Хотя воздух сам по себе является бесплатным, производство, обработка и распределение сжатого воздуха потребляют значительное количество энергии и влекут за собой значительные затраты. По статистике, для производства 1 лошадиной силы сжатого воздуха требуется примерно 8 лошадиных сил электрической энергии. Хотя эффективность преобразования энергии относительно низка, использование сжатого воздуха в промышленном секторе намного превышает потребление электрической или гидравлической энергии. Это связано со многими уникальными преимуществами сжатого воздуха, которые делают его незаменимым компонентом промышленного применения.
Однако эффективное использование сжатого воздуха зависит от его производства с минимально возможными затратами и минимизацией отходов. Затраты на электроэнергию представляют собой наиболее значительные затраты-, связанные с производством, распределением и обслуживанием системы, поставляющей чистый, сухой воздух при стабильном давлении. На практике затраты на электроэнергию часто намного превышают первоначальную цену покупки компрессора, если учитывать общую стоимость владения.
В прошлом, когда тарифы на электроэнергию были низкими, многие производители мало обращали внимания на стоимость сжатого воздуха. Тем не менее, поскольку цены на энергоносители неуклонно растут, компании были вынуждены пере-переоценивать эксплуатационные расходы своих систем сжатого воздуха и искать новые способы сокращения расходов. Предположим, производитель постоянно эксплуатирует компрессор мощностью 200-лошадей — 24 часа в сутки, 365 дней в году. При тарифе на электроэнергию 0,03 доллара за киловатт-час (кВтч) годовая стоимость электроэнергии составила 41 273 доллара. Однако, когда тарифы выросли до 0,10 доллара за кВтч, годовая стоимость того же компрессора выросла до 137 578 долларов. С ростом затрат на электроэнергию руководители предприятий все чаще осознают, что сокращение расходов на сжатый воздух является критически важным вопросом, требующим немедленного внимания.
1.0 Факторы, способствующие напрасным затратам в системах сжатого воздуха
Отходы являются основным источником затрат в системах сжатого воздуха. Есть три основные причины потерь: утечки, чрезмерный искусственный спрос и неправильное использование.
1.1 Утечки: основной источник отходов сжатого воздуха
Утечки являются наиболее очевидной причиной потерь сжатого воздуха. Они возникают, когда сжатый воздух течет в область с более низким-давлением; Молекулы воздуха будут выходить через любое достаточно большое отверстие. Скорость утечки увеличивается по мере увеличения разницы давлений между сжатым воздухом и атмосферой. Старение, коррозия труб и резьбовых соединений создают идеальные условия для возникновения таких утечек. В частности, быстроразъемные фитинги низкого-быстрого-соединения, а также пластиковые или резиновые шланги часто трескаются из-за старения, вибрации или химической коррозии, что приводит к перерасходу сжатого воздуха.
Фактически, около 80% утечек не слышны; эти «невидимые» утечки часто остаются незамеченными и неустранимыми. Например, при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм утечка на четверть-дюйма приводит к потере 104 кубических футов сжатого воздуха в минуту, что эквивалентно потреблению 25 лошадиных сил электроэнергии.
[Стоимость энергии (долл. США в год)=Мощность двигателя x 0,746 x часы работы (в год) x тариф на электроэнергию (долл. США/кВтч) / КПД двигателя]
Согласно этой формуле, если предположить, что утечка сохраняется в течение 8760 часов в год, ежегодные затраты на электроэнергию составят примерно 17 000 долларов США, что является значительной потерей, если утечка останется без внимания [Источник: Министерство энергетики США, 2022].
Исследования производственных предприятий в США показывают, что средний уровень утечек составляет 30%, в результате чего ежегодные отходы достигают 3,2 миллиарда долларов [Источник: Министерство энергетики США, 2022]. Таким образом, проверка и своевременный ремонт утечек может существенно снизить потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы.
1.2 Чрезмерный искусственный спрос: чрезмерно высокое рабочее давление
Отходы из-за искусственного спроса возникают в основном из-за работы оборудования по производству сжатого воздуха под давлением, превышающим необходимое. Например, если пневматическому цилиндру для завершения хода требуется 1 кубический фут воздуха, увеличение давления в системе с 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм приводит к потреблению цилиндром большего количества воздуха (1,21 кубического фута). Следовательно, работа при давлениях выше оптимального уровня, необходимого пневмооборудованию, приводит к существенному увеличению расхода воздуха.
Решения:
1.2.1 Оптимизация давления в системе и работа при минимально возможном давлении могут уменьшить потери воздуха, вызванные чрезмерным рабочим давлением. Например, снижение давления до 80 фунтов на квадратный дюйм вместо 100 фунтов на квадратный дюйм эффективно снижает потребление сжатого воздуха и, в свою очередь, снижает затраты.
1.2.2 Приобретение оборудования более высокой-мощности. Если существующая система сжатого воздуха больше не может удовлетворять высокие требования к оборудованию, следует рассмотреть возможность приобретения машин с более высокой пропускной способностью. Оборудование, рассчитанное на более высокие скорости потока, может обеспечить необходимый поток воздуха при более низком давлении, тем самым сводя к минимуму потери, связанные с работой с высоким-давлением. Такой подход не только снижает потребление энергии, но также повышает стабильность и эффективность системы.
1.3 Неправильное использование: сжатый воздух как замена другим источникам энергии
Использование сжатого воздуха для очистки помещений или приведения в действие не-пневматического оборудования — распространенная форма неправильного использования. Например, использование сжатого воздуха для удаления мусора из-под машин часто можно выполнить более экономично с помощью метлы, электрической воздуходувки, вентилятора или других инструментов. Использование сжатого воздуха в этих сценариях приводит к высоким затратам и низкой эффективности.
Решение:
Предприятиям следует регулярно проверять свои системы сжатого воздуха, чтобы убедиться, что ресурс не используется для ненужных задач. Замена сжатого воздуха более экономичными-эффективными источниками питания может снизить как потребление энергии, так и долгосрочные-эксплуатационные затраты.
2.0 Как избежать потерь и снизить затраты?
Самый эффективный способ минимизировать потери сжатого воздуха — провести комплексную оценку системы. Этого можно достичь, привлекая специалистов по сжатому воздуху для проведения тщательной проверки, выявления источников утечек, чрезмерного ручного использования и неправильного применения, а также предоставления рекомендаций по улучшению.
Внедряя эти улучшения, предприятия могут сократить отходы в трех ключевых областях: -утечки, ручное использование и неправильное применение,-тем самым снижая общую стоимость системы сжатого воздуха и повышая энергоэффективность.
3.0 Заключение
Будучи жизненно важным источником энергии, сжатый воздух влечет за собой значительные затраты, которые нельзя игнорировать. Оптимизируя системы сжатого воздуха,-минимизируя утечки, регулируя рабочее давление и исключая неправильное использование,-предприятия могут существенно сократить расходы на сжатый воздух. В условиях роста цен на энергоносители и ужесточения экологического законодательства принятие эффективных мер-сбережения энергии стало необходимым для снижения затрат и повышения конкурентоспособности.
Для производственного сектора оптимизация управления сжатым воздухом не только дает значительную экономию энергии, но также повышает эффективность производства и продлевает срок службы оборудования, что является важным шагом на пути к устойчивому развитию.