Магазин Контакты

Сокращение затрат на энергию в промышленных системах вентиляции

Авторы: Том Годби (Tom Godbey), специалист по применению в компании Donaldson Torit, и Дэн Джонсон (Dan Johnson), инженер по применению в компании Donaldson Torit 

Промышленность потребляет 27 % производимой в США электроэнергии для розничного рынка. 40 % от этих 27 % потребляют вентиляторы и насосы, причем большая часть энергии расходуется вентиляторами(ссылки 1, 2). Знаете ли вы, когда в последний раз ваша компания проводила проверку вентиляционных систем, чтобы выяснить, сколько воздуха они ежедневно перемещают, и мощность, расходуемую ими? На большинстве предприятий масса перемещаемого воздуха превышает массу произведенной продукции. На перемещение воздуха тратится значительная часть энергии. Сократив энергозатраты на перемещение воздуха, можно сэкономить средства и снизить себестоимость продукции.

Так как воздух имеет определенную массу, при проектировании вентиляционных систем необходимо принимать обоснованные технические решения.  Стандартный воздух — это газ со следующим составом:

  • 78,1 % азота;
  • 21 % кислорода;
  • 0,9 % аргона;
  • влага на уровне моря и при температуре 21 °C (70 °F) отсутствует.

В стандартных условиях масса воздуха составляет 1,2 кг/м³ (0,075 фунта/фут³).  Типовая система отведения пыли с входным каналом диаметром 76 см (30 дюймов), подсоединенным к вентилятору, пропускает через себя около 28 900 м³/ч (17 000 футов³/мин) воздуха. Если вентилятор работает круглосуточно, за год он перемещает более 335 000 т воздуха. На многих предприятиях работает несколько подобных систем. 

Сколько же денег тратится на перемещение воздуха на предприятии?  На приобретение энергии тратятся значительные средства, поэтому все изменения, которые экономят энергию, позволят предприятиям снизить расходы.  В этом документе основное внимание уделено расходам на перемещение воздуха через систему (стоимости работы вентилятора), а не расходам на обогрев, охлаждение или увлажнение воздуха в рабочей зоне.

За мощность, потребляемую вентилятором, обычно принимается мощность на валу вентилятора в лошадиных силах [Bhp]. Значение Bhp можно рассчитать по следующей формуле:(ссылка 3) 

Bhp = (Q x ∆P / 6356 x Nf) x df 

где           

Bhp     мощность на валу вентилятора в лошадиных силах
Q         поток воздуха в кубических футах в минуту (фут³/мин) 
∆P       перепад давления на вентиляторе в дюймах водяного столба 
6356   постоянная  
Nf        КПД вентилятора, выраженная в виде десятичной дроби 
df        коэффициент плотности, определяемый как отношение фактической плотности к плотности стандартного воздуха

В этой статье предполагается, что воздух находится в стандартных условиях, поэтому df = 1.

Типовое значение КПД вентилятора составляют 60–68 % для вентиляторов с прямыми лопатками и 70–80 % для вентиляторов с наклоненными назад лопатками. Тип вентилятора для промышленной вентиляционной системы выбирается в зависимости от характера его использования и требований к рабочим характеристикам. Вентиляторы с прямыми лопатками обычно используются для перемещения потоков загрязненного воздуха. Вентиляторы с наклоненными назад лопатками используются для относительно чистых воздушных потоков, например на чистой стороне пылесборника. К сожалению, многие старые вентиляторы имеют неэффективную конструкцию с прямыми лопатками. Они отличаются высокими рабочими характеристиками, однако почти никогда не оснащались средствами регулирования энергопотребления. Они приобретались и устанавливались в то время, когда энергия была дешевой.

При оплате электроэнергии она измеряется в киловаттах (кВт), а не в лошадиных силах, поэтому значение Bhp необходимо преобразовать в киловатты.  Для этого значение Bhp необходимо умножить на 0,746.  Чтобы рассчитать полную энергию, потребляемую двигателем, энергию на валу необходимо разделить на КПД двигателя Nm.

