2, jen je o cca 50 kPa vyí ne provozní. Výkonnost kompresoru je potom pøi uvaované stejné teplotì v sání a ve vzduníku (nutný dochlazovaè)

(4)

[m3.h-1]

Vvzd

[m3]

τ

[min] [kPa]

ps,p1,p2

objem vzduníku vè. vekerého potrubí mezi kompresorem a vzduníkem doba plnìní absolutní tlak v sání, výchozí a koneèný tlak ve vzduníku

Provede-li se souèasnì mìøení pøíkonu lze stanovit pro daný tlak i ostatní charakteristické velièiny.

4.3.2.2. Optimalizace provozu kompresorové stanice V praxi velice èasto dochází k tomu, e kompresory nejsou zapojovány a regulovány tak, aby pøi zabezpeèení poadované dodávky stlaèeného vzduchu pracovaly s nejmení spotøebou energie. Bohuel i v pøípadì rekonstruovaných èi nových kompresorových stanic dochází k plýtvání pohonné energie. To bývá zapøíèinìno nevhodnou kombinací jejich zapojování èi zavinìno projekènì patnì navr-

enou skladbou kompresorù vzhledem ke skuteènému odbìrovému diagramu spotøeby. Stìejním parametrem hospodárnosti provozu kompresorové stanice je mìrná spotøeba energie, popisující mnoství (vìtinou elektrické) energie potøebné na stlaèení 1 m3 vzduchu pøi standardních podmínkách.

Mìrnou spotøebu kompresorové stanice lze stanovit jako

co je podíl celkové spotøeby elektrické energie kompresorù a celkové spotøeby stlaèeného vzduchu v podniku za urèitou dobu (den, mìsíc, rok). Nutno podotknout, e v øadì podnikù bývají tyto standardní podmínky zavedené rùznì a pøi vzájemném porovnávání efektivnosti práce rùzných kompresorových stanic je nutné tyto diference respektovat. Porovnávají-li se navíc hodnoty získané mìøením v rùzných roèních obdobích a tím i pøi rùzných stavech v sání, je vhodné velièiny pøepoèítávat i na stav v sání. Vstupní údaje je mono získat ze záznamù provádìných obsluhou kompresorové stanice. Tímto zpùsobem lze zís-

(5)

kat rámcové informace o ekonomice stlaèování vzduchu v podniku v porovnání s mìrnými pøíkony jednotlivých kompresorù uvádìnými výrobcem. Hlubí rozbor se vak neobejde bez podrobného monitorování provozu kompresorové stanice, jeho zpracováním lze získat odbìrové diagramy, pøehled o souèinnosti a vytíení jednotlivých kompresorù. Pro hodnocení práce kompresorové stanice je mono zavést dalí ukazatele. Jsou jimi koeficient provozního vyuití kompresoru, relativní doba provozu kompresoru a koeficient provozního vyuití kompresorové stanice.

Koeficient provozního vyuití kompresoru PV je definován jako relativní doba zatíeného stavu a lze jej stanovit jako kde τp je celková doba provozu kompresoru a τz èást celkové provozní doby, po kterou byl kompresor v zatíeném stavu. Takto lze stanovit úroveò vytíení kompresoru, je-li regulován støídáním zatíených a nezatíených stavù.

[kWh.mn-3]

[-]

(6)

Úroveò vytíenosti kompresorù s plynulou regulací je mono stanovit podobnì, a to porovnáním namìøeného prùmìrného pøíkonu (napø. denního) vùèi jmenovitému pøíkonu pøi maximálních otáèkách.

19


dobì provozu kompresorové stanice τ.

Relativní doba provozu RDP kompresoru je definován jako pomìr doby provozu kompresoru vùèi hodnocené celkové

(7)

[-]

Tuto hodnotu je nejlépe stanovovat jako váený prùmìr jednotlivých hodnot (napø. denních). Pro j kompresorù

Koeficient provozního vyuití kompresorové stanice PVKS lze stanovit jako dlouhodobou prùmìrnou hodnotu relativních dob zatíeného stavu jednotlivých kompresorù.

(8)

[-]

Stanovováním souèinitelù pro jednotlivé kompresory lze získat obraz o jejich souèinnosti a zároveò odhalit nehospodárnost jejich provozování. Ael

Vdn-kum

Cn

[kWh]

[m ]

Po

4421

Út

Pøíklad týdenního hodnocení kompresorové stanice se 3 kompresory je uveden v následující tabulce.

