MAPE_12-predavanje_2014-ho

1Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T

PredmetMjerenjeianalizapotronjeenergije"

Prof.dr.sc.eljkoTomiMr.sc.BorisSui

Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T

Rasporedpredavanja 13.predavanje

Redovitopredavanjeje29.svibnja2014.u11:15satiudvoraniD251

3.auditornavjeba 26.svibnja2014.u15:15 satiudvoraniD251

4.laboratorijskavjeba: 1923.05. Utorak 1618 Srijeda 1618 etvrtak 1618

ZI: 2.lipanju15:00ili5.lipanju11:00


Energetskisustavizaproizvodnjutoplinskeenergije


Energetskisustavizaproizvodnjuelektrineitoplinskeenergije

ENERGETSKISUSTAVISPARNIMPROCESOM Gorivo:

fosilno(ugljen,loivoulje,prirodniplin), nuklearno(U235,Pu239)

ENERGETSKISUSTAVISTURBINSKIMPROCESOM Gorivo:

plin(prirodni,ukapljeni,sintetski,rafinerijski,koksni,bioplin) naftnidestilati

KOMBINIRANIENERGETSKISUSTAVI Gorivo:

plin(prirodni,ukapljeni,sintetski,rafinerijski,koksni,bioplin) naftnidestilati

KOGENERACIJSKIENERGETSKISUSTAVI Parnoturbinskikogeneracijskisustav Plinskoturbinskikogeneracijskisustav Motornikogeneracijskisustav Kogeneracijskisustavsgorivimelijama Kogeneracijskisustavsmagnetohidrodinamskim (MHD)generatorom(sustavu

razvoju)

4


KOTLOVI GENERATORIPARE


Kotlovi - generatori pare


Generatoripare(parnikotlovi) Generatoripare(parnikotlovi) energetskiureajiza

proizvodnjuvodenepareodreenogatlakaitemperature,kojasluikaoradnifluidzapogonparnihstrojeva(turbina)ilizaprijenostoplinskeenergije.

Parnikotao(generatorpare) jeureajukomesedobija paratlakaveegodatmosferskogkoritenjem: kemijskeenergijefosilnihgoriva nuklearneenergije(PrirodniizotopU235,umjetniU233,Pu239)

elektrineenergije otpadnetoplineindustrijskotehnolokihprocesa

Dananjimkonstrukcijamaprimjerenijijenazivgeneratoripareumjestoparnikotlovi.

7 Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T

Izgledkotlovskog postrojenjasindirektnimgrijanjemnuklearnimreaktorom

8


Kotlovi Kotao jeureajkojipretvarakemijskuenergijugorivaukorisnutoplinskuenergiju.

Naizlazukotlatipinajepara (zasienailipregrijana),vrelavodailitoplinskifluidpoputmineralnogulja.

Postojivierazliitihvrstakotlova,amogusepodijelitiudvijeosnovnegrupe: Kotaosvodomucijevima,gdjesevodanalaziucijevimaaplamenivruiplinovisagorijevanjaprolazeokonjih

Plamenocijevni ilioklopljenikotao,gdjeplinovisagorijevanjaprolazekrozplamenikucijevinakontogaulazeusustavcijeviuronjenuvoduunutaroklopa.


VODOCIJEVNIKOTAO

10


Plamenocijevni ilioklopljenikotao


Kotlovi

Veinakotlovaimakomoruzaspaljivanjegdjeseveinatoplineprenosiizravnosplamenazraenjemimalokonvekcijom.

Nakomoruzaspaljivanjenastavljajuseprolazizavreleplinovegdjese toplinaprenosiprimarnokonvekcijom.

Dvijetreinetoplineprenoseseukomori,apreostalatreinauprolazimazavreleplinove.

12


Shemageneratorapare


PODJELAGENERATORAPARE Premasmjetaju nainuugradnje:

pokretni(brodski,lokomotivni), stacionarni.

Premanamjeni: energetski, industrijski, toplifikacijski, glavni(brodskipogonski), pomoni(brodski).

