Холодильная система пивоваренного завода может продолжать работать в нормальном режиме, потребляя при этом гораздо больше электроэнергии, чем необходимо. Причины этого не всегда очевидны. Неэффективная работа компрессора, ненадлежащее управление вентиляторами и неподходящие комбинации оборудования — все это может привести к увеличению затрат на электроэнергию, не вызывая при этом непосредственных проблем с производством.
Для пивоваренных заводов, эксплуатирующих крупные холодильные установки, однако для повышения эффективности зачастую требуется нечто большее, чем просто плановое техническое обслуживание. Мониторинг работоспособности оборудования и корректировка взаимодействия отдельных компонентов могут существенно повлиять на результаты.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют ряд практических мер, которые пивоваренные заводы внедрили с целью сокращения энергопотребления холодильных установок.
Использование мониторинга холодильного оборудования для выявления скрытых проблем
Крупная пивоваренная компания, производящая около одного миллиона гектолитров пива в год, при содействии инженерных специалистов разработала систему диагностики неисправностей холодильного оборудования.
Система отслеживала ключевые эксплуатационные данные, рассчитывала показатели эффективности холодильной установки, такие как коэффициент производительности (COP), и анализировала состояние оборудования. Кроме того, она помогала операторам выбирать оптимальные комбинации компрессоров и холодильного оборудования с учетом текущей потребности в охлаждении и температуры окружающей среды.
Вместо того чтобы постоянно эксплуатировать одну и ту же комбинацию оборудования, операторы могли бы принимать решения с учетом фактического состояния системы.
Полученные результаты оказались значительными: потребление электроэнергии сократилось на 29,5 %, а пивоваренный завод окупил свои инвестиции за восемь месяцев.
Данный случай демонстрирует важность использования эксплуатационных данных для выявления неэффективности. Мониторинг давления, температуры, энергопотребления и нагрузки на оборудование может помочь операторам выявлять проблемы, которые трудно обнаружить только с помощью плановых проверок.
Проверьте, соответствует ли компрессор фактическим условиям эксплуатации
Компрессоры входят в число крупнейших потребителей электроэнергии в промышленная холодильная установка. Однако их эффективность зависит не только от номинальной мощности, но и от того, насколько их конструкция соответствует реальным условиям эксплуатации.
На одном из пивоваренных заводов в ходе оценки существующих аммиачных компрессоров было выявлено несколько факторов неэффективности:
- Неправильное соотношение внутреннего объёма (Vi): Встроенная степень сжатия компрессора не соответствовала типичным условиям эксплуатации установки, что приводило к ненужным затратам энергии на сжатие.
- Низкая эффективность при частичной нагрузке: Традиционная система управления с золотниковым клапаном снижала производительность компрессора, но при этом по-прежнему требовала значительного потребления энергии.
- Ограничения по давлению на выходе: Ограничения по рабочему давлению, связанные со смазкой и отделением масла, негативно сказались на эффективности работы системы.
- КПД двигателя: Старые двигатели компрессоров отличались более низким КПД по сравнению с новыми моделями с повышенным КПД.
Предлагаемое усовершенствование заключалось в установке более подходящего агрегата первичного компрессора с соответствующим соотношением внутренних объемов, улучшенным управлением производительностью и двигателем с более высоким КПД.
Для оптимизации работы при частичной нагрузке также было рассмотрено использование частотно-регулируемого привода (ЧРП).
Важный вывод заключается в том, что при выборе компрессора следует ориентироваться на фактическую потребность в охлаждении и рабочее давление, а не полагаться исключительно на мощность в лошадиных силах или номинальную холодопроизводительность. Любые изменения частоты вращения компрессора или давления на выходе также должны оставаться в пределах эксплуатационных ограничений, установленных производителем.
Сократить ненужную работу вентилятора испарителя
Вентиляторы испарителя обеспечивают циркуляцию воздуха через охлаждающие змеевики для поддержания температуры в холодильных помещениях. Однако не всегда требуется их непрерывная работа на высокой скорости.
