CNP-AIKON, HERMETIC-PUMPEN, HOERBIGER

Проблемы энергосбережения и энергоэффективности являются одними из наиболее актуальных в мировой энергетике. За последние 30 лет мировому сообществу удалось добиться существенных успехов в данной области.

Вопросам энергосбережения и энергоэффективности уделяется значительное внимание и в России, в т.ч. в таких основополагающих документах, определяющих вектор развития российского ТЭК, как «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года» предложенная президентом РФ.

Проблемы развития энергосбережения и энергоэффективности в стране сдерживается следующими причинами:

·         недостаток мотивации;

·         недостаток информации;

·         недостаток опыта финансирования проектов;

·         недостаток организации и координации.

Недостаток мотивации определяется бюджетными ограничениями, изъятием получаемой экономии и сравнительно невысокими тарифами.

Возможность переложить рост затрат на потребителя, перекрестное субсидирование, отсутствие средств регулирования потребления - все это снижает мотивацию к энергосбережению и энергоэффективности.

Недостаток информации. Информационное и мотивационное обеспечение подготовки и реализации решений по энергосбережению и энергоэффективности развито слабо. Стереотипы поведения («делай, как все»), то есть практически не делай ничего для экономии энергии, так широко распространены именно потому, что они избавляют как от поиска информации, так и от принятия самостоятельных решений.

Недостаток опыта финансирования проектов в сфере энергоэффективности со стороны руководства компаний. Требования к окупаемости проектов по повышению энергоэффективности и снижению издержек, как правило, существенно более жесткие, чем к проектам, связанным с новым строительством.

Недостаток организации и координации имеет место на всех уровнях принятия решений. Проблема повышения энергетической эффективности не воспринимается как средство решения широкого комплекса экономических и экологических проблем.

Компания “Hoerbiger” (Австрия) являясь уже более 100 лет разработчиком и производителем различных продуктов для компрессоров, предлагает свои пути решения по вопросам связанным с энергоэффективностью, надежной и безотказной работой поршневых компрессоров.

Эффективная система регулирования производительности поршневого компрессора HydroCom

Большинство систем такого типа не работают на принципе сохранения энергии и просто расходуют ее, при этом работая медленно и неточно. Система HydroCom, наоборот позволяет повысить энергоэффективность и окупить себя в кратчайшие сроки. Внедрение данной системы  позволяет реально экономить средства Заказчика благодаря превосходной управляемости, и значительно повысить производительность.

Что такое HydroCOM?

Это наиболее интеллектуальная, эффективная, бесступенчатая, высокодинамичная и полностью автоматизированная система регулирования производительности компрессора с функциями мониторинга для оптимального использования энергоресурсов.

 HydroCOM - это система управления клапаном с помощью гидравлики и при компьютерной поддержке регулирования компрессора.

 HydroCOM -  это комплексная система для бесступенчатой регулировки производительности поршневых компрессоров в пределах от 10 до 100%. Она базируется на компонентах  технологии производства крупных двигателей с впрыском топлива и искровым зажиганием при использовании современной цифровой вычислительной техники и техники автоматического управления. Всасывающие клапаны поршневого компрессора с гидравлически задействованными захватами подъема остаются открытыми в течение части такта сжатия. Поэтому газ, который во время такта всасывания всасывается в полость цилиндра, снова двигается назад во всасывающий трубопровод, то есть сжимается лишь необходимое количество газа в цилиндре.   Этим способом можно регулировать транспортируемый в один рабочий такт расход газа в пределах от 10 до 100%.

 Так как  энергия, необходимая для компрессора, по существу, пропорциональна количеству газа за один цикл сжатия компрессора, то таким образом может быть реализована регулировка компрессора, экономящая энергию.

 Для обеспечения возможности использования полного диапазона регулирования, в системе HydroCom применяется гидропривод. При этом система не зависит от изменений параметров производственного процесса (например: давление на всасывании, молекулярная масса, температура и др.).

 Регулирование расхода осуществляется  или через систему управления процессом, или через поставляемый “Хёрбигером” факультативно процессный регулятор. От него должны посылаться управляющие сигналы  4...20 мА на систему HydroCOM (CIU).

 Дополнительно к этой функции управления HydroCOM облегчает контроль всех возможных температур гнезда клапана. Они передаются через аналогичные сигналы 4...20мА на систему управления производственным процессом.

Рис. 1: Принципиальная схема системы HydroCOM

Принцип регулирования обратного потока

 Этот принцип базируется на регулировании расхода. Это так называемый принцип регулирования обратного потока. Часть газа, всасываемого во время такта всасывания, во время такта сжатия перемещается назад в камеру всасывания.

Экономия энергии при частичной нагрузке

Рис. 2: Принцип регулирования обратного потока

На вышеуказанной индикаторной диаграмме наглядно представлен принцип действия системы регулирования. Давление цилиндра показано как функция положения поршня в данный момент времени. В точке 1 (НМТ) начинается такт сжатия. Без системы HydroCOM, при действии предельной нагрузки газ будет сжат сразу после прохождения точки  НМТ. Когда давление цилиндра достигает точки 2, нагнетательный клапан начинает открываться. Газ будет вытеснен из цилиндра. Когда поршень попадает в точку 3 (ВМТ) начинается декомпрессия. Газ, оставшийся в  мертвом пространстве цилиндра, расширяется. Если давление в цилиндре достигает давления всасывания (точка 4), всасывающий клапан начинает открываться и газ движется в камеру цилиндра. Мощность, необходимая для работы компрессора, пропорциональна плоскости, охваченной индикаторной кривой давления.