PVK1

PVK2

PVK3

RDPK1

RDPK2

RDPK3

[kWh/mn ]

[]

[]

[]

[]

[]

[]

36303

0,122

0,645

1,000

0,722

0,997

0,289

0,002

4465

37448

0,119

0,708

1,000

N

1,000

0,284

0,000

St

4131

30057

0,137

0,574

1,000

N

1,000

0,237

0,000

Èt

4328

33863

0,128

0,647

1,000

N

1,000

0,269

0,000

Pá

4148

30924

0,134

0,609

1,000

N

1,000

0,185

0,000

So

975

3309

0,295

0,225

N

N

1,000

0,000

0,000

Celkem

22468

171904 PVKS

0,868

Den

Prùmìr

3

3

0,131

N ... neprovozován Pokud je spotøeba jednotlivých kompresorù mìøena elektromìrem a tyto jsou regulovány zpùsobem støídání zatíených a nezatíených stavù pøíp. start-stop, lze pro orientaèní stanovení koeficientu provozního vyuití KS vyuít následujícího postupu. Pro kadý kompresor se provede nejprve odmìøení støedního èinného elektrického výkonu kompresoru, je-li v

zatíeném stavu PZ a je-li ve stavu odlehèeném PO (napø. kleovým wattmetrem). Dle provozního deníku se urèí celková doba provozu kompresoru τp a z údajù elektromìru se urèí spotøeba elektrické energie Ael. Pro jeden kompresor bude potom koeficient provozního vyuití

(9)

[-]

Koeficient provozu se urèí podílem provozní doby kompresoru k celkové hodnocené dobì. Koneèný výpoèet pro celou kompresorovou stanici se provede dle vztahu (8). Jak ji bylo uvedeno v kap. 3 má koeficient provozního

vyuití kompresorové stanice výrazný vliv na výi mìrné spotøeby kompresorové stanice. Pomocí koeficientu lze hodnotit jak kvalitu regulace, tak i vhodnost zapojování a skladbu jednotlivých kompresorù.

20


Je nutné vak mít vdy na zøeteli, e celek sloený z optimálnì pracujících dílèích prvkù (èi podsystémù) nemusí tvoøit optimálnì pracující systém. Není tedy dostateèná snaha optimalizovat jednotlivé dílèí prvky kompresory, ale snait se optimalizovat vdy co nejvìtí celek - kompresorovou stanici, v ideálním pøípadì chod celého podniku.

Obr. 7

Jedním z øeení je sestavení dosti opomíjených dispeèerských diagramù, a u pro stávající stanice, ale hlavnì pøi návrhu stanic nových. Dispeèerské diagramy vychází z energetických charakteristik kompresorù a jejich pøíkonu pøi regulaci.

Dispeèerský diagram pro spolupráci 3 kompresorù

Obecnì lze dispeèerské diagramy popsat jako pøedpis pro øazení produkèních zaøízení tak, aby poadované mnoství produktù se realizovalo s minimální spotøebou energie. Jedná se tedy o optimalizaci øazení agregátù z energetického hlediska. Je zvlátì vhodný pøi paralelní spolupráci více kompresorù rùzných výkonností. Pøíklad dispeèerského diagramu vè. prùbìhu okamité

mìrné spotøeby energie kompresorové stanice je uveden na obr. 7. Pro spotøebu pohybující se napø. kolem 6000 m3.h-1 je energeticky nejvhodnìjí spolupráce kompresorù K1 a K3. Kompresorová stanice bude mít pøi daných podmínkách mìrnou spotøebu 0,128 kWh.m-3. Dále je napøíklad mono z diagramu zjistit, e kompresor K2 není energeticky vhodné provozovat samostatnì.

4.3.2.3. Úprava vzduchu Pøi úpravì kvality vzduchu jde pøevánì o sníení koncentrace oleje a mnoství vlhkosti. Nebudeme-li brát v úvahu specifické poadavky spotøebièù, jde odlouèením vlhkosti o sníení korozívní schopnosti stlaèeného vzduchu. Korozívní schopnost vlhkého vzduchu, která je prakticky nulová pod hranicí relativní vlhkosti 30 %, prudce stoupá po pøekroèení hodnoty 60 %. Pøi odluèování oleje jde o zamezení pronikání olejových aerosolù do ovzduí bìhem expanze stlaèeného vzduchu

ve spotøebièi a o monost regenerace oleje. Suení vzduchu sice zvyuje koneènou energetickou nároènost výroby stlaèeného vzduchu (o 10 a 20 %), na druhé stranì výraznì klesají náklady na údrbu spotøebièù a rozvodné sítì (a o 50 %). Pøi vysokých nárocích na kvalitu vzduchu je nutno provést rozvahu, jak velký poèet spotøebièù tuto kvalitu poaduje. Rozbor a metody øeení jsou pak obdobné jako v oblasti hodnocení úèelnosti výe provozního tlaku.

