4.1. Экономика

4.1.1. Затраты на производстве сжатого воздуха

4.1.1.1. Общие сведения

     Электроэнергия — преобладающий вид энергии, используемый практически во всех промышленных установках по производству сжатого воздуха. Многие компрессорные установки предлагают значительные,зачастую неиспользуемые, возможности экономии энергии, снижения давления, уменьшения утечек и оптимизации работы за счет правильного выбора системы управления и регулирования.

     Планирование новых инвестиций основано на составлении долгосрочных прогнозов, учитывающих развитие новых ситуаций и требования, которые могут предъявляться к установке в будущем. Типичным примером служат требования к охране окружающей среды, энергосбережение, возрастающие требования к качеству сжатого воздуха, предъявляемые производством, и будущие инвестиции в производство.

190.png     Все большее значение приобретает оптимизация работы компрессоров, особенно это касается крупномасштабного производства, зависящего от сжатого воздуха. Промышленность не стоит на месте, а, находясь в постоянном движении, вызывает изменения в самом производстве, при этом меняются условия работы компрессоров. Поэтому важно, чтобы снабжение сжатым воздухом учитывало не только потребности текущего момента, но и перспективы будущего развития. Опыт показывает, что многофакторный и беспристрастный анализ эксплуатации почти в каждом случае приводит к улучшению экономических показателей.

    Затраты на производство энергии, бесспорно, являются решающим фактором при расчете общей экономичности установки. Поэтому особое значение приобретает направленный поиск технических решений, соответствующих не только требованиям к производительности и качеству сжатого воздуха, но также и требованиям к эффективности использования энергии. Дополнительные расходы, связанные с приобретением компрессоров и другого оборудования, со временем будут рассматриваться как выгодное вложение капитала.

     Так как расходы на энергию часто составляют почти 80% всех затрат, особое значение приобретает выбор системы регулирования. Различия между системами регулирования зачастую важнее различий между типами компрессоров. В идиальном случае полная производительность компрессора должна полностью соответствовать показателю потребления сжатого воздуха. Данный подход часто применяется с собственными системами управления и регулирования, но дополнительное оборудование, которое позволяет одновременно управлять работой,в то числе и других компрессоров установки, будет способствовать улучшению экономических показателей всей установки.

     Регулирование частоты вращения применяется сегодня чаще: ведь фактически потребление энергии пропорционально скорости вращения и производительности. Тщательный выбор регулирующей аппаратуры для соответствия производительности потреблению — залог хороших результатов.

     Если ночные часы и выходные дни потребление сжатого воздуха незначительно, то лучше установить небольшой компрессор, который покроет эту потребность. Если же по каким-либо причинам возникла потребность в другом рабочем давлении, следует провести анализ возникшей потребности и определить, следует ли подавать сжатый воздух из одного компрессорного центра или разделить сеть сжатого воздуха на участки с различными давлениями. Вопросом для рассмотрения может также стать секционирование сети, что позволит останавливать работу определенных участков сети в ночные часы и в выходные дни и тем самым уменьшить расход сжатого воздуха, или когда потребуется определить затраты по участкам, основываясь на показателях расхода сжатого воздуха.

4.1.1.2. Структура затрат

191.png

Капитальные затраты представляют собой постоянные затраты, включающие в себя   цену приобретенного оборудования, расходы на строительство, монтаж и страхование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

     Капитальные затраты, как часть общих расходов, отчасти связаны с выбором качества сжатого воздуха и отчасти с амортизационным периодом и расчетной процентной ставкой. Величина расходов на энергию связана с количеством часов работы в год, степенью использования и ценой энергии и т. д. Некоторые расходы, на приобретение, например, оборудования для рекуперации тепловой энергии, означают получение прямой прибыли в виде уменьшения эксплуатационных расходов и расходов на техническое обслуживание.

4.2. Возможности энергосбережения

4.2.1. Потребление энергии

    При проведении расчетов важно учитывать полное потребление энергии. Нужно учитывать все потребители энергии, которыми оснащена машина, например всасывающие фильтры, вентиляторы и насосы.