КПД двигателя зависит от его конструкции и обычно составляет около 90 процентов [0,9].  Часто в пускателях возникают дополнительные электрические потери. Кроме того, в линиях между электросчетчиком и двигателем возникают потери при передаче электроэнергии. Эти потери незначительны с точки зрения относительной экономии и их можно учесть в КПД двигателя, равном 90 %. Теперь умножьте скорректированное значение в киловаттах на часы работы и стоимость электроэнергии за киловатт-час.

Годовая стоимость = (Q x ∆P x 0,746 x H x 52 x C) / (6356 x Nf x Nm)

где

52         недели эксплуатации в год
H          часы работы в неделю
C          стоимость энергии за кВт·ч

Коэффициенты 6356 и 0,746 можно было бы объединить, но тогда будет нарушена логика вычислений. Приведенная формула отвечает на вопрос: «Из чего складывается стоимость энергии для перемещения воздуха?»

Какие переменные в формуле расчета стоимости энергии можно контролировать?

Из всех элементов этой формулы разработчики и операторы промышленных систем вентиляции могут контролировать только два: поток воздуха и перепад давления.

Как можно контролировать эти переменные?

Если требуется свести к минимуму потребление энергии, необходимо понизить общий воздушный поток в системе, а конструкция системы должна как можно дольше поддерживать низкий перепад давления (или сопротивление потоку).

Примеры контроля воздушного потока и перепада давления для экономии энергии

Принятые нормы проектирования

Одним из способов понизить поток воздуха и уменьшить потери давления в системе фильтрации является изначальное использование принятых норм проектирования системы.  В этом документе невозможно охватить все аспекты проектирования. Чтобы ознакомиться с подробным описанием методов проектирования, используйте такие ресурсы, как конференции по промышленной вентиляции (http//www.michiganivc.org) и т. д. На этих конференциях проводится обучение проектированию систем отведения с минимальным объемом воздуха, минимальными статическими потерями (сопротивлением потоку) и максимальной эффективностью вентилятора.

На многих предприятиях используются установки, аналогичные показанной на рис. 1.

Рисунок 1. Колено на входе вентилятора, соединяющее его с пылесборником

На первый взгляд это очень хорошая система; однако обратите внимание на колено на входе вентилятора. Чтобы вентилятор работал с максимальной эффективностью, длина прямого участка воздуховода на его входе должна составлять не менее трех-четырех диаметров воздуховода. (Ссылка 4) В противном случае воздух не будет равномерно поступать во входное отверстие, а вентилятор будет работать с пониженной эффективностью и не создаст расчетного потока воздуха.  В показанном на рисунке примере колено на входе вентилятора приводит к потере давления 22,9 мм (0,9 дюйма) водяного столба.

Если принять, что система с воздушным потоком 28 900 м³/ч (17 000 футов³/мин) и вентилятором с КПД 80 % работает круглосуточно, а стоимость 1 кВт·ч составляет 0,09 долл. США, то переплата за электроэнергию составит 1960 долл. США в год.  Предприятие будет нести эти дополнительные расходы каждый год эксплуатации такой системы.  Если компоновка оборудования или стоимость перемещения вентилятора от колена на расстояние, эквивалентное 4 диаметрам воздуховода, делают перемещение вентилятора нецелесообразным, замена колена на идентичное ему колено с тремя внутренними поворотными лопастями может снизить ежегодную переплату до 435 долл. США. Это позволит ежегодно экономить около 1525 долл. США, а также увеличить воздушный поток в системе без дополнительных затрат на электроэнергию.

Согласно данным отечественного поставщика компонентов воздуховодов, стоимость монтажа поворотных лопаток внутри 5-элементного колена диаметром 76,2 см (30 дюймов) при первоначальной установке колена составляет около 300 долл. США. Сравните эту сумму с затратами в 1100 долл. США на замену старого колена новым, учитывая, что для выполнения этой процедуры двум рабочим потребуется примерно полдня. (Ссылка 5)

Продуманная конструкция системы имеет чрезвычайно важное значение.  Ошибки в проектировании приводят к дополнительным расходам во время эксплуатации системы.

Централизованные системы

В состав обычной системы пылеудаления входят зонты, воздуховоды, пылесборник с бункером, устройство удаления пыли и вентилятор.