4.3.3. Využití odpadního tepla Obecnì lze konstatovat, e èím lépe kompresor pracuje, tím nií je teplota odpadního tepla. Podaøilo-li by se zkonstruovat kompresor blíící se ideálnímu kompresoru izotermickému (pøi kompresi nedochází ke zvýení teploty

díky intenzivnímu chlazení), odcházelo by odpadní teplo s teplotou témìø na úrovni teploty nasávaného vzduchu, tzn. k nièemu nepouitelné. Izotermická úèinnost takového stroje by se blíila jedné a témìø vechna pohonná energie

21


by se transformovala do stlaèeného vzduchu a zvýila by jeho práceschopnost. V praxi vak k dokonalým kompresím nedochází a tudí odchází teplo na vyí teplotní úrovni ne je teplota okolí. Obìh kompresoru lze v tomto pøirovnat k obìhu tepelného èerpadla [L2]. Chlazením kompresoru je odvádìno velké mnoství tepla velikostí odpovídající 80 a 90 % vstupní pohonné energie. Z tohoto tepla mùe být vyuito dobøe navreným systémem a 90 %. Lze vyuívat teplo jak ze samotného stlaèeného vzduchu na mezichladièích a dochlazovaèích, tak i v pøípadì kompresorù se vstøikem oleje z chladícího obìhu olejového. Nejjednoduí øeení je v pøípadì kompresorù chlazených okolním vzduchem. Bìnì ji existují koncepce, e je ohøátý vzduch vyuíván pro teplovzduné vytápìní èi temperování vnitøních prostor v topném období. V letním období se vak teplo vypoutí do okolí. V pøípadì vodou chlazených kompresorù lze uiteènì vyuívat teplo pro

jakýkoliv pøedehøev nebo ohøev napø. TUV a vytápìní pomocí nízkoteplotních vodních soustav. Øada dodavatelù kompresorù ji ve své nabídce s moností vyuívání odpadního tepla poèítá a konstrukce kompresorù a pøídavných zaøízení jsou pro tyto úèely uzpùsobeny. U starích kompresorù je vìtinou nutno upravit mezichladièe a dochlazovaèe a rozdìlit je na nìkolik samostatných èástí se samostatnými chladícími okruhy, které umoní rozdìlit odvádìné teplo na nìkolik teplotních úrovní. V nìkterých pøípadech mùe být vhodné i nasazení tepelného èerpadla. Energeticko-ekonomické hodnocení úèelnosti vyuívání odpadního tepla, které velmi závisí na sezónním charakteru provozu a èasovém vytíení kompresorù, charakteru a poadavcích na stranì spotøeby. Toto hodnocení by mìlo být souèástí energetického auditu (kap. 4.6). Studie [L3] uvádí mìrné investièní náklady ve výi 215 a 300 Kè/GJ vyuitého tepla.

4.4. Údržba Uvádí se, e za dobu 10 let z celkových nákladù na stlaèený vzduch pøipadne 15 % na vstupní investice, 75 % na pohonnou energii a "pouze" 10 % na údrbu. Úroveò údrby má vak zásadní vliv na energetickou nároènost a spolehlivost výroby i dodávky stlaèeného vzduchu. Velkou roli hraje údrba, jak ji bylo øeèeno výe, v odstraòování netìsností v rozvodech. Pravidelné èitìní èi výmìna

sacích filtrù sniuje tlakové ztráty v sání kompresorù. Pravidelná preventivní údrba dle technických podmínek (èitìní, seøizování, výmìna olejových náplní) sniuje rychlost opotøebení strojù. Obory technické diagnostiky, vibrodiagnostika a tribodiagnostika pomáhají pøedcházet nepøedvídatelným poruchám stroje.

4.5. Energetický management Energetický management je obecnì definován jako komplex úkolù a opatøení vedoucí k zavedení progresivních opatøení v oblasti øízení, stanovování cílù, zavedení technických opatøení a zpìtné kontroly èinnosti v oblasti energetiky. Struènì øeèeno, má za úkol dlouhodobì optimalizovat oblast spotøeby energie a zabezpeèit energii za co nejnií cenu v potøebném mnoství, èase, kvalitì a z celospoleèenského hlediska za ekologicky pøijatelných podmínek. Jedná se tedy o maximalizaci energetických úspor pøi vynaloení minimálních nákladù. Rozsah pùsobnosti energetického managementu je iroký a oblast stlaèeného vzduchu musí být jeho nedílnou souèástí. Trvalé mìøení, evidence a vyhodnocování energetických a ekonomických ukazatelù výroby a spotøeby stlaèeného vzduchu je nutnou podmínkou pro stanovení oblastí moných úspor. Prvotním nástrojem k stanovení potenciálu úspor mùe být

energetický audit celého energetického hospodáøství. Ten by mìl obsahovat základní technické a bilanèní údaje nejèastìji zpracované po jednotlivých letech: • • • •

celkovou výrobu stlaèeného vzduchu tis. mn3/rok spotøebu elektøiny MWh/rok mìrnou spotøeba el.energie kWh/ mn3 posouzení stavu kompresorové stanice, trendù mìrných spotøeb, technického stavu rozvodù

