wersja mobilna
Online: 462 Sobota, 2016.10.01

Temat miesiąca

Efektywność energetyczna w przemyśle. Część 2

wtorek, 12 czerwca 2012 11:56

Efektywność energetyczna zakładów przemysłowych bywa, z różnych przyczyn, bardzo niska. Aby to zmienić, należy racjonalizować zużycie energii, co staje się łatwiejsze, jeżeli w przedsiębiorstwie wdrożony jest system zarządzania energią (Energy Management System). Stanowi on połączenie narzędzi sprzętowych oraz programowych do pomiaru, rejestracji, transmisji oraz analizy parametrów procesowych oraz danych o zużyciu energii przez poszczególne urządzenia i instalacje.

Spis treści » Efektywność instalacji sprzężonego powietrza
» Jak mierzyć?
» Rejestrecja i transmisja wyników pomiarów
» Oprogramowanie w systemach gospodarowania energa
» Audyty, szkolenia
» Pokaż wszystko

W drugiej części artykułu przedstawiamy kolejne komponenty EMS, w tym m.in. czujniki używane do detekcji strat energii w systemach chłodzenia i grzania oraz produkcji i dystrybucji sprężonego powietrza oraz pary wodnej.

Proces produkcji pary wodnej, która jest wykorzystywana w różnych gałęziach przemysłu - m.in. do zasilania turbin, podgrzewania, czyszczenia lub sterylizacji, jest bardzo energochłonny. Szacuje się, że w tym celu użytkowana jest prawie połowa całego paliwa zużywanego w przemyśle. Aby zmniejszyć tę ilość, należy przede wszystkim ograniczyć produkcję nadmiarową oraz zwiększyć efektywność energetyczną instalacji wytwarzania i dystrybucji omawianego medium.

Najszybciej można to osiągnąć przez wyeliminowanie nieszczelności. Oprócz tego warto izolować rurociągi, którymi para jest przesyłana w celu uzyskania jak najmniejszych strat ciepła. Komponentem ważnym z punktu widzenia efektywności energetycznej tych systemów są również tzw. odwadniacze.

Są to specjalne zawory służące do usuwania skroplin oraz powietrza z rurociągów z parą. Ich usterki, na przykład z powodu zanieczyszczeń uniemożliwiających zamknięcie lub otwarcie przepływu, są przyczyną dużej utraty ciepła.

Innym elementem systemów produkcji i dystrybucji pary wodnej wymagającym kontroli są wymienniki ciepła oraz kotły parowe. W ich wypadku jedną z głównych przyczyn obniżenia sprawności energetycznej są osady tworzące się wewnątrz, w wypadku kotłów, oraz wewnątrz i na zewnątrz, w przypadku wymienników ciepła.

EFEKTYWNOŚĆ INSTALACJI SPRĘŻONEGO POWIETRZA

Rys. 1. Monitorowanie efektywności energetycznej systemu produkcji i dystrybucji pary wodnej wymaga rozmieszczenia czujników na wszystkich etapach tego procesu (na przykład w instalacji dostarczania wody), kontroli sprawności kotła oraz szczelności rurociągów, którymi para jest przesyłana

Usunięcie osadów ze zbiorników i rurociągów, ograniczenie nieszczelności oraz izolacja rurociągów to również najskuteczniejsze sposoby na zwiększenie efektywności energetycznej instalacji grzania i chłodzenia. Innym, również bardzo energochłonnym procesem jest produkcja sprężonego powietrza.

Szacuje się, że wytwarzanie tego medium, które jest w przemyśle wykorzystywane powszechnie, głównie jako napęd pneumatyczny różnych narzędzi i maszyn, w pneumatycznym sterowaniu maszynami oraz w urządzeniach czyszczących, pochłania nawet kilkanaście procent całkowitej energii zużywanej w tym sektorze gospodarki.