Законы аэродинамики вентиляторов или законы системы

На предприятиях постоянно растут требования к производительности. Со временем увеличивается скорость конвейеров, обновляются приводы ковшовых подъемников и т. д. Вскоре пропускная способность систем отведения перестает отвечать возросшим требованиям, поскольку при повышении производительности процессов воздушный поток систем не увеличивался. Что же делать? Первое, что приходит на ум — повысить частоту вращения вентилятора, чтобы увеличить воздушный поток. Однако такой подход имеет значительный недостаток. Работа системы подчиняется законам физики. Эти законы называются законами аэродинамики вентиляторов или законами системы. Их можно выразить следующими формулами. (Ссылка 3)

поток (новый) = поток (старый) x [частота вращения (новая) / частота вращения (старая)]

Изменение потока прямо пропорционально изменению частоты вращения.  Если требуется увеличить поток воздуха на 20 %, необходимо увеличить частоту вращения вентилятора на 20 %.

SP (новое) = SP (старое) x [частота вращения (новая) / частота вращения (старая)]2

Увеличение частоты вращения вентилятора на 20 % приводит к увеличению статического давления (SP) на 40 %.  Это связано с тем, что увеличение потока воздуха через систему воздуховодов на 20 % приводит к увеличению сопротивления системы на 40 %.

HP (новая) = HP (старая) x [частота вращения (новая) / частота вращения (старая)]3

Потребность в мощности и, следовательно, в энергии является кубической функцией изменения частоты вращения вентилятора, поэтому увеличение воздушного потока (и, следовательно, частоты вращения) на 20 % увеличивает потребность в энергии примерно на 73 %. Это значительное увеличение расходов для повышения потока всего на 20 %.

Что же может сделать инженер-технолог, если не принимать во внимание дорогостоящую замену всей системы? 

Попробуйте отсоединить централизованную систему воздуховодов от одной или нескольких точек образования пыли и оснастить их отдельными пылесборниками. Это приведет к перераспределению потоков воздуха в системе воздуховодов и повысит воздушный поток через каждый оставшийся зонт. Новый пылесборник для отдельной точки образования пыли будет представлять собой уменьшенную копию автономного центрального пылесборника и будет оснащен вентилятором и устройством выброса пыли меньшего размера. Если позволят условия применения, новый компактный пылесборник можно установить в корпус вытяжного зонта, как показано на рис. 3 и 4. Это устранит необходимость в воздуховоде и дополнительно понизит статические потери.

Компактные специальные или встраиваемые пылесборники так же надежны, как и большие централизованные пылесборники, но потребляют гораздо меньше энергии. Показанный на рис. 3 специальный пылесборник, расположенный рядом с источником пыли, повысит потребность в энергии всего на 20 %. Это гораздо меньше, чем повышение энергопотребления на 74 % из-за увеличения частоты вращения вентилятора.  Встраиваемый специальный пылесборник не требует установки воздуховода и устройства для удаления пыли. Это обеспечивает дополнительную экономию энергии, поскольку отсутствуют потери в воздуховодах.

Рисунок 3. Пылесборник в точке перегрузки ленточных конвейеров
Рисунок 4. Пылесборник на ковшовом подъемнике

Чтобы достичь максимального эффекта, определите места установки специальных пылесборников.

  • Точки образования пыли, наиболее удаленные от центрального пылесборника.
  • Точки образования пыли, где вытяжное оборудование используется непостоянно. Специальный пылесборник можно будет отключать, когда производственное оборудование не используется и не выделяет пыль. (Ничто так не экономит электроэнергию, как вовремя нажатая кнопка «ВЫКЛ.»).
Эффективный фильтрующий материал

Как было определено выше, экономия энергии достигается за счет минимизации воздушного потока и снижения перепада давления при соблюдении требований к применению. Одним из способов снижения перепада давления является замена тканевых и картриджных фильтров пылесборников на фильтры с более современными и эффективными фильтрующими материалами. Высокоэффективные фильтрующие материалы можно разделить на четыре основных категории.

  1. Фильтрующий материал с обработкой поверхности.
  2. Фильтрующий материал гофрированных рукавных фильтров.
  3. Фильтрующий материал, изготовленный по передовым технологиям.
  4. Инновационная технология компоновки фильтрующего материала.
Фильтрующий материал с обработкой поверхности

Обработка поверхности фильтрующего материала может улучшить следующие его свойства: повышение эффективности фильтрации, снижение перепада давления на фильтре, повышение устойчивости к влаге и химическим воздействиям, повышение эффективности удаления слоя пыли и уменьшение риска закупорки.