На другой пивоварне многие вентиляторы испарителей работали на полной скорости, за исключением циклов размораживания. Хотя некоторые агрегаты были оснащены двухскоростными двигателями, большинство из них не было настроено на автоматическую регулировку скорости.
Предлагаемое решение заключалось в подключении оставшихся змеевиков испарителя к системе ПЛК установки и внедрении режима автоматического циклического включения вентиляторов или двухскоростного управления.
Дополнительные датчики температуры могли бы помочь системе управления определять, когда требуется полный расход воздуха, а когда достаточно работы вентилятора на пониженной мощности.
Такой подход позволяет снизить потребление электроэнергии вентиляторами и одновременно ограничить выделение тепла двигателями вентиляторов внутри холодильных камер.
Система управления вентиляторами должна обеспечивать надлежащую циркуляцию воздуха и равномерность температуры. Поэтому режим работы должен соответствовать конструкции испарителя и требованиям к хранению.
Улучшение синхронизации работы вентилятора конденсатора и насоса
Испарительные конденсаторы отводят тепло из холодильной системы с помощью циркуляции воды и воздушного потока. Их производительность зависит от того, насколько эффективно взаимодействуют вентиляторы и насосы.
На одном пивоваренном заводе было установлено четыре испарительных конденсатора, но только на одном из них применялось управление вентилятором с регулируемой скоростью. Сочетание циклической работы вентилятора с фиксированной скоростью и работы с частотно-регулируемым приводом (ЧРП) затрудняло координацию общей стратегии управления.
В существующей последовательности запуска двигатели вентиляторов запускались раньше водяных насосов, что приводило к периодам работы конденсатора всухую и неэффективному отводу тепла.
Предлагаемые улучшения включали:
- Установка частотно-регулируемых приводов на оставшиеся вентиляторы конденсатора.
- Синхронизация скорости вращения вентиляторов с работой водяного насоса.
- Усовершенствование последовательности запуска и остановки для обеспечения надлежащей работы в условиях влажной среды.
- Регулировка производительности конденсатора в соответствии с фактической потребностью в отводе тепла.
- Использование температуры влажного термометра окружающей среды в качестве эталона для регулирования работы конденсатора.
Скоординированная стратегия позволяет вентиляторам конденсатора и насосам более адекватно реагировать на изменяющиеся условия эксплуатации.
Также важно соблюдать баланс между потреблением электроэнергии конденсатором и мощностью компрессора. Увеличение скорости вращения вентиляторов может снизить давление в конденсаторе, однако чрезмерная работа вентиляторов может нивелировать часть полученной в результате экономии энергии компрессора.
Цель состоит в том, чтобы снизить общее энергопотребление холодильная установка, а не просто запускать отдельные компоненты с минимальными или максимальными настройками.
Более эффективный подход к проектированию систем охлаждения пивоваренных заводов
Эти примеры показывают, что эффективность холодильных систем зависит от взаимодействия компрессоров, испарителей, конденсаторов, насосов, вентиляторов и систем управления.
Для действующих пивоваренных заводов анализ эксплуатационных данных и выявление неэффективных комбинаций оборудования может помочь определить приоритеты в области модернизации. В зависимости от состояния установки корректировка системы управления компрессорами, режима работы вентиляторов или последовательности работы конденсаторов может дать положительный эффект без необходимости замены всей холодильной системы.
При реализации новых проектов по строительству пивоваренных заводов эти требования следует учитывать на начальном этапе планирования оборудования.
Компания «Тяньтай» занимается производством пивоваренного оборудования и реализацией проектов по строительству пивоваренных заводов «под ключ». При проектировании пивоваренного завода требования к системам охлаждения необходимо согласовывать с варочным цехом, бродильными чанами, системой подачи холодной воды и другими вспомогательными инженерными сетями.
Учет совместимости оборудования, потребности в охлаждении и схем управления на начальном этапе помогает создать холодильную систему, обеспечивающую стабильное производство и приемлемые эксплуатационные расходы.