Premavrstigorivainainuizgaranja: zaizgaranjekrutihgorivananepominimreetkama, zaizgaranjekrutihgorivanamehanikim(pominim)reetkama, zaizgaranjeraznihotpadnihgorivihtvari(komunalniotpad,biomasa), zaizgaranjekrutoggorivauletu(ugljenapraina), zaizgaranjetekueggoriva, zaizgaranjeplinovitagoriva, zakombiniranoizgaranjevievrstagoriva, zaizgaranjegorivaufluidiziranomesloju, zakoritenjeotpadnetoplinedimnihplinovaizplinskihturbinaimotora(utilizacijskigeneratori

pare). Premavrsticirkulacije:

sprirodnomcirkulacijom sprisilnomcirkulacijom optonacirkulacija(LaMont) pritonacirkulacija(Benson,Sulzer,Ramzin)

14


OSNOVNEKARAKTERISTIKEGENERATORAPARE

Tlak: dozvoljeni(maksimalni)tlak

proraunvrstoetlanihdijelova tlakotvaranjasigurnosnihventila

radni(normalni)tlak izlaznitlak(tlakparenaizlazuizpregrijaa)

Kapacitet,[t/h,kg/s,MW]: maksimalni(100%) normalni(80%) minimalni(20 25%)

Temperaturaizlaznepare


GLAVNISASTAVNIDIJELOVIGENERATORAPARE Loite

Prostorukojemusezbivaizgaranje pretvorbakemijskeenergijegorivautoplinskuenergijudimnihplinova.

Veliinaioblikloitaoviseokapacitetugeneratorapare,vrstigorivatenainuizgaranja. Loitejeobloenoekranskim(isparivakim)cijevimanakojeseprijelaztoplinevriuglavnom

zraenjem. Ogrjevnepovrine

Ispariva Ogrjevnepovrineukojimasezbivaisparivanje. Prijelaztoplinejezraenjemikonvekcijom.

Pregrija imeupregrija Ogrjevnepovrineukojimasevripregrijavanjeparenapotrebnuradnutemperaturu. Toplinskinajoptereenijidijelovigeneratorapare. Prijelaztoplinekonvekcijomizraenjemdimnihplinova.

Zagrija vode(ekonomajzer) Ogrjevnepovrineukojimasuvrizagrijavanjevodeprijeulazauparnibubanjodnosnouispariva

generatorapare. Izlaznatemperaturavodeizzagrijaa jenajee20do600Cispodtemperatureisparivanja. Kodspecijalnihizvedbimoeseunjimavritiidjelominoisparivanje(do25%). Prijelaztoplineuglavnomkonvekcijom,amalimdijelomzraenjemdimnihplinova.

Zagrija zraka Ogrjevnepovrineukojimasevrizagrijavanjezraka,putemdimnihplinova,prijeulaskauloite. Najeesutozadnjeogrjevnepovrine,odnosnonaizlaznomedijeludimnihplinovaizgeneratora

pare.

16


GLAVNISASTAVNIDIJELOVIGENERATORAPARE

Tlanidijelovigeneratorapare Dijeloviukojimasanalaziradnimedij(voda,para)podtlakomkojije

veiodatmosferskoga: parniivodenibubnjevi, komore, dijeloviisparivaa,pregrijaa,meupregrijaa,zagrijaa vode sabirniciisl.

Armaturageneratorapare Sustavzakontroluiautomatskuregulaciju Nosivaelinakonstrukcija Pomoniureaji

Sustavzapripremunapojne vode Sustavzanapajanjegeneratorapare Sustavzaodvodiproiavanjedimnihplinova Sustavzaodvodljakeipepela


KotlovskopostrojenjeParnikotaosapomonimsistemimainikotlovskopostrojenje:

Sistemzatransportipripremugoriva Sistemzapripremunapojne vode Sistemzanapajanjekotla Sistemzaodvodpepelailjake Sistemzadovodipripremuzrakazasagorijevanje Sistemzapreiavanjeiodvoddimnihgasova Sistemazaautomatskuregulacijureimaradapostrojenjaucjelini

18


GORIVA

Dabisenekatvaropenitomoglasmatratigorivomtrebajubitiudovoljenisljedeiosnovnipreduvjeti: daseprilikomizgaranjaoslobaatoplina; dasunaraspolaganjudovoljnekoliine; dajeomoguenaeksploatacija; daimaprihvatljivucijenu.

Gorivoikisikizzraka stupajuukemijskureakciju oslobaasevelikakoliinatopline toplinaseprekosistemaogrjevnihpovrinapredajeprijemnikutopline(radnomfluidu)


PODJELAGORIVA Premaagregatnomestanju:

krutagoriva; tekuagoriva; plinovitagoriva.