Существует много видов механической и (или) химической обработки поверхности. Основная цель обработки поверхности состоит в том, чтобы задерживать большую часть частиц на поверхности фильтрующего материала, а при очистке фильтра — удалять их.  Это позволит фильтру дольше оставаться чистым и снизит перепад давления. Обработка поверхности может также повысить устойчивость к влаге и химическим веществам, а также уменьшить риск закупорки фильтра.  Ниже перечислены наиболее распространенные типы поверхности фильтрующих материалов.

  • Гладкая: стандартные рукавные фильтры имеют мягкую и гладкую поверхность из волокнистого фетра. Волокна на поверхности материала помогают задерживать мелкие частицы и удерживать слой пыли. Удаление такой пыли, как белок, крахмал и гашеная известь, затрудняется тем, что частицы пыли такого типа при высокой влажности легко агломерируют с образованием твердого слоя пыли.
  • Опаленная: достигается плавлением расположенных на поверхности материала волокон газовым пламенем, чтобы уменьшить прилипание частиц пыли к поверхности.  Опаленная поверхность обычно проще очищается от слоя пыли и обеспечивает пониженный перепад давления.
  • Глянцевая или полуматовая поверхность образуется при плавлении и размазывании микроскопического слоя волокон материала с образованием гладкой поверхности. Это упрощает очистку фильтра от слоя пыли и снижает перепад рабочего давления при фильтрации липкой пыли.
  • Обработка силиконом: способствует первоначальному образованию слоя пыли и уменьшает впитывание влаги в слой волокон. Это упрощает удаление чувствительной к влаге пыли и снижает перепад рабочего давления.
  • Олеофобная, гидрофобная и универсальная химическая обработка: все эти термины относятся к обработке фетра, который погружается во фторуглеродную ванну, отжимается и нагревается.  Фторуглерод уменьшает поглощение влаги и кислот волокнами и создает гладкую поверхность, с которой легко удаляется слой пыли. Такая обработка может повысить устойчивость волокна к гидролизу при наличии влаги и тепла, а также повышает устойчивость к разрушению кислотами.
  • Мембрана из вспененного ПТФЭ: может наноситься термическим способом на поверхность обычного иглопробивного фетра или ткани.  Такая мембрана повышает эффективность фильтрации, упрощает удаление слоя пыли и увеличивает воздушный поток.

Доступны и другие виды обработки поверхности, например акриловая пена, которые разработаны для удовлетворения уникальных требований в разных отраслях промышленности и областях применения.

Гофрированные рукавные фильтры: потребность в увеличении объема фильтрующего материала в пылесборнике для увеличения воздушного потока, а также желание повысить эффективность существующих пылесборников с обычными рукавными фильтрами круглого сечения привели к созданию гофрированного рукавного фильтра. Установка гофрированных рукавных фильтров в имеющийся пылесборник может также понизить перепад давления и привести к экономии энергии. Гофрированный рукавный фильтр может иметь овальное или круглое сечение, как и обычный рукавный фильтр диаметром 15,24 или 16,51 см (6 или 6,25 дюйма), но содержит гофрированный фильтрующий материал с увеличенной площадью фильтрующей поверхности на единицу длины фильтра.

Использование гофрированных рукавных фильтров часто может удвоить или даже утроить общую площадь фильтрующей поверхности имеющегося пылесборника. Это не значит, что пропускная способность пылесборника будет увеличена втрое. Гофрированные рукавные фильтры, которыми заменяют обычные тканевые рукавные фильтры, характеризуются значительно более низкой скоростью фильтрации. Уменьшение скорости фильтрации при установке гофрированных фильтров зависит от свойств пыли и конструкции корпуса пылесборника.  Установка гофрированных рукавных фильтров в имеющийся рукавный пылесборник — это экономически эффективный способ снижения перепада давления в пылесборнике, поскольку увеличение площади фильтрующей поверхности снижает сопротивление воздушному потоку.  Доступны гофрированные рукавные фильтры с фильтрующими материалами разного типа.  Широко используется фильтрующий материал из спанбонда с нанесенным на поверхность слоем высокоэффективных нановолокон. Нановолокна надежно задерживают пыль на поверхности гофрированного фильтрующего материала. Во время цикла очистки пылесборника слой пыли легко удаляется с фильтров. Применение такого фильтрующего материала снижает перепад давления и выбросы по сравнению с материалами из спанбонда без покрытия. Это фильтрующий материал в настоящее время доступен для гофрированных рукавных фильтров овального и круглого сечения, а также для обычных картриджных фильтров.