195.png

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

       При анализе различных вариантов капитальных затрат особенно важно использовать сравнимые величины. Поэтому нужно убедиться в том, что все величины указываются в соответствии с международными правилами, например, установленными в ISO 1217. изд.3, дополнение С-1996.

4.2.2. Рабочее давление

     Рабочее давление напрямую определяет потребление энергии. Высокое давление означает большее потребление энергии. Увеличение рабочего давления для компенсации падения к снижению экономичности эксплуатации.

    Несмотря на это, повышение давления является самым распространенным способом и применяется в таких случаях, когда, например, падение давления вызвано слишком малым диаметром трубопроводной системы или засорением фильтров. Так, повышение давления на 1 бар влечет за собой рост потребления энергии примерно на 6%. В установке с несколькими фильтрами, особенно, если они продолжительное время работали без замены, падение давления может быть значительным и потому очень дорогостоящим.

196.png

197.png

Многие установки не позволяют значительно снизить давление, но, используя современную регулирующую аппаратуру, вполне реально понизить давление на 0,5 бар. Это означает экономию, возможно, нескольких процентов; вроде бы небольшая экономия, но если учесть, что общий кпд установки увеличится в такой ж степени, то преимущества понижения давления становится очевидным.

4.2.3. Потребление воздуха 

     Анализ повседневной работы компрессора и использования сжатого воздуха, помогает найти решение, позволяющее загружать систему сжатого воздуха более равномерно и, следовательно, не допустить увеличения производства сжатого воздуха, а значит, и снизить эксплуатационные расходы.

198.png Непроизводительный расход сжатого воздуха, обычно происходящий из-за утечки, износа оборудования, не приспособленного к использованию сжатого воздуха технологического процесса или неправильного использования сжатого воздуха, надежно устраняется путем повышения информированности. Для снижения расхода сжатого воздуха в ночные часы и в выходные дни можно использовать разделение вентилями системы сжатого воздуха на участки. Большинство установок предусматривает некоторую утечку сжатого воздуха, которая представляет собой чистый убыток и поэтому должна быть минимизирована. Часто утечка составляет 10-15% производимого сжатого воздуха, а иногда и больше. Утечка находится в зависимости от рабочего давления. Поэтому для уменьшения утечки применяются такие способы, как ремонт негерметичного оборудования и снижение рабочего давления, например в ночные часы. 

199.png

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

      Снижение давления всего лишь на 0,3 бар уменьшает утечку на 4%. Если утечка в установке производительностью 100м3/мин составляет 12%, то снижение давления на 0,3 бар позволит экономить примерно 3кВтхч, что равно потреблению электроэнергии обычным домом с электрическим обогревом. Потребление сжатого воздуха машинами и оборудованием с увеличением рабочего давления также растет.

4.2.4. Способ регулирования

     При использовании современной системы управления центральная компрессорная установка может оптимально работать в различных эксплуатационных режимах при одновременном повышении ее безопасности и надежности.

200.pngВыбор оптимального способа регулирования позволяет подавать меньшее количество энергии благодаря снижению рабочего давления, и одновременно степень использования каждой машины в установке оптимизируется. В то же время надежность всей установки возрастает, уменьшается риск непланового простоя. Кроме того, управление с центральной компрессорной установки позволяет программировать автоматическое снижение давления во всей системе, например в ночные часы и в выходные дни.

      Поскольку потребление сжатого воздуха бывает постоянным, особое значение приобретает гибкость компрессорной установки, например, чтобы в ней использовались компрессоры с разной производительностью и электродвигатели с регулируемой скоростью. Компрессоры разумно выбранной конструкции могут работать с регулируемой скоростью вращения. Для этой цели особенно проходят винтовые компрессоры, так как их производительность и потребление энергии фактически пропорциональны скорости.

4.2.5. Качество сжатого воздуха

     Высокое качество сжатого воздуха означает снижение необходимости в техническом обслуживании, повышение надежности работы пневматического оборудования, системы управления и контрольно-измерительных приборов и в то же время — уменьшение износа машин с пневматическим приводом.