Na tento obecnìji pojatý energetický audit by mìl navázat podrobný audit oblasti stlaèeného vzduchu. Ten by mìl obsahovat: • Provedení energetické diagnostiky kompresorové stanice stanovení odbìrového diagramu stlaèeného vzduchu, spotøeby elektrické energie posouzeni skladby agregátù, úèinnosti regulace,

22


stanovení energetických a ekonomických ukazatelù, mnoství a teplotní úroveò odpadního tepla posouzení stavu a provozních charakteristik jednotlivých kompresorù posouzení stavu a provozních vlastností zaøízení pro úpravu vzduchu • Evidence vech zásadních spotøebièù vyuívajících stlaèený vzduch

• Zhodnocení struktury a stavu rozvodu, akumulaèních schopností sítì • Zmìøení tlakových pomìrù v síti • Lokalizace a identifikace vech závaných objemových a tlakových ztrát • Celkové zhodnocení stávajícího stavu, urèení potenciálu moných úspor, specifikace reálnì dosaitelných úspor a návrhy konkrétních energeticky úsporných opatøení

23


5. PRAKTICKÉ PŘÍKLADY ÚSPOR V PRŮMYSLU 5.1. Nehospodárné provozování kompresorů 5.1.1. Příklad 1 Nehospodárnost je nìkdy zjistitelná okamitì. Kompresorová stanice se starími pístovými kompresory byla provozovaná v podniku zamìøeném na výrobu potravin. V kompresorové stanici byla stálá obsluha, která ruènì zapojovala jednotlivé kompresory. Bìhem týdenního monitorování docházelo k situacím naznaèeným na obr. 8, kde jsou znázornìny prùbìhy

okamitých pøíkonù Pel a trend spotøebované elektrické energie Ael pro kadý kompresor. Z prùbìhù je patné, e kompresor K1 byl po celou smìnu v odlehèeném stavu a spotøeboval zbyteènì bìhem osmi hodin cca 170 kWh, co bylo cca 26 % celkové spotøeby elektrické energie za smìnu.

Obr. 8 Nehospodárný provoz kompresorové stanice - prùbìh pøíkonù a celková spotøeba el. energie jednotlivých kompresorù Návrhy øeení: Nízkonákladové: Pouèení obsluhy o sledování tlakových pomìrù v síti a sledování vytíenosti jednotlivých kompresorù.

Ostatní: Vylouèení lidského èinitele zavedením regulaèního systému, který déle nevyuívané kompresory automaticky odstavuje.

5.1.2. Příklad 2 Na následujícím obr. 9 je ukázka spolupráce dvou nových výkonnostnì stejných roubových kompresorù v podniku zamìøeném na lehkou strojírenskou výrobu. U samo nastavení, kdy kompresory regulovaly souèasnì,

tzn. v pøípadì dosaení horního provozního tlaku pøecházely oba do nezatíeného stavu, pøi dosaení spodní úrovnì pøecházely do stavu zatíeného, není správné.

24


Obr. 9

Prùbìh stavù kompresorù a spotøeby stlaèeného vzduchu

V grafu je pouito zobrazení pomocí prùbìhu stavù kompresoru. Toto zobrazení vychází z hodnocení pouze jednotlivých provozních stavù stroje, s tím, e jestlie je stroj mimo provoz, hodnota stavu je 0. Dalí "ohodnocení" provozních stavù stroje je pro kompresor è. 1 - je-li v zatíeném stavu, platí hodnota stavu rovna 1, je-li ve stavu odlehèeném pak je hodnota 0,5. U kompresoru è. 2, pak zatíený stav je oznaèen 2, nezatíený o 0,5 ménì, tedy 1,5. Z prùbìhù lze získat pøehlednou informaci o souèinnosti kompresorù, kdy docházelo k velice èastému støídání zatíených a nezatíených stavù obou kompresorù. Z prùbìhu spotøeby vyplývá, e kompresor K2 je schopen dodávat sám, je-li v zatíeném stavu, cca 1400 mn3.h-1, jak ukazuje prùbìh tìsnì po 7. hodinì. To znamená, e oprávnìnost provozu obou kompresorù byla cca od 7:00 do 10:00 hod a v období pøed 13:00 hod., kdy je nutno

uvaovat s rezervou na pokrytí moných odbìrových pièek, není-li moná vìtí akumulace. V ostatní dobì byl provoz kompresoru K1 zbyteèný. Mnoství nadbyteènì odebrané energie èinilo cca 25 %, co za 1 pracovní smìnu znamenalo 470 kWh. Nehospodárnost je rychle zjistitelná pomocí výe definovaných koeficientù, nebo pro kompresor K1 je PVK1 = 0,43; pøi RDPK1 = 0,85 a pro kompresor K2 je PVK2 = 0,49 pøi RDPK2 = 1. Celkovì za hodnocenou smìnu je pak koeficient provozního vyuití kompresorové stanice PVKS=0,46. Návrhy øeení: Nízkonákladové: Pøestavení spodního zapínacího tlaku jednoho z kompresorù. Prùbìná kontrola jeho vytíenosti obsluhou. Ostatní: Vylouèení lidského èinitele zavedením správného regulaèního systému.