Фильтрующий материал, изготовленный по передовым технологиям: материалы с разными весовыми номерами (денье), композитные материалы и нановолоконные материалы, изготовленные по технологии гидросцепления и электроспиннинга. Большинство имеющихся на предприятиях пылесборников были приобретены задолго до изобретения этих передовых технологий. Использование более эффективных фильтрующих материалов при очередной замене фильтров может значительно уменьшить перепад рабочего давления, повысить эффективность и увеличить срок службы фильтров.

  • Материал с разными весовыми номерами (денье): состоит из слоя волокон большего диаметра на стороне чистого воздуха и слоя более тонких волокон на стороне загрязненного воздуха.  Это улучшает поверхностную фильтрацию, позволяет снизить перепад давления и повысить эффективность импульсной очистки по сравнению с фетром, состоящим из тонких волокон одного диаметра.

  • Композитный материал: содержит волокна двух типов, выгодно используя преимущества каждого из них. Один из наиболее распространенных композитных материалов содержит тонкий слой волокон P84® на поверхности менее дорогого фетра, например из полиэстера. Волокна P84® обладают высокой эффективностью, легко очищаются от слоя пыли и имеют более высокие показатели теплостойкости (и пониженный перепад давления), но имеют высокую стоимость.  Волокно из полиэстера отличается высокой прочностью и невысокой стоимостью. Ткань, полностью состоящая из волокон P84®, может быть непозволительно дорогой, если приобретать ее только для снижения потерь давления. Однако комбинирование ее с основой из полиэстера может стать экономически оправданным решением некоторых проблем, связанных с потерей давления и высокой температурой.

  • Материал из фетра, изготовленный по технологии гидросцепления: это технология изготовления фетра, где вместо игл используются водяные струи высокого давления, а процесс регулируется компьютерной системой управления. В производстве фильтрующих материалов широко используется процесс пробивки иглами, в ходе которого волокна тянутся, переплетаются и сцепляются, образуя толстый слой фетра. Недостатком механической пробивки иглами является неоднородность размера пор и расстояния между ними. Это влияет на эффективность фильтрации и потери давления. Пыль может проникать в пористую структуру глубоко в толщу фетра, блокируя поток воздуха и вызывая избыточную потерю давления на фильтрах. Материал из фетра, изготовленный по технологии гидросцепления, характеризуется гораздо более однородными порами меньшего размера. Это ослабляет способность частиц проникать в толщу материала и снижает перепад давления.

  • Электроспиннинг: процесс производства слоя нановолоконного фильтрующего материала толщиной 0,2–0,3 микрона с тонкими и упругими волокнами. Нановолоконный материал образует непрерывный сетчатый слой на поверхности фильтрующего материала. Это позволяет задерживать пыль на поверхности, повышает эффективность фильтрации субмикронных частиц, продлевает срок службы фильтра за счет повышения эффективности импульсной очистки и обеспечивает пониженный перепад давления в течение продолжительного времени.

При использовании технологии электроспиннинга образуется фильтрующий материал с более высокой долей тонких волокон и меньшими порами приблизительно одинакового размера. Такая однородность фильтрующего материала повышает эффективность поверхностной фильтрации пыли и эффективность импульсной очистки, а также снижает перепад давления.  Меньший размер пор обеспечивает следующие преимущества:

  • препятствует глубинной фильтрации, что повышает эффективность очистки фильтра;

  • снижает потери давления, что повышает воздушный поток, увеличивает срок службы фильтра и снижает выбросы.

Инновационная технология компоновки фильтрующего материала.