     Если в систему сжатого воздуха с самого начала подается сухой воздух, установка будет дешевле и проще, так как не требуется оснащение трубопроводной системы влагоотдилителем и S-образными коленами. Когда производится сухой воздух, удаление конденсата не требуется, а следовательно, не требуется стравливать воздух в атмосферу. В трубопроводной системе не требуется также устраивать дренаж конденсата, что означает удешевление монтажа и технического обслуживания. Наилучшие экономические показатели можно получить при установке центрального осушителя сжатого воздуха. Децентрализованная обработка воздуха с размещением в системе нескольких более мелких блоков обходится дороже и усложняет техническое обслуживание.

     Обычно считается, что снижение расходов на монтаж и техническое обслуживание покрывают затраты на оборудование для осушения сжатого воздуха. Рентабельность очень высока, даже когда приходится дополнять существующие установки осушающим оборудованием.

201.pngУстановка маслоотделителя или оборудования для очистки конденсата для безмасляных компрессоров не требуется. В то же время обычно не требуется магистральные фильтры, а следовательно, отпадают расходы на их замену. В таких компрессорах не нужно компенсировать падение давления в фильтрах, и поэтому рабочее давление компрессора может быть уменьшено, что еще больше улучшает экономические показатели эксплуатации установки.

4.2.6. Рекуперация тепловой энергии

     Если в производственных помещениях или в технологическом процессе для любого вида нагрева используется электроэнергия используется электроэнергия, газ или нефтепродукты, то следует рассмотреть возможность полной или частичной замены данных энергоносителей дополнительной энергией, производимой компрессорной установкой. Решающими факторами являются величина затрат на производство добавочной энергии в 1 кВт.ч, степень ее использования и величина необходимых дополнительных капиталовложений. Срок окупаемости спланированных инвестиций в рекуперацию тепловой энергии зачастую составляет всего от 1 до 3 лет. Более 90% подаваемой в компрессор энергии может быть рекуперировано в виде дорогостоящего тепла. Температурный уровень рекуперированной энергии определяет возможные области ее применения и тем самым ее цену.

     Максимальная эффективность обычно достигается в установках с водяным охлаждением, которые позволяют подавать охлаждающую воду от компрессорной установки к установке непрерывного нагрева, например к обратному контуру отопительного котла. Тогда добавочная энергия может эффективно использоваться круглый год. Компрессоры различной конструкции создают разные предпосылки. В ситуациях, когда большие тепловые потоки нужно транспортировать на большие расстояния до места использования, при небольшом потреблении тепла или потреблении, изменяющимся в течении года, можно рассмотреть возможность продажи рекуперированной тепловой энергии.

4.2.7. Техническое обслуживание

202.pngКак и любое оборудование, компрессорная установка требует технического обслуживания.

Однако стоимость технического обслуживания мала о сравнению с другими затратами и благодаря проведению плановых мероприятий может быть еще уменьшена. Выбор уровня технического обслуживания определяется надежностью установки и тем, как она работает.



      Техническое обслуживание составляет самую малую часть общих расходов на установку. В большой степени это связано с тем, как была спроектирована установка, и с выбором компрессора и вспомогательного оборудования.

      Эти расходы можно снизить, объединяя контроль с другими функциями при использовании оборудования для полностью автоматизированной работы и контроля центральной компрессорной установки. На общий бюджет технического обслуживания воздействуют следующие факторы:

203.png

 

 

 

 

 

   

      Ежегодно расходы на техническое обслуживание составляют в среднем 5-10% всех капиталовложений в машину.

4.2.7.1. Планирование технического обслуживания

     Правильно спланированное техническое обслуживание позволяет прогнозировать расходы и продлить срок службы машины и вспомогательного оборудования. Одновременно расходы на устранение мелких неполадок уменьшаются, сокращаются простои оборудования.

     Машины все в большей степени оснащаются приборами для диагностической проверки, в которых используются последние достижения электроники. Это означает оптимальное использование компонентов, а замена производится только тогда, когда она действительно необходима. Необходимость в проведении ремонта выявляется на ранней стадии, пока не требуется крупный ремонт. Это позволяет избежать последующей поломки и простоя оборудования.