5.2. Nesprávný návrh výkonnostní skladby kompresorů Tento konkrétní pøíklad ukazuje situaci v plnì automatizované kompresorové stanici sestávající se z tøí roubových kompresorù. První kompresor výkonnostnì mení je regulován zmìnou otáèek, zbylé dva shodné výkonnosti regulují støídáním zatíených a odlehèených stavù. V pøípadì delí doby setrvaní v odlehèeném stavu se kompresory automaticky vypínají. Týdenní monitorování provozu neprokázalo výhodnost nasazení regulace kompresoru zmìnou otáèek. Pøíèinou vak nebyla patná regulace, ale

nesprávná výkonnostní skladba kompresorù vùèi pøevládající úrovní spotøeby v podniku. Kompresor ozn. K1 s regulací otáèek pracoval po celý týden vdy s jedním ze dvou dalích kompresorù. Ovem situace, e by druhý kompresor plnil povinnosti základní spotøeby a pøípadné kolísání by vyplòoval kompresor s regulovanými otáèkami se vyskytovala zøídka. Po vìtinu monitorovaného èasu docházelo k "pøetahování" jednotlivých kompresorù, jak ukazuje èasový detail na obr. 10.

25


Obr. 10 Prùbìh pøíkonù kompresorù a pøetlaku v síti Rozborem histogramù èetností okamité spotøeby stlaèeného vzduchu v síti bylo zjitìno, e pøevánou èást provozu (cca 75 % èasu) pracovala kompresorová stanice v oblasti spotøeby od 600 m3.h-1 do 1000 m3.h-1. V praxi toto znamenalo, e kompresor K1 svou výkonností, která jak bylo zmìøeno dosahovala v maximu 628 m3.h-1, na pokrytí spotøeby vzduchu nestaèil. Spolupracující kompresor K2 (výkonnost cca 940 m3.h-1) pak pøi svém najetí velice rychle sí naplnil a pøeel do odlehèeného stavu. V dobì zatíeného stavu kompresoru K2 sníil kompresor K1 své otáèky na minimum.

V oblasti od 628 m3.h-1 do 990 m3.h-1 (tj. 940 m3.h-1 dával K2, K1 v minimu pak 50 m3.h-1) nemohly kompresory smysluplnì spolupracovat. K podobné situaci by docházelo i pøi spolupráci vech tøí kompresorù pøi vyí úrovni spotøeby. Øeení: Instalace nového kompresoru s regulací støídáním zatíených a odlehèených stavù, který svou výkonností (450 m3.h-1) pokryje regulaènì nepokryté pásmo. Potom pøi stejném prùbìhu a velikosti spotøeby se mìrná spotøeba kompresorové stanice sníí z 0,142 kWh.m-3 na 0,127 kWh.m-3, tj. o 10 %., co znamená úsporu cca 2240 kWh týdnì.

5.3. Komplexní diagnostika lokálního tlakovzdušného systému Výrobce stavebních hmot realizoval výstavbu 4 filtraèních sekcí s regenerací filtrù pomocí stlaèeného vzduchu pro odpraování výrobních provozù. Systém odpraování mìl samostatný zdroj stlaèeného vzduchu umístìný ve stejné hale. Kompresory byly regulovány skokovitì systémem start-stop v nastaveném tlakovém intervalu. Ji bìhem krátkého provozu docházelo k zanáení filtrù, co vedlo k èastým odstávkám odpraovacího zaøízení a nárùstùm nákladù na údrbáøské práce. Na potrubí za vzduníkem (800 l) byl instalován blok úpravy vzduchu skládající se z odluèovaèe oleje a adsorpèní suièky vzduchu. Vzduch byl dále rozvádìn k jednotlivým filtraèním sekcím. V horní èásti kadé sekce byl instalován registr, zabezpeèující rovnomìrné rozloení tlaku podél sekce k jednotlivým elektromagnetickým ventilùm. V prùbìhu øeení problému byla diagnostická mìøení tlakovzduného systému provádìna v tìchto postupných krocích:

• Posouzení aktuálních energetických charakteristik pouívaných kompresorù • Urèení objemových ztrát rozvodu • Týdenní monitorování provozu kompresorù a tlakových pomìrù v tlakovzduném systému, mìøení tlakových pulzù • Mìøení tlakových ztrát bloku úpravy vzduchu (odluèovaèe oleje, suièka) Výsledky mìøení energetických charakteristik ukázaly, e kompresory splòují, s bìnì akceptovatelnou tolerancí, výrobcem deklarované parametry, tudí nedostatky ve funkènosti odpraovacích filtrù nebyly zavinìny patným stavem kompresorù. Podobnì dopadla zkouka tìsnosti sítì, kdy namìøené ztráty se pohybovaly pod hodnotou 1 %. Úèelem týdenního monitoringu bylo zjistit zpùsob provozování filtrù, zapojování a vytíenost jednotlivých kompresorù, prùbìh tlakových zmìn na vzduníku a jednotlivých registrech, stanovení spotøeby stlaèeného vzduchu a mì-

26


rné spotøeby kompresorové stanice. Bylo provedeno vyhodnocení èetnosti výskytu pøetlaku na jednotlivých filtraèních sekcích, a to pro hranice pøetlaku nad 300 kPa, mezi 300 kPa a 200 kPa a pod 200 kPa. To prokázalo velké vzájemné ovlivòování jednotlivých sekcí bìhem regeneraèního pulzu na kterékoliv z nich. Okamiky, kdy pøetlak po pulzu poklesl pod úroveò 200 kPa se

vyskytovaly dle okolností i nìkolikrát za hodinu. K tomu docházelo bìhem obèasné synchronizace otevírání ventilù, kdy bìhem krátké doby dolo k regeneraci na dvou i více sekcích zároveò. Typický prùbìh pøi èásteèné synchronizaci 3 pulzù je znázornìn na obr. 11, kdy bylo pouito mìøení s rychlou snímací periodou.

Obr. 11 Prùbìh tlakových pulzù se zapojeným blokem úpravy vzduchu Pøi odpojení bloku úpravy vzduchu byl namìøen prùbìh znázornìný na obr. 12.

Obr. 12 Prùbìh tlakových pulzù bez zapojeného bloku úpravy vzduchu ukazují detail v èasovém intervalu 12 s. Horní køivka znázoròuje prùbìh pøetlaku na vzduníku, spodní køivky znázoròují prùbìh pøetlakù na registrech. Z obr. 11 je patrná velice pomalá regenerace tlaku ukazující na vysoké tlakové ztráty mezi vzduníkem a registry. Po odpojení bloku úpravy vzduchu (obr. 12) je znatelné zlepení

zpìtného natlakování sítì. Akumulaèní schopnost sítì vak nebyla dostateèná, nebo docházelo jak k propadu pøetlaku na registrech, tak i výraznému poklesu pøetlaku na vzduníku. Pøi synchronizaci sekcí docházelo k tomu, e druhý pøíp. dalí regeneraèní pulz ji nezaèínal expanzi z pøed-

27


pokládaného pøetlaku, ale z niích hodnot. To vedlo k situaci, e regenerace nemohla být v tìchto pøípadech dostateèná a filtr se zanáel tak, e v dalí fázi ji ani regenerace z vyího tlaku zanesení neodstranila. Samostatné mìøení tlakových ztrát bloku úpravy vzduchu prokázalo, e jeho tlaková ztráta dosahuje v dobì krátce po regeneraci filtru, kdy vzduch ze vzduníku expanduje do tlakovì pokleslé sítì, hodnoty a 300 kPa. Pøi bìném provozu pak dosahovala úrovnì cca 80 kPa. Jmenovitá kapacita a umístìní bloku úpravy vzduchu byly pro daný zpùsob provozu naprosto nevhodnì zvoleny. Pøi návrhu se pravdìpodobnì chybnì vycházelo z prùmìrných hodinových spotøeb sekcí a bylo opomenuto, e jejich prùbìh spotøeby je znaènì nerovnomìrný a prùtok vzduiny sekcí v nìkterých okamicích nìkolikanásobnì pøekraèuje její jmenovitý prùtok. Na základì analýz energetických charakteristik a výsledkù monitorování provozu se dolo k závìru, e kompresorová stanice je výkonnostnì schopna zabezpeèit potøebnou dodávku vzduchu. Pro zrovnomìrnìní chodu a zabezpeèení rychlejího vyrovnání tlaku v síti bylo doporuèeno instalovat dalí vzduník 3 m3, a to za blokem