Новейшая технология разработки фильтров сочетает в себе преимущества нановолоконной технологии с первой в своем роде компоновкой материалов. В отличие от обычного материала гофрированного картриджного фильтра или рукавных фильтров используется складчатая конструкция материала с образованием каналов. Такая конструкция значительно повышает эффективность очистки фильтра, что снижает перепад рабочего давления, тем самым увеличивая экономию энергии.

Достижение экономии при использовании высокоэффективных фильтрующих материалов

Установка фильтров с высокоэффективными фильтрующими материалами в пылесборник не позволит мгновенно обеспечить экономию энергии. С чем это связано? Пониженный перепад давления, характерный для высокоэффективного фильтрующего материала, снижает давление на входе вентилятора. Если не отрегулировать мощность вентилятора, он будет перемещать больше воздуха и потреблять больше энергии, а не меньше. Чтобы снизить энергопотребление при установке высокоэффективного фильтрующего материала, необходимо уменьшить частоту вращения вентилятора так, чтобы обеспечить расчетный воздушный поток.

На рис. 7 показана рабочая характеристика вентилятора с кривыми статического давления (SP) и мощности на валу вентилятора в лошадиных силах (Bhp). На эти характеристики наложена кривая системы, которая соответствует сопротивлению всех компонентов системы пылеудаления (зонты, воздуховоды, пылесборник и т. д.) за вычетом постепенного увеличения перепада давления на фильтрующем материале.

Рисунок 7. Разность между кривой SP вентилятора и кривой системы соответствует давлению для преодоления сопротивления рукавных фильтров (∆P).

Если при расчетном воздушном потоке Q1 с расчетным значением ∆P1 будут установлены высокоэффективные рукавные фильтры, работающие при пониженном перепаде давления ∆P2, статическое давление на входе вентилятора снизится до уровня SP1, что приведет к увеличению потока до значения Q2 и увеличению мощности вентилятора до значения Bhp2 на рис. 8. Чтобы восстановить расчетный поток Q1, потребуется внести механические изменения в систему вентилятора.

Рисунок 8. Влияние высокоэффективных рукавных фильтров на работу системы

Чтобы уменьшить поток воздуха до исходного значения Q2, можно просто закрыть заслонку, чтобы восстановить статическое сопротивление, как показано на рис. 9. Это снизит воздушный поток до исходного уровня, но приведет к восстановлению исходного значения Bhp.   Закрытие заслонки приведет к созданию новой кривой системы, как показано на рис. 10. Это не позволит снизить энергопотребление.

Рисунок 9. Влияние на сопротивление заслонки
Рисунок 10. Новая кривая системы при изменении положения заслонки

Чтобы снизить энергопотребление, необходимо понизить мощность на валу Bhp вентилятора. Для этого потребуется изменить частоту вращения вентилятора. Изменение частоты вращения вентилятора возможно при использовании привода с регулируемой частотой вращения двигателя или при замене ремня и шкива. 

Рисунок 11. Влияние частотно-регулируемого привода на вентилятор

Если измерения в системе не производились, кривая вентилятора недоступна или воздушный поток в системе меняется, то оптимальным решением, скорее всего, является частотно-регулируемый привод.  Частотно-регулируемый привод позволяет получить бесконечное число кривых SP вентилятора и соответствующих кривых Bhp, как показано на рис. 11.  Просто установив частоту вращения, которая соответствует требуемому потоку, можно изменить мощность на валу вентилятора.

Напомним третий закон аэродинамики вентиляторов: в фиксированной системе значение Bhp уменьшается пропорционально кубу уменьшения частоты вращения.

  • Снижение частоты вращения на 5 % уменьшает энергопотребление на 14 %                  0,953 = 0,86
  • Снижение частоты вращения на 10 % уменьшает энергопотребление на 27 %                0,903 = 0,73
  • Снижение частоты вращения на 12% уменьшает энергопотребление на 32%                0,883 = 0,68

Недостатком использования частотно-регулируемого привода по сравнению с простой заменой ремня и шкива являются расходы на его приобретение. Стоимость автономного частотно-регулируемого привода для системы мощностью 40 л. с. может достигать 5000–5500 долл. США, а его установка двумя электриками займет полдня. Эти расходы во многих случаях могут окупиться за разумное время. 