Premapostanku(porijeklu): prirodnagoriva

prirodnakruta:drvo,treset,ugljen,uljnikriljci;biomasa prirodnatekua:nafta; prirodnaplinovita:prirodniplin,bioplin.

umjetnagoriva umjetnakruta:koks,briketi; umjetnatekua:loivoulje,dizelskogorivo,petrolej,benzinitd.; umjetnaplinovita:koksni plin,rafinerijskiplin,grotleni plin,bioplin,sintetskiplin.

20


SASTAVGORIVA Krutaitekuagorivasesastojeuosnovioddvadijela:

gorivamaterija; negoriva(balastnamaterija):pepeoivoda.

Sastojcigoriva: Ugljik(C) Vodik(H) Kisik(O) Duik(N) Sumpor(S) Pepeo(A) Voda(W)

Sastavgorivaobziromnastanjeanaliziranemase: mC+mH+mO+mN+mS+mA+mW=1

Plinovitagorivasusmjesegorivihinegorivihplinova(zavisnoodvrsteiporijekla):metan(CH4),etan(C2H6),propan(C3H8),butan(C4H10),sumporovodik(H2S),ugljikmonoksid(CO),ugljikdioksid(CO2)idr.


TOPLINSKAVRIJEDNOSTGORIVA Toplinskavrijednostgorivapredstavljakoliinutoplinekojase

razvijapripotpunomeizgaranjujedinicekoliinegoriva;(kJ/kg),(kJ/mn3);

Gornjatoplinskavrijednostgoriva(Hg)jekoliinatoplinekojaseoslobaapotpunimizgaranjemjedinicekoliinegorivauuvjetimakadasenastalavodenaparaizdimnihplinovakondenziratekadasedimniplinoviohladenatemperaturuod00C.

Donjatoplinskavrijednostgoriva(Hd)razlikujeseodgornjetoplinskevrijednostizaveliinulatentnetoplineisparivanja(kondenzacije)vodenepareizdimnihplinova,kojanastajeizsadranevlageivodikaugorivu.

Toplinskavrijednostodreujese: laboratorijskipomoukalorimetra; analitikinabazisastavagoriva

22


IZGARANJE

Izgaranjefizikalno kemijski egzotermniproces. KOLIINAZRAKAZAIZGARANJE

Minimalna(teoretska)koliinakisikazaizgaranje Minimalna(teoretska)koliinazrakazaizgaranje StvarnakoliinazrakazaizgaranjeV=V

gdjejekoeficijentpretikazrakazaizgaranje(=Vz/Vz,min). Omjerdovedenemasezrakaistehiometrijski potrebnemase

zrakanazivamopretiakzraka Zavisnostovrstigorivainainuizgaranja

Ugljen 1,15 1,5 Drvo 1,3 1,5 Tekuegorivo 1,03 1,2 Plinovitogorivo 1,01 1,1


KONTROLAPROCESAIZGARANJA Kontrolaprocesaizgaranjavrisesciljemdaseutvrdidali

seizgaranjevriuznajpovoljniji(optimalan)pretiakzraka. Premalipreakzraka()izgaranjenepotpunoemisijaCOgubici

zbognepotpunaizgaranjamanjauinkovitost. Prevelikipreakzraka()veakoliinaizlaznihdimnih

plinovaveigubiciosjetnetoplineizlaznihdimnihplinova manjauinkovitost. Kontrolaizgaranjaprovodiseanalizomsastavaizlaznihdimnih

plinova Nabazipoznatihpodatakaosastavudimnihplinova(sadraju

CO2iO2udimnimplinovima)utvrujesekvalitetaizgaranjatenainpodeavanjauciljusmanjenjagubitaka.

Analizadimnihplinovavriseanalizatorimakojimogubiti: laboratorijskizapovremenamjerenja(Orsatov ureaj), procesnianalizatorizakontinuiranjamjerenja.

24


Gubicitoplineugeneratorupare Gubitaktoplinezbogpropadanjagorivakrozreetku:

Javljasekodgeneratorapareukojimaseizgaranjekrutoggoriva zbivanareetki(pominojilinepominoj);

Ovisiovrstigoriva,vrstiloitainainuizgaranja;


KONTROLAPROCESAIZGARANJA Koeficijentpretikazrakazaizgaranje()zavisiod:

vrstegoriva nainupripremegoriva veliineioblikagoriveestice udjelaisparljivihsastojaka temperaturezapaljenjagoriva brzineizgaranja temperaturezrakazaizgaranje tlakauloitu optereenjageneratorapare vrsteplamenika.