úpravy vzduchu, tìsnì pøed rozvìtvením potrubí k jednotlivým filtraèním sekcím a dále úpravou regulace zamezit dlouhodobé synchronizaci odbìrù. Po úpravách se situace, kdy by pøetlak klesl pod hranici 200 kPa, prakticky bìhem celého týdne nevyskytla. Zvýení akumulaèní schopnosti sítì zrovnomìrnilo chod kompresorù. Mìøení tlakových pulzù ukázalo zlepení obnovovací schopnosti sítì pøi vyrovnávání tlaku, pulzy mìly ménì strmý prùbìh. Filtraèní sekce pracují dobøe, i kdy blok úpravy stlaèeného vzduchu není mono ani po této úpravì provozovat z dùvodu trvale vysokých tlakových ztrát a je pøedmìtem reklamace. K dalímu odlouèení oleje a vlhkosti dochází v novém vzduníku. Mohl být sníen nastavený provozní tlak o 100 kPa. Vzhledem k tomu, e se jednalo o malou kompresorovou stanici nebyly energetické úspory ve výi cca 5 % pøi celodenní spotøebì okolo 250 kWh z celopodnikového hlediska významné. Významnìjí pøínos mìla provedená opatøení na zlepení práce odluèovacích filtrù, tzn. sníení úletù tuhých zneèiujících látek do ovzduí. Sníení roèních nákladù na døíve èastou nápravnou údrbu èinilo cca 60.000 Kè.

5.4. Přínos komplexních úsporných opatření v rámci velkého podniku V rámci velkého podniku zabývajícího se tìbou nerostných surovin byla ve výchozím roce 1992 mìrná spotøeba energie na výrobu stlaèeného vzduchu cca 58,6 GWh na jednu vytìenou jednotku. Od tohoto roku se díky zavedení energetického managementu zaèalo s dlouhodobým programem zamìøeným na úspory energií v celém podniku. V rámci oblasti stlaèeného vzduchu se jednalo zpoèátku o zavedení mìøení, evidence a vyhodnocování výroby a spotøeby a odstranìní základních nedostatkù,

jako sníení ztrát netìsnostmi, odpojení ji nevyuívaných vìtví rozvodu ap. Díky tìmto opatøením se podaøilo sníit mìrnou spotøebu v roce 1997 na úroveò 47,3 GWh na jednu vytìenou jednotku. Následnými opatøeními jako sníením provozního tlaku, optimalizací skladby kompresorù a modernizací strojního parku se dosáhlo v roce 2000 dalího sníení na úroveò 35,8 GWh na jednu vytìenou jednotku. Co znamená mìrné úspory oproti roku 1997 ve výi 24 %, oproti výchozímu roku 1992 ve výi 39 %.

28

6. SLOVNÍK ZÁKLADNÍCH POJMŮ Definice pojmù oznaèených *) jsou pøevzaty doslovnì z [L5]. Skuteèné objemové prùtoèné mnoství kompresoru*) (zkrácenì "skuteèná výkonnost"): skuteèné objemové prùtoèné mnoství stlaèené a dopravované vzduiny mìøené ve standardním výtlaèném bodu, vztaené na stav vzduiny, ve standardním sacím bodu; stav vzduiny je dán celkovou teplotou, celkovým tlakem a sloením vzduiny (napø. vlhkostí).

Celkový kompresní pomìr: pomìr absolutního tlaku ve standardním výtlaèném bodì ku absolutnímu tlaku ve standardním sacím bodì.

KOMENTÁØ: Pro skuteènou výkonnost se nìkdy pouívá i termín

KOMENTÁØ: Tento parametr je v bìných provozních podmínkách tìko

výkonnost aktuální. Je to objemové mnoství pøepoètené na aktuální stav

mìøitelný. V praxi bývá pøíkon na høídeli nahrazen pøíkonem pohánìcího

v sání kompresoru, tedy na okamité provozní podmínky v sání

motoru (napø. elektromotoru). Dle rùzných zvyklostí bývají mìrné spotøeby

kompresoru.

uvádìny v jednotkách kWh.m-3, kWh.1000 m-3, J.l-1.

Skuteèná mìrná spotøeba energie*): pøíkon na høídeli vztaený na jednotku skuteèného objemového prùtoèného mnoství kompresoru (skuteèné výkonnosti).

Zde by moná bylo vhodné upravit názvosloví. A to, nazývat mìrnou

Standardní objemové prùtoèné mnoství*) (zkrácenì "standardní výkonnost"): skuteèné objemové prùtoèné mnoství stlaèené a dopravované vzduiny mìøené ve standardním výtlaèném bodu, vztaené na standardní sací podmínky (teplota, tlak).

spotøebu kompresoru mìrným pøíkonem (jak u to nìkteøí autoøi uvádí), co lépe vystihuje jeho definici. Pojem mìrná spotøeba pak pouívat pro vyjádøení energetické nároènosti výroby stlaèeného vzduchu ji pøímo v provozu, jako podíl skuteènì spotøebované energie k pohonu (tzn. napø. vèetnì chodu naprázdno ap.) ku mnoství vyrobeného stlaèeného vzduchu za urèitou dobu. Obdobnì jako u výkonností je pøenesenì tento parametr

KOMENTÁØ:

Standardní

výkonnost

je

objemovým

mnostvím

pouíván i pro celou kompresorovou stanici.