Для фиксированной системы, где не требуется регулировать воздушный поток, оптимальным решением будет замена ремня и шкива привода вентилятора. Изменение скорости вращения вентилятора восстановит исходный поток Q1 и снизит потребляемую мощность с Bhp1 до Bhp2, как показано на рис. 12. Изменение постоянной частоты вращения обеспечивает использование энергии на 100 % и не требует больших расходов. Для системы с двигателем мощностью 40 л. с. расходы составят около 300 долл. США, а внесение изменений в систему двумя сотрудниками, занимающимися техническим обслуживанием, займет примерно полдня.

Рисунок 12. Эффект от замены ремня и шкива
Практический пример

На крупном предприятии по переработке зерна и масличных культур на юге США было установлено 35 рукавных пылесборников с тканевыми фильтрами. В поисках путей сокращения расходов на электроэнергию компания изучила современные высокоэффективные фильтрующие материалы и приняла решение установить в один из пылесборников фильтры с фильтрующим материалом, полученным методом гидросцепления. Предполагалось, что новый фильтрующий материал снизит потерю давления на пылесборнике на 51 мм (2 дюйма) водяного столба. Замена фильтрующего материала во всех 35 пылесборниках должна была привести к значительной экономии энергии.

На рис. 13 приведены данные для анализа. Поток воздуха был установлен на уровне 21 900 м³/ч (12 900 футов³/мин).  Перепад давления на иглопробивном фильтрующем материале составлял 127 мм (5 дюймов) водяного столба, а рукавные фильтры с фильтрующим материалом, полученным методом гидросцепления, стабилизировались на значении 76 мм (3 дюйма) водяного столба. Использовался вентилятор с прямыми лопатками с КПД 63 %. Использовалась система передачи электроэнергии и двигатель с КПД 90 %.  Предприятие работает 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 51 неделю в год. Стоимость 1 кВт·ч электроэнергии составляет 0,09 долл. США.

Рисунок 13. Данные с места испытаний Dura-Life

В дополнение к стабилизации при более низком перепаде давления фильтры с фильтрующим материалом, полученным методом гидросцепления, отличаются удвоенным сроком службы. Когда руководитель предприятия рассчитал экономический эффект от замены фильтров (сокращение трудозатрат благодаря увеличению интервала замены фильтров, дополнительные затраты на замену приводов и увеличение стоимости рукавных фильтров), оказалось, что срок окупаемости составил всего 3,8 месяца. 

Приобретение и установка фильтров с фильтрующим материалом, полученным методом гидросцепления, а также замена шкивов для уменьшения частоты вращения вентиляторов на всех 35 пылесборниках позволило бы предприятию ежегодно экономить более 77 000 долл. США.

Итог

Так как воздух имеет определенную массу, для его перемещения в промышленных вентиляционных системах тратится значительная энергия. Чтобы свести к минимуму затраты на электроэнергию и снизить себестоимость продукции, при проектировании новых систем вентиляции необходимо принимать обоснованные технические решения. Кроме того, следует рассмотреть возможность использования дополнительных систем. Для модернизации имеющихся систем в целях снижения потерь давления можно использовать современные решения, например рукавные фильтры с улучшенной поверхностью, высокоэффективные фильтрующие материалы и (или) инновационные компоновки фильтрующих материалов. Эти решения могут требовать высоких первоначальных затрат, однако они обеспечивают долгосрочную экономию благодаря снижению энергопотребления.

¹ Управление по информации в области энергетики Министерства энергетики США. 0384, июнь 2007 г., «Внутреннее производство энергии и электроэнергетический баланс за 2006 г».

² Докладчик, Барт ван де Вельде (Bart van de Velde), компания Rockwell Automation, презентация на международной технической конференции Donaldson, ноябрь 2007 г., Левен, Бельгия.

³ Buffalo Forge Co., «Проектирование вентиляторов», восьмое издание, 1983 г.

⁴ Air Movement and Controls Association, Inc., публикация 201-90 Ассоциации предприятий по производству оборудования для вентиляции и кондиционирования воздуха, «Вентиляторы и системы».

«Стоимость воздуховодов», Брайан Макэлпин (Brian McAlpine), Nordfab Co Inc.

Мы можем помочь с выбором наиболее эффективного для вас решения по фильтрации

Закрыть