Analizę efektywności systemów produkcji i dystrybucji sprężonego powietrza należy rozpocząć od określenia sprawności używanych sprężarek, charakteryzowanej przez ilość energii elektrycznej wymaganej do wytworzenia danej objętości sprężonego powietrza. Następnie trzeba ustalić, czy rzeczywiste zapotrzebowanie na gaz w tej postaci nie jest mniejsze niż aktualna wydajność jego produkcji.

Oszczędności energii można uzyskać również, utrzymując w systemie dystrybucji powietrza możliwie najniższe ciśnienie oraz ograniczając nieszczelności. Straty ciśnienia można też zmniejszyć m.in. kontrolując stopień czystości filtrów sprężonego powietrza.

Należy również unikać pozostawiania włączonych sprężarek, gdy sprężone powietrze nie jest wykorzystywane, na przykład w czasie awarii lub przestoju produkcji. Chociaż zasada ta jest oczywista, nie zawsze jest przestrzegana.

Poprawa efektywności linii chłodzenia w przemyśle spożywczym

W zakładzie produkującym mrożoną żywność szukano sposobu na obniżenie wydatków na energię elektryczną. W celu zidentyfikowania przyczyn niskiej efektywności energetycznej przeprowadzono w fabryce audyt. Okazało się, że jedną z bardziej energochłonnych instalacji jest system chłodzenia poszczególnych linii produkcyjnych. Składał się on z dwóch stopni.

Temperatura chłodzenia pierwszego z nich była utrzymywana na poziomie -42°C, natomiast drugi zapewniał schładzanie do temperatury -12°C. Analizując specyfikę procesów produkcyjnych przeprowadzanych na różnych etapach przetwarzania żywności zauważono, że po niedawno przeprowadzonej modernizacji zakładu już tylko jeden z nich, na dodatek realizowany nieregularnie, wymagał zapewnienia temperatury -42°C.

Aby zapobiec dalszemu marnowaniu energii, pierwszy stopień systemu chłodzenia podzielono na dwie oddzielne instalacje. Pierwsza z nich zapewnia chłodzenie w temperaturze do -42°C i można ją wyłączyć niezależnie od pozostałych, natomiast druga w temperaturze -36°C, która jest wymagana w większości zadań produkcyjnych.

Drugi stopień systemu chłodzenia pozostawiono bez zmian. Dzięki wprowadzonym zmianom zużycie energii elektrycznej w tym zakładzie udało się ograniczyć o 16%, co wprost przełożyło się na koszt działalności całego przedsiębiorstwa.

JAK MIERZYĆ?

W kontroli szczelności rurociągów przesyłowych pary wodnej oraz instalacji grzewczych i chłodniczych można wykorzystać przykładowo kamery termowizyjne. Przyrząd te wykrywają oprócz nieszczelności także uszkodzenia rurociągów, nieprawidłowe ustawienia zaworów odwadniaczy oraz osady w kotłach i wymiennikach.

Ponadto instalując czujniki temperatury na wlocie i wylocie medium, można określić sprawność wymienników ciepła oraz systemów grzania i chłodzenia. Do monitorowania efektywności energetycznej instalacji wytwarzania i przesyłu sprężonego powietrza oraz pary wodnej używane są też przepływomierze. Przykładem są przepływomierze masowe.

Ze względu na małą stratę ciśnienia oraz wysoki współczynnik turndown czujniki te nadają się do pomiaru przepływu sprężonego powietrza transmitowanego z małą prędkością w rurociągach o dużej średnicy. Dlatego są wykorzystywane do kontroli szczelności i pomiaru zużycia tego gazu. Również w przypadku pary wodnej, porównując w kilku punktach instalacji parametry przepływu tego medium, można wykryć nieszczelności.

W tym zastosowaniu najlepiej sprawdzają się przepływomierze wirowe, które dzięki swojej wytrzymałości szczególnie nadają się do pomiaru mediów o bardzo dużej temperaturze i dużym ciśnieniu. W pomiarach parametrów przepływu mediów transmitowanych rurociągami o dużych średnicach oraz tam, gdzie ingerencja w przebieg procesu jest niepożądana, zaleca się stosować przepływomierze ultradźwiękowe.