pøepoèteným na pevnì definovaný stav, který se ve vìtinì pøípadù øídí doporuèením ISO 1217 (1 bar = 100 kPa, 20 °C). V jednotlivých podnicích se vak mùe dle dlouhodobì zavedených zvyklostí pøepoèítávat i na jiné stavy napø. na tzv. normální fyzikální stav (101325 Pa, 0 °C), normální technický stav (101325 Pa, 15 °C). Není-li jasné, jak je vztaný stav

Izotermická úèinnost kompresoru: pomìr pøíkonu ideálního kompresoru stlaèujícího izotermicky ku pøíkonu skuteèného kompresoru pøi uvaované stejné výkonnosti, stejných sacích podmínkách a kompresním pomìru.

definován, je nutné si potøebné údaje zjistit. Vzájemné porovnání standardních výkonností pøepoèítaných na rùzné stavy je chybné. Èasto

KOMENTÁØ: Podobnì jako mìrná spotøeba se v praxi nejèastìji stanovuje

bývá pojem výkonnost pøenáen i na celou kompresorovou stanici.

pøepoètem na pøíkon pohánìcího motoru. Toto srovnávací kritérium je

Dle rùzných zvyklostí bývají výkonnosti uvádìny v jednotkách m3.h-1,

vhodné pro vechny kompresory. Pokud je stlaèený vzduch ochlazen na

m3.min-1, l.s-1. V pøípadech, kdy je nutné zdùraznit, e se jedná o standardní

úroveò okolí, vyjadøuje tato úèinnost jaká èást z pohonné energie byla

výkonnost bývá pouíván index n nebo N (jako normální) u jednotky objemu

pøevedena do stlaèeného vzduchu, èím zvýila jeho práceschopnost.

napø. mn3.h-1.

Standardní sací a výtlaèný bod*): tìmito body je sací a výtlaèné hrdlo kompresoru. Pøetlak*): tlak mìøený vzhledem k atmosférickému tlaku. Absolutní tlak*): tlak mìøený vzhledem k absolutní nule, t.j. vzhledem k absolutnímu vakuu; je roven algebraickému souètu atmosférického tlaku a pøetlaku.

Izoentropická (adiabatická) úèinnost kompresoru: pomìr pøíkonu ideálního kompresoru stlaèujícího izoentropicky ku pøíkonu skuteèného kompresoru pøi uvaované stejné výkonnosti, stejných sacích podmínkách a kompresním pomìru. KOMENTÁØ:

Toto

turbokompresory. KOMENTÁØ: Pøi jejich èíselném uvádìní je vhodné uvést buï slovní komentáø, napø. "pøetlak v síti je ...", nebo se pouívá oznaèení za jednotkou tlaku napø. kPapø, resp. kPaabs pro tlak absolutní. Není-li uvedeno jinak, jsou vechny hodnoty uvedené jako "tlak" chápány jako tlak absolutní.

srovnávací

kritérium

je

vhodné

pouze

pro


7. POUŽITÁ LITERATURA A DALŠÍ ZAJÍMAVÉ ZDROJE INFORMACÍ Odkazy na www stránky platné ke dni 1.1.2002 [L1] Katalog opatøení pro sníení energetické nároènosti. Verze 2.7.1.a (èerven 2001). SRC International CS s.r.o. (www.srci.cz/katalog/katalog.html) [L2] Kaminský, J.: Generování tepla u kompresorù. Energie, 1999, è. 7,8, s. 86-88. ISSN 1211-9822 [L3] Studie energetické efektivnosti pro Èeskou republiku. SRC International CS s.r.o., 1999. [L4] Lika, A., Novák, P.: Technika stlaèeného vzduchu. 1. vyd. Praha: ÈVUT 1999. ISBN 80-01-01947-0. [L5] ÈSN ISO 8011 Kompresory ve výrobních procesech. Turbokompresory. Specifikace a údajové listy pro návrh a konstrukci. [L6] Kaminský, J.: Vyuití pracovního prostoru pístových kompresorù. 1. vyd. Praha: SNTL, 1982. [L7] Stlaèený vzduch a vyuívání energie. AEA Technology International Limited. Praha: Èeská energetická agentura, 1999. [L8] Bierbaum, U., Freitag, G.: Compressed Air Compendium. Bielefeld: BOGE KOMPRESSOREN, 1997. ISBN 3-89646-008-0. (www.boge.com/INT/index_int.html) [L9] Compressed Air Challence. Washington: Lawrence Berkey National Laboratory, 1998. (www.knowpressure.org/html/sourcebook/index.htm) [L10] Compressed Air Glossary of Terms Index. (www.impactrm.com/glossary/index.html) [L11] Energy Efficiency Best Practice programme. Compressed Air. Publications. (www.energy-efficiency.gov.uk)

30


31

ISBN 80-902689-3-5

OPET Czech Republic OPET CR. Publikace. Možnosti úspor energie při výrobě, rozvodu a spotřebě stlačeného vzduchu v České republice

Recommend Documents