Энергоэффективность на стационарных гидравлических установках
Политика Германии и других стран мира в области энергетики в последнее десятилетие приобретает все большее значение. Преобразование энергетики в Германии имеет цель - сократить выброс углекислого газа. Основной способ решения этой задачи – снизить потребление энергии путем повышения эффективности ее использования. Повышение эффективности энергопотребления в промышленном секторе имеет огромное влияние на расход энергии в Германии. Доля индустриального сектора - примерно 30% от всего энергопотребления Германии в 2017 году.
Рациональное использование электроэнергии, повышение эффективности потребления энергии играет важную роль не только в деле защиты климата, но и соответствует экологическим пожеланием людей, а также имеет серьезное значение для пользователей гидравлических установок. Эффективность гидравлических установок можно повысить, не изменяя потребляемую мощность. С другой стороны, увеличение энергоэффективности может привести к уменьшению потребляемой мощности. Таким образом, возможно сокращение производственных затрат благодаря уменьшению электропотребления.
Прежде всего, в стационарной гидравлике при закупке установок расходы на амортизацию часто играют не значительную роль или вообще никакой. Намного отчетливее видны для заказчика затраты на покупку – они сравнимы и очевидны. Такая философия для пользователя гидравлических установок экономически не выгодна. Для принятия решения инвестировать во что-либо должны быть проанализированы общие затраты при использовании (Total Cost of Ownership, TCO). При анализе ТСО насосной системы затраты на энергию, например, могут составлять до 80%. Затраты на покупку в этом примере составляют только 10% от всех затрат.
Из-за отсутствия концепции ТСО со стороны заказчика - первичная цель производителя агрегатов, предложить гидравлические установки по приемлемой закупочной цене. Хотя эти установки выполняют функциональные требования заказчика, все же на поверку оказывается, при более точном анализе системы, что они являются высокозатратными агрегатами. Как правило, на каждый гидравлический агрегат не
устанавливают отдельные ваттметры. Таким образом, тяжело собирать данные по энергоэффективности с каждого отдельного агрегата с одинаковым режимом работы, от нескольких потребителей энергии, т.е. гидравлических установок.
И все же, пользователь установки может провести простой тест и проверить, имеет ли гидравлическая установка потенциал для повышения энергоэффективности:
- Часто ли поднимается температура масла выше 60?С в баке?
- Имеются ли в гидравлической установке определенные клапаны, которые нагреваются гораздо сильнее остальных?
- Часто ли перемещаются отрицательные / тяговые нагрузки (направление нагрузки действует в направлении движения)?
- Закреплены ли отдельные элементы? (дроссели, регуляторы расхода, пропорциональные клапаны)?
- Обеспечиваются ли от одного насоса несколько потребителей?
Если ответ на один или несколько вопросов будет «да», то анализ системы можно похвалить. Не редко имеет место избыточные значения расхода или давления либо сразу двух показателей. Например, выбор насоса с завышенным значением расхода жидкости, который не требуется в данном случае. Для регулируемого насоса это означает работу с уменьшенным углом поворота регулирующего диска. Согласно рис. №1 80% КПД насоса достигается только при угле поворота от 60 до 70%. Если угол поворота ниже 20%, то КПД становится менее 50%, так что потерянная мощность выше, чем полезная гидравлическая мощность.
Диаграмма зависимости КПД насоса от угла наклона регулировочного диска (Рис. 1)
Другой пример – система с регулированием объемного потока дросселем с электроуправлением на постоянном токе. Избыточный объемный поток сбрасывается в резервуар через предохранительный клапан. Мощность, затраченная на разгрузку, преобразуется в 100% теряемую мощность. Как правило, замена отдельного клапана не приводит к увеличению энергоэффективности. Вместо этого, следует комплексно переработать гидравлическую систему.
Примером для анализа энергоэффективности может служить гидравлическая установка тестовой лаборатории фирмы Бертрандт Инжинербюро GmbH Мюнхена. Центральный гидроагрегат имеет мощность около 130 кВт. Регулируемый насос обеспечивает энергией несколько испытательных стендов с постоянным давлением около 260 бар. Объемный поток настраивается в зависимости от выбранных испытательных стендов и программ. Испытательные стенды состоят из распределительных блоков с сервоцилиндрами. Во время работы этих испытательных стендов можно увидеть, что при давлении системы от 260 бар и при объемном потоке от 90 л/мин, гидравлическая мощность составляет 37 кВт (для сравнения изображение №2). Далее минимальное давление в системе, было установлено ручным регулированием настроечного клапана. Испытательные стенды могли бы также без проблем использоваться с давлением системы от 150 бар. Уменьшение давления может привести также к снижению гидравлической мощности на 22 квт.
Анализ энергоэффективности (Рис. 2)
Из этого создается повышение энергоэффективности до 40%. Сэкономленная энергия для этого режима при не полной загрузке составляет 120.000 кВт в год. Поскольку во время анализа эксплуатируются не все испытательные стенды, то потенциал экономии отчетливо увеличивается. Наряду с экономией энергии уменьшается также термическая нагрузка на масло, а также и нагрузка от давления на все компоненты системы.
*Ретрофит, также Ретрофиттинг — Модернизация, предусматривающая добавление новой технологии или её свойств к более старым системам.