Принцип регулирования актуатора

Рис. 3: Принцип действия актуатора HydroCOM

Посредством системы HydroCOM всасывающий клапан компрессора при помощи захвата, который приводится в действие быстро включающимся гидравлическим магнитным клапаном, будет оставаться открытым во время части такта сжатия. Вследствие этого давление индикатора не следует вдоль кривой из точки 1 в точку 2, а следует вдоль линии из точки 1 в точку 5. Поэтому мощность значительно ниже, чем обычно для этого необходимая мощность. Небольшое увеличение давления (1-5) появляется в результате потерь в потоке в клапанах. Так как газ устремляется назад из камеры цилиндра во всасывающий трубопровод, то снижается количество транспортируемого газа  за один ход. В точке 5 магнитный клапан, вмонтированный в актуатор HydroCOM, включен таким образом, что захват, который держит открытым всасывающий клапан, освобождается,  и всасывающий клапан может закрыться. Потом осуществляется компрессия вдоль линии от точки 5 до точки 6.

Из диаграммы можно увидеть, что для этого расчетного варианта нагрузки (около 50%) фактически необходима только половина мощности. С помощью использования принципа регулирования обратного потока может быть сэкономлена  энергия.

Рис.4 Система HydroCom установлена на компрессоре

Новые высокоэффективные кольцевые  клапаны CP,CE,CM

Клапан СР

Рис. 5.1  Клапан СР

Температурный диапазон от -170 С до + 220 С, крайняя сухость газов, предъявляют высочайшие требования к клапанам поршневого компрессора. Компания Хёрбигер представляет – клапан нового поколения типа CP с профилированными клапанными пластинами, изготовленными из уникального материала HP (High Performance) – (Высокая эффективность). По сравнению с обычно применяемыми материалами клапанная пластина отличается значительно большей ударопрочностью, защищенностью от трещин и чрезвычайной химической устойчивостью. По этой причине срок ее службы существенно больше, чем у пластин из иных полимерных материалов и стали. Особые свойства материала HP позволяют его использовать в кислородной среде, для чего ранее применялись только металлические клапанные пластины. Проблема повреждений, наносимых фрагментами металлических клапанов, полностью устранена. Кроме, того материал HP более устойчив к старению при взаимодействии с атмосферой, чем обеспечивается большая техническая готовность и надежность компрессора, особенно при заявленных условиях.

Еще одной инновацией является конструкция клапанной пластины. Она профилированная, что существенно повышает эффективность и снижает потери потока до 40%. В результате чего существенно понижается энергопотребление и соответственно затраты на электроэнергию.

Клапан CM

Рис. 5.2 Клапан СМ

Данный клапан может работать в условиях высоких давлений - давление нагнетания до 300 бар и перепад давления 200 бар. Поперечное сечение для мощного потока, оптимизированная геометрия седла клапана, приспособленная для узких колец, и сверхпрочные материалы делают клапан CM самым эффективным и надежным для использования при высоком давлении. При разработке данного клапана количество колец для каждого размера для каждого размера было сделано максимальным, что дает существенное повышение эффективности работы. В результате мы получили двойное преимущество: повысили производительность и экономию электроэнергии.

Для достижения максимальной долговечности и увеличения межсервисных интервалов при высоких давлениях и скоростях наши инженеры использовали инновационную сложную смолу. Ударопрочный материал- HTCX(High Temperature with Carbon X-fibers – Высокотемпературный с углеродным волокном) усиленный углеродным волокном из семейства неметаллических материалов Хербигер 3Х используется для изготовления колец. Это гарантирует Заказчику максимальную стабильность, а значит и надежную работу компрессора. Синхронизирующая пластина и разделительное кольцо позволяют использовать усиленные пружины, обеспечивая равномерное распределение давления пружин.

Кольцевой клапан СМ легко может быть установлен в конструкцию любого типа поршневых компрессоров в рамках планового обслуживания. Производительность компрессорных установок оснащенных новым кольцевым клапаном, существенно выше существующих аналогов, что делает их выгодным вложением ввиду короткого срока окупаемости.

RecipCom – новейшая система диагностики, мониторинга и защиты поршневого компрессора

Несвоевременное обнаружение неисправностей поршневого компрессора влечет за собой потерю продукции, дорогостоящий ремонт, длительные простои вследствие больших аварий. В крайних случаях могут возникнуть ситуации, опасные для жизни людей, оборудования и окружающей среды.

Система оперативного контроля RecipCom (рис.6) позволяет оператору всегда быть в курсе фактического состояния компрессора. Изменения параметров эффективности работы машины выявляются незамедлительно.

Система RecipCom, обнаруживает нарушения функций работы оборудования на ранних стадиях и действует с опережением (обнаружение неисправности происходит всего за один оборот коленчатого вала). Это означает, что ремонтные работы могут быть лучше спланированы и согласованы с производственным процессом. Преимущества для Заказчиков очевидны: плановое обслуживание экономически более эффективно, чем незапланированный ремонт, и может осуществляться во время остановки на других участках работ. Незапланированные ремонты, как правило, влекут за собой простои и потери в производстве продукции.

 Еще одним большим преимуществом системы RecipCom является, максимально рациональное использование изнашиваемых частей. Проводимые средствами RecipCom проверки системы позволяют увеличить межсервисные интервалы, не повышая риск поломки. Это дает существенный положительный эффект в расходах на обслуживание, поскольку изнашиваемые части заменяются только в случае необходимости.