Przepływomierze są również wykorzystywane do kontroli efektywności procesu spalania paliw zasilających kocioł, w którym wytwarzana jest para wodna. W tym zastosowaniu używane są przepływomierze masowe, zwłaszcza w pomiarach zużycia gazu ziemnego oraz przepływomierze Coriolisa. Zaletą tych ostatnich jest to, że oprócz parametrów przepływu mierzą też temperaturę, gęstość oraz lepkość medium.

Poprawa efektywności energetycznej instalacji sprężonego powietrza

W pewnym zakładzie z branży mleczarskiej zainstalowano system zarządzania energią. Jednym z jego komponentów były przepływomierze ultradźwiękowe, które rozmieszczono w różnych punktach instalacji wytwarzania i dystrybucji sprężonego powietrza. Zdecydowano się na tego typu czujniki, ponieważ nie było możliwości wstrzymania produkcji na czas montażu systemu pomiarowego.

Na podstawie analizy wyników pomiarów udało się wyodrębnić kilka przyczyn niskiej efektywności energetycznej tej instalacji, w tym dwie najważniejsze, czyli straty powietrza w wyniku nieszczelności (około 446 tys. kWh) oraz niedopasowanie wydajności produkcji tego gazu do rzeczywistych potrzeb zakładu (ponad 633 tys. kWh rocznie).

Podjęto m.in. następujące działania:

  • zmodernizowano system przesyłu sprężonego powietrza (wymieniono m.in. rurociągi oraz zawory), dzięki czemu udało się znacząco zmniejszyć straty ciśnienia,
  • zmniejszono prędkość powietrza na niektórych liniach produkcyjnych,
  • zainstalowano nowe odbiorniki powietrza, dzięki czemu wyrównano ciśnienie oraz przepływ powietrza w systemie jego dystrybucji i ograniczono wahania obciążenia sprężarek,
  • zidentyfikowano i usunięto źródła wycieku gazu,
  • ograniczono całkowite ciśnienie w instalacji,
  • dwie sprężarki zastąpiono urządzeniami o większej sprawności energetycznej.
  • w ramach jednej z linii produkcyjnych zainstalowano nowy, wysoko sprawny osuszacz powietrza, co pozwoliło zastąpić sprężone powietrze gazem odzyskiwanym na innym etapie produkcji.

Całkowity koszt inwestycji wyniósł 350 tys. dol., z czego najdroższe były sprężarki, które zakupiono za blisko 90% tej sumy. Oszacowano, że całkowity zwrot tych wydatków nastąpi w ciągu 2,5 roku. Udało się bowiem zaoszczędzić 1,4 MWh rocznie, dzięki czemu wydatki na energię zmalały o ponad 147 tys. dol. rocznie.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Ręczny miernik wilgotności drewna i materiałów budowlanych

2016-09-30   |
Ręczny miernik wilgotności drewna i materiałów budowlanych

Firma Gardco wprowadziła do oferty ręczny miernik wilgotności drewna i materiałów budowlanych, takich jak płyty ścienne, masa szpachlowa, karton, beton czy tynk. Jest to przyrząd łatwy w obsłudze, sygnalizujący wynik pomiaru (Low/Medium/High) na wbudowanym wyświetlaczu oraz dodatkowo generujący sygnał dźwiękowy, którego ton zmienia się wraz ze zmianą poziomu wilgoci.
czytaj więcej

Komputery panelowe z certyfikatem EN50155 dla taboru kolejowego

2016-09-30   |
Komputery panelowe z certyfikatem EN50155 dla taboru kolejowego

Oferta komputerów panelowych firmy Ibase Technology, przeznaczonych dla taboru kolejowego powiększyła się o dwa nowe modele z certyfikatem EN50155: Bytem-123-PC i Bytem-103-PC. Są to komputery o chłodzeniu pasywnym, zapewniające bezgłośną pracę w szerokim zakresie temperatur otoczenia.
czytaj więcej

Nowy numer APA