Ovisnostgubitkaosjetnetoplineizlaznihdimnihplinovaonjihovojtemperaturiipretikuzraka

zaizgaranje

32


Utjecajpretikazrakanagubitkeugeneratorupare


Kotlovi Veinakotlovauindustrijikoristisezaproizvodnjuzasienepareniskogisrednjegtlaka.

Pripravilnompogonu,svitipovimodernihkotlovasuvieilimanjejednakoefikasniupretvorbigorivauparu,vreluvoduilivrueulje.

Tablicaprikazujeoekivanetoplinskeefikasnostikojejemoguepostiizarazliitetipovekotla,temeljemgornjeogrjevnemoi(GOM)goriva.

34


Efikasnostkotlaprematipukotla(temeljemGOM)

35

Tip kotla Efikasnost, [%]Kondenzirajui 88 92Visokoefikasni modularni 80 82Oklopljeni kotao vrela voda 78 80Oklopljeni kotao para 75 77Povratni plamen 72 75Lijevano eljezo, sekcionirano 68 71Parogenerator 75 78Vodena cijev sa ekonomizatorom 75 78


Sustavindustrijskepare

36


Sustavindustrijskepare Sustaviindustrijskepareproizvodeidistribuirajutoplinsku

energijuuoblikupare,kojasepotomkoristizarazneprimjeneuproizvodnimprocesima.

Uprosjekusepreko40%ukupnoggorivapotroenoguindustrijikoristizaproizvodnjupare.

Paromsezagrijavajusirovineitretiranjupoluzavreniproizvodi.

Parajeizvorenergijezaopremu,kaoiizvortoplineimedijzaproizvodnjuelektrineenergije.

Mnogetvrtkemogupoboljatiperformansesustavaindustrijskeparepostavljanjemefikasnijihparnihstrojevaipodizanjemuinaparnihprocesa


Sustavindustrijskepare Moraserazmatraticjelokupnisustavindustrijskeparekakobi

seoptimiraloiskoritavanjeenergijeipostigleutedeutrokovima.

Tipiniparnisustavsastojiseodslijedeihpodsustava: Kotlovi Sustavdistribucijepare(toukljuujeregulacijskeventile,odvajae

kondenzata,izolaciju,itd.) Krajnjipotroaipare(toukljuujesustavregulacije,odvajae

kondenzata,izolaciju,itd.) Sustavpovratakondenzata(toukljuujecijevi,spremnike,izolaciju,

pumpe,itd.) Sustavmjerenja,praenjaiupravljanja

38


Sustavindustrijskepare


ANALIZAUINAKOTLA

40


Analizauinakotla Uinkotlaodnosisenasposobnostprijenosatopline

izgorivanavoduiparu (ilinekidrugifluid)uskladusapogonskimspecifikacijama.

Specifikacijeuinaukljuujupogonskikapacitet isvefaktorezapodeavanjetogkapaciteta: tlakpare, kvalitetuvodeukotlu, temperaturekotla, zrakukotluizranigubici, analizuizlaznihplinova, analizuiutroakgoriva.


Analizauinakotla Efikasnostkotla,kaonajvanijegpokazatelja

energetskoguinakotla,prikazujesekaopostotniomjertoplineapsorbiraneuvodikotlaienergijedopremljenekotlukrozgorivo.

Kotaojeuosnoviizmjenjivatoplineukojemsetoplinskaenergijaoslobaauprocesuizmjenetoplineproizvodasagorijevanjanacirkulirajuifluid.