     Если работы будет выполнять сервисный персонал поставщика с использвонием фирменных запчастей, то можно ожидать соответствия машины к вас будет возможность внедрять новшества, основанные на самых последних разработках. Помощь в техническом обслуживании оказывают специалисты, прошедшие специальное обучение и отвечающие за подготовку ремонтного персонала пользователя. Ежедневные осмотры следует проводить самостоятельно, силами собственного квалифицированного персонала так как именно человек увидит и услышит то, что не смогут обнаружить контрольно-измерительные приборы.

204.png













4.2.7.2. Вспомогательное оборудование

     Установку легко расширять с помощью многочисленного вспомогательного оборудования, например, если требуется повысить качество сжатого воздуха или контролировать работу системы. Однако вспомогательное оборудование тоже нуждается в обслуживании и требует расходов на техническое обслуживание, например, замена фильтров, адсорбента и хладагента, адаптация к другому оборудованию и обучение персонала.

     Кроме того, существуют вторичные расходы на техническое обслуживание, такие, как расходы на распределительную сеть и производственное оборудование, на которые влияет на качество сжатого воздуха, расходы на масло и кассеты фильтров. Все эти расходы должны учитываться в расчетах, на основании которых впоследствии принимаются решения об инвестициях.

4.3. Прочие экономические факторы

4.3.1. Общие сведения

     Любому изделию, материалу или услуге можно дать систематическое описание и провести анализ ( даже упрощенный), прибегнув к так называемому методу LCA- анализа жизненного цикла (Life Cycle Analysis). Метод LCA позволяет провести анализ всех этапов жизненного цикла изделия. При этом в расчет принимается все — от выбора сырья до конечного удаления отходов.

     Анализ часто используется для сравнения различных вариантов, например изделий с равноценными функциями. Результат в основном служит в качестве руководства при решении вопросов, касающихся технологических процессов или конструкции изделия. LCA может также использоваться компаниями в переписке с субподрядчиками, клиентами или властями для описания характеристик продукции компаний.

     Результаты, полученные из анализа жизненного цикла, в первую очередь служат основанием для принятия решений в работе по минимизации воздействия изделия на окружающую среду. Однако LCA не дает ответа на все вопросы, и поэтому следует особое внимание уделять таким аспектам, как качество и имеющаяся технология, что позволит обеспечить подготовку необходимых материалов.

4.3.2. Издержки за срок службы

     Вычисление LCC — издержек за срок службы (Life Cycle Cost, англ.) все чаще используется как инструмент для оценки различных вариантов инвестиций. В вычислении LCC учитываются объединенные издержки, относящиеся к изделию, за определенный период, т. е. Капитальные затраты, эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание.

    Применение расчета издержек LCC основано на проекте установки или показателях, относящихся к работающей установке, что впоследствии позволяет определить уровень требований к новой установке. Однако нужно указать, что с точки зрения будущих издержек расчет LCC часто выступает в роли только предположения, в нем много ограничений, поскольку он основан на сегодняшнем уровне знаний о состоянии установки и изменениях цен на энергию.

    Нельзя упускать из виду «нематериальные» величины, которые могут оказаться очень важными, например, безопасность производства и издержки будущих периодов.

    Для выполнения расчета LCC требуется знания и, предпочтительно, опыт эксплуатации установок по производству сжатого воздуха. Покупатель может получить наилучшие результаты, только если он будет обращаться за консультациями к продавцу. Основными вопросами должны быть, например, факторы, влияющие на различные варианты инвестиций, такие, как качество продукции, безопасность производства, потребность в будущих инвестициях, техническое обслуживание производственного оборудования и распределительной сети, охрана окружающей среды, качество конечной продукции, оценка риска простоев и возникновения брака. В этом контексте нельзя забывать и о таком термине, как LCP — прибыль за срок службы (Life Cycle Prifit, англ.), т. е. Прибыль, которую можно получить благодаря, например, рекуперации тепловой энергии и сокращению брака.

210.pngПри определении затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание нужно также учитывать ожидаемое состояние оборудования по истечении расчетного периода: следует ли оборудование рассматривать как израсходованное или оно подлежит восстановлению до первоначального состояния.

Кроме того, расчетная модель должна быть адаптирована к типу компрессора. Приведенный ниже пример (см. рис. 4:15, рис. 4:14) может служить моделью экономического расчета компрессорной установки с рекуперацией тепловой энергии и без рекуперации.

211.png

212.png