Оптимизация работы вентиляционных систем

Мероприятие рекомендовано для внедрения на промышленных предприятиях, в научно-исследовательских институтах и т.д. применительно к системам приточно-вытяжной вентиляции.

Аннотация

В силу особенностей производства на многих предприятиях вентиляционное оборудование находится в работе длительное время в летний и зимний периоды.

В отдельных случаях вентиляционное оборудование должно находиться в работе при работе основного технологического оборудования для обеспечения необходимого воздухообмена и удаления из помещений вредных примесей.

Поэтому к системам приточной и вытяжной вентиляции предъявляют повышенные требования в плане надежности и безаварийности работы.

Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла, как правило, весьма эффективно, так как позволяет удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении.

Однако местные системы не могут решить всех задач стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами и в таких случаях применяются общеобменные системы.

Предлагаемые технические решения

Предлагается оснастить приточные вентиляторы частотными регуляторами. Это позволит вывести систему вентиляции в режим работы соответствующий проектной документации и тем самым снизить потребление электроэнергии приточными вентиляторами.

Предлагается установить преобразователи, что позволит обеспечивать поочередный плавный пуск приводов вентиляторов и управление производительностью одного вентилятора из группы.

Рисунок 1. Типичная система вентиляции

Воздух на рисунке поступает через входное отверстие из внешней атмосферы и по центральному каналу направляется к мотору системы вентиляции. Этот воздух пройдет через фильтр, очищаясь, пред тем как он будет распределен по выпускным каналам непосредственно в помещения.

Мотор-вентилятор соединен с преобразователем частоты. Преобразователь контролирует скорость мотора вентилятора для постоянного поддержания необходимого объема и давления воздуха передаваемого по системе каналов.

Уровень давления определяется датчиком (Д). Таким образом, осуществляется обратная связь с преобразователем частоты.

Воздушный фильтр в центральном канале постепенно засоряется, и датчик определяет это, так как давление в камере постепенно снижается.

Частотный преобразователь увеличивает скорость вентилятора, чтобы поддержать постоянное воздушное давление в системе. Когда фильтр становится полностью засорен, то преобразователь частоты подает сигнал, указывающий, что фильтр должен быть заменен.
Если до недавнего времени самым распространённым способом регулирования величины потока являлось использование вентиляционных задвижек или дросселирующих клапанов, то при применении преобразователя частоты характерен следующий график экономии электроэнергии (Рисунок 2).

Рисунок 2. Экономия электроэнергии за счёт применения преобразователя частоты

Технический расчёт

Снижение объема подаваемого воздуха на 10% может быть обеспечено снижением частоты вращения вала привода вентилятора

где– номинальная частота вращения вала приводного двигателя;

– суммарная номинальная производительность приточных вентиляторов.

При этом регулируемые электроприводы вентиляторов будут потреблять мощность из сети

где– суммарная номинальная мощность регулируемых приводных двигателей;

– номинальный КПД приводных двигателей;
– коэффициент загрузки.

Экономия электроэнергии составит:

где Tсм– время работы системы в смену, ч;
Nдн– количество смен работы системы в год.

В денежном выражении экономия составит

где Ц – тариф на электроэнергию, руб./кВт×ч.

После установки частотных регуляторов на приводные двигатели приточных вентиляторов снизится скорость их износа за счет снижения пусковых токов, а значит, сократятся затраты на ремонт.

Данный вид экономии не поддается прямому расчету.

Выводы

Данное мероприятие позволит реализовать оптимальное поддержание баланса подаваемого и отводимого из помещений объёма воздуха; создать систему гибкого регулирования производительности вентиляторов и поддержание их КПД в зоне максимальных значений; снизить затраты на ремонт вентиляционного оборудования за счет обеспечения более благоприятных режимов работы; снизить вибраций и шумы во время работы вентиляционного оборудования, что способствует созданию более благоприятных условий труда.

Практическое применение

Мероприятие было предложено к реализации на крупном машиностроительном заводе (потребление энергетических ресурсов за 2010 год составило 64 тыс. т.у.т., в том числе электрической энергии 57 тыс. МВт∙ч).

В настоящее время регулирование производительности вентиляторов вытяжного и приточного (ВУ-2, ПУ-2) гальванического участка цеха № 2 не производится.

При инструментальном обследовании электродвигатели находились непрерывно в работе, как в ночной промежуток времени, так и в дневной, при отключённом технологическом оборудовании.

Мощность приводного электродвигателя вытяжного вентилятора

КПД электродвигателя

Коэффициент загрузки

Мощность приводного электродвигателя приточного вентилятора

КПД электродвигателя

Коэффициент загрузки

Работа вентиляторов в смену составляет Tсм = 17 ч., количество рабочих дней в году – Nдн = 248.

Предлагается оснастить приточные вентиляторы частотными регуляторами с КПД 97%.

Комплект оборудования для реализации мероприятия включает в себя:

• два преобразователя частоты суммарной установленной мощностью 75кВт;
• два газоанализатора;
• температурный датчик;
• датчик давления.

Капитальные затраты на реализацию данного мероприятия составят, К=950тыс.руб.

С учётом изменения загрузки гальванического участка, диапазон регулирования производительности вентиляторов может находиться в границах 28–58%.

ледовательно, при минимально возможном снижении производительности – Q1 = (1 – 0,28)∙Qном в рабочее время (2/3 смены), вне рабочего времени – Q2 = (1 – 0,58)∙Qном (1/3 смены) и согласно проведённым измерениям снижение потребляемой двигателями вентиляторов мощности составит:

для вытяжного

где – мощность потребляемая электродвигателем вытяжной установки из сети:

для приточного

где,– мощность потребляемая электродвигателем вытяжной установки из сети:

Суммарная экономия электроэнергии составит

Экономия электрической энергии в денежном эквиваленте, при тарифе Цэл.эн. = 2,85 руб./кВт∙ч составит

На данном предприятии при указанных условиях - мероприятие окупается за