Analizauinakotla


Analizauinakotla Energetskabilanca,primijenjenanakotaokrozistokanulinijudaje

slijedeujednadbu:

gdjeje: MG = protokgoriva,[kg/s] Hg = gornjaogrjevnamo,[kJ/kg] hG = entalpijagoriva,[kJ/kg] MA = protokzrakasagorijevanja,[kg/s] hA = entalpijazrakasagorijevanja,[kJ/kg] MIP = maseni protokizlaznihplinova,[kg/s] hIP = entalpijaizlaznihplinova,[kJ/kg] m = protokpare,[kg/s] h1 = entalpijapojne vode,[kJ/kg] h2 = entalpijapare,[kJ/kg] x = postotaktokapojne vodekojisegubikaoodmuljivanje,[] hKD = entalpijavodenaradnomtlakukotla,[kJ/kg] QC = gubicizraenja,[kJ/s]

cKDIPIPAAGGG QhmxhMhmhmxhMhMM 21)1(Hg

Voda

Odmuljivanje

Para

Gorivo

Zrak

Ispuni plinovi

Granica sustava

m, h2

m (1+x), h1

m x, hKD

mIP, hIP

mA, hA

mG, Hg

Gubitak zraenjem


Proraunefikasnostikotla Postojedvijepraktinemetodezaproraunefikasnostikotla:1. Izravnailiulaz/izlazmetoda2. Neizravnailimetodatoplinskihgubitaka

Mogusekoristitiobjemetode,aliopeprihvaenojemiljenjedaneizravnailimetodatoplinskihgubitakapruatonijerezultateupraksi.


ProraunefikasnostikotlaIzravna(ulaz/izlaz)metoda

Osnovniizrazizravneiliulaz/izlazmetodeje:

Ogranienja koritenja izravne metode su: Tonost mjeraa protoka pare Tonost teine goriva (vrsto gorivo) Kalorijska vrijednost goriva (tonost mjerenja) Entalpija pare i vode, koja ovisi o relevantnim

procesima i temperaturama.

dGK

gG

12K HM

mili H M

)h - h( m =

)h - h( = 12


ProraunefikasnostikotlaNeizravnametoda(metodatoplinskihgubitaka)

Neizravnametodaproraunavapojedinanegubitke,zbrajaihiodreujeefikasnostkotlaoduzimanjemukupnihgubitakaodukupneulazneprimarneenergije.

Koliinatopline(QG)sadranaugorivuseuvodiukotaoipretvarauslijedeetipoveenergije: Q1 =toplinskaenergijaprenesenanaprijamniktopline

(korisnatoplina),i

=6tipovatoplinskihgubitaka:

7

2iiQ


Proraunefikasnostikotla Q2 = toplinskigubiciispunihplinova; Q3 = toplinskigubiciuslijedkemijskinepotpunog

sagorijevanja; Q4 = toplinskigubiciuzrokovanimehaniki

nepotpunimsagorijevanjem; Q5 = toplinskigubicizbogzraenjapovrinekotla; Q6 = toplinskigubicizbogodstranjivanjapepela; Q7 = toplinskigubiciodmuljivanja


Proraunefikasnostikotla Efikasnostkotlasedefinira

7

i1 i 2

KG G

QQ

(izravna metoda) 1 (neizravna metoda)Q Q


Faktorikojiutjeunauinsustavazadistribucijupare

Tipinigubicisustavadistribucijeparesukakoslijedi: Ispustipare Toplinskigubicikrozizolaciju Gubitakkondenzata Gubitakotparka

Ovigubicisemogulakopratitiitrebajubitijedanodprioritetagospodarenjaenergijom.

Pravilnimodravanjemmogubitismanjeninaminimum.


Procjenagubitkatoplinekroz1mneizoliranecijeviovisnoopromjeruitemperaturicijevi


Mogunostizapoboljanjeuina Openito,mjerekojesemoguprimijenitinasustavdistribucije

pareisustavpovratakondenzatasutehnikijednostavneirelativnojeftine,inajeeimajuatraktivanperiodpovrata.

Mogueipreporuenemjereutedaenergijeusustavudistribucijeparesukakoslijedi: Poboljanjeizolacije Veipovratkondenzata Poboljanjeodvajanjakondenzata Saniranjemjestaisputanjapare Prilagoavanjecijevi Postavljanjerekuperatora toplinekondenzata Rekuperacijaotparkaizkondenzata

Osnovnoinajvanijepravilokadasegledakondenzatjeosiguravanjenajveegmoguegpovratakondenzataukotao.


UTJECAJNIFATORIEKONOMINOSTIPOGONA

Konstrukcijskaizvedbaenergetskihureaja,toutjeena: gubitkezbogosjetnetoplinekojaseisputauokolinuputemizlaznih

dimnihplinova, gubitkezbogodvoenjatoplineuokolinuzraenjemikonvekcijom. gubitkezbognepotpunaizgaranja.

Pogonskooptereenje,toutjeena: gubitkezbogosjetnetoplinekojaseisputauokolinuputemizlaznih

dimnihplinova, gubitkezbogodvoenjatoplineuokolinuzraenjemikonvekcijom. gubitkezbognepotpunaizgaranja.

Odravanjepogonskeispravnostienergetskihstrojeva,opremeiureaja,toutjeena: raznegubitkekojinastajuzbognjihovaneispravnastanja.

Reimradapogonskihstrojeva,toutjeena: ukupnupogonskuiskoristivost.


SUSTAVKOMPRIMIRANOGZRAKA

54

10


Sustavkomprimiranogzraka

70 90% komprimiranog zraka se gubi zrak se gubi u obliku neiskoritene topline, trenja, krivog koritenja i buke Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T

Koristi od gospodarenja sustavom Utede u elektrinoj energiji: 20 50% Smanjeno odravanje, smanjeno vrijeme van

upotrebe, poveana proizvodnja i poboljana kvaliteta proizvoda

56


KOMPRESORI

Kompresorisuradnistrojeviukojimasevripoveanjetlakaplinovitommedijuujednomiliviestupnjevakompresije,

Kompresoriseizvodekaovolumetrijski ikaodinamiki(turbo)strojevi,

Volumetrijskikompresoriseizvodetakodaradnommedijusmanjujuvolumen,kakobimupovealitlak.

Zasmanjivanjevolumenakoristiseklip,stapilirotirajuipotiskiva(kaoparvijaka,kaorotorskrilcimaitd.),


KOMPRESORI Radni medijmogu biti:

zrak, gorivi plinovi (zemni plin, gradski plin, koksni plin itd.), industrijski plinovi (kisik, duik, acetilen itd.), rashladni mediji za friidere (amonijak, sumporni dioksid, freon, frigen

itd.), smjese plinova za kemijsku industriju, vodena para.

Kompresoreprematlakudijelimo na: puhala,do2bar, kompresori,do50bar, visokotlanikompresori,do500bar, kompresorizanajvietlakove,preko500bar.

Posebne izvedbe koje spadaju u red kompresora su vakuum pumpe,kojima postiemo tlakove do 0.00013 bar pri evakuaciji zatvorenihvolumena.

Tome moramo jo pribrojiti cirkulacijske kompresore za potrebeplinovoda, koji rade pri visokim tlakovima, a sami vre vrlo maludodatnu kompresiju da bi se pokrili gubici strujanja u plinovodu.

58


Dva osnovna tipa kompresora

59

Tip kompresora

Volumetrijski

Stapni Rotorni

Dinamiki (turbo)

Centrifugalni Aksijalni

Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T 60

11


Visokotlani dvoradnikompresor s dva stupnja, hlaen vodom

Kompresor s vie stupnjeva


Visokotlani dvoradnikompresor s tri stupnja, hlaen vodom

Kompresor s pet stupnjeva



Glavane komponente u sustavu za komprimirani zrak

Ulazni filtri

Meuhladnjaci izmeu stupnjeva kompresije Krajnji hladnjaci

Suai zraka Odvajai kondenzata Spremnici

64


Industrijskisustavzakomprimiranizrak

65Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T 66

Uinkovitostkompresora Snagapredanakompresorumorapokrivatiradkompresijeigubitkestroja.

Gubicistrojasuuzrokovani:unutarnjimtrenjem,unutarnjimprijenosom, cjevovodimai ventilima.

12

Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T 22/05/2014

Racionalnaprimjenakomprimiranogzraka

Koliina i kvaliteta zraka

Potroai

Sustav

Vrstaregulacije

Izbor kompresora

Vrstaregulacije

Regulacijatlaka i protoka

ProputanjeVeliina spremnikaObrada zraka i suenjeOdravanje opreme

Nivo tlaka i pad tlaka

Regeneracija topline

Trokovi sustava

Opskrba korisnika


KoliinaikvalitetazrakaKoliina zraka:

- suma vrnih potreba svih potroaa- istovremenost pogona- gubici proputanja- pokrivanje vrne potronje akumulacijom

Kvaliteta zraka:- tlak i temperatura (visina i postojanost)- vlanost- prisustvo ulja- mehanike neistoe


PotroaiTroila komprimiranog zraka:

- kontrolirana potronja- ekspanzija, a ne priguenje

Nepoeljne primjene:- ispuhivanje bez mlaznice- odsisavanje, vakumiranje- hlaenje itd.


NivotlakaipadtlakaUobiajeni radni tlak troila: 6 barDobavni tlak = radni tlak + pad tlaka razvodne mree

Utroak energijepo m3 kompr. zraka

Izbor previsokog dobavnog tlakaizaziva nepotrebne trokove!

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1 5 9 13 17 21 25 29

spec

. utr

oak

en.

omjer kompresije

Spec. utroak energije

11

1

1

21

nn

spec ppp

nn

V

PP

n = 1,4 ; p1= 1 bar


Mogunosti energetske uinkovitosti1. Lokacija

Lokacija ima znaajan utjecaj na potronju energije Karakteristikekompresorasepoboljavajusahladnim,istimisuhimzrakomnaulazu

2. Elevacija Vea visina = manja volumetrijska uinkovitost

Tablicapokazujevolumetrijsku uinkovitostovisnoonadmorskojvisiniiizlaznomtlaku


Mogunosti energetske uinkovitosti

3. Ulaz zraka Drati ulaz zraka tamo gdje je slobodan od

zagaivaa, praine ili vlage Drati ulaz zraka na to nioj temperaturi

Svakih 4 0C poveanja temperature = 1% vea potronja energije

Drati temperaturu okoline niskom kada je ulazni filtar smjeten na kompresoru

To se moe postii smjetanjem ulazne cijevi izvan prostorije

72

13



4. Pad tlaka u zranim filtrima Smjetaj filtra u hladnoj lokaciji ili dovoenje

zraka iz hladne lokacije

Drati pad tlaka kroz ulazni filtar zraka na minimumu

Svakih 24,50 mbar pada tlaka = 2% vea potronja energije

Gubitaktlakakroznoviulazzrakanebismioprei200mbar



5. Koritenje meuhladnjaka i krajnjih hladnjaka

Ulazna temperatura raste nakon svakog stupnja vie-stupanjskih strojeva Meuhladnjaci. Izmjenjivai topline koji smanjuju temperaturu izmeu

stupnjeva Krajnji hladnjaci: smanjuju temperaturu nakon zadnjeg stupnja Koritenje vode nie temperature: smanjuje snagu

Perfektno hlaenje: Idealno temperatura ulaznog zraka na svakom stupnju vie-stepenog stroja trebala bi biti ista kao na prvom stupnju. To se naziva perfektno hlaenje ili izotermna kompresija. Ali u stvarnosti ulazna temperatura svakog slijedeeg stupnja je via od poetnog nivoa.

Meuhladnjaci. Veina viestepenih kompresora koristi meuhladnjake. To su izmjenjivai topline koji uklanjaju toplinu kompresije izmeu stupnjeva kompresije. Meuhladnjaci utjeu na ukupnu efikasnost stroja.

Krajnji hladnjaci. Mehanika energija se koristi za kompresiju plina, temperatura plina raste. Krajnji hladnjaci su instalirani nakon zadnjeg stupnja kompresije da smanje temperaturu zraka. Kako je temperatura zraka smanjena vodena para u zraku se kondenzira, odvaja, skuplja i isputa iz sustava.

Koritenje vode nie temperature smanjuje specifinu snagu potronje. Meutim, vrlo niska temperatura rashladne vode moe rezultirati u kondenziranju vlage u zraku, koja ako se ne odstrani moe dovesti do oteenja cilindra kompresora.

74



6. Podeavanje tlaka (1) Visoki tlak

Vea snaga za kompresiju Manja volumetrika uinkovitost

Rad iznad radnog tlaka Gubitak energije

Intenzivno troenje (habanje) Zaistikapacitet,kompresortroiviesnagenaveemtlaku.Zbog

toga,kompresornesmijeraditiiznadnjegovogradnogtlakajertonijesamogubitakenergije,vetakoervodikintenzivnomtroenju,tovodidaljnjempoveanomgubitkuenergije.

Volumetrika uinkovitostkompresorajetakoermanjaakosezrakisporuujenaviemtlaku



6. Podeavanje tlaka (2)

a. Smanjenje tlaka isporuenog zraka Kompresor koji radi na 8,27 bar umjesto 6,9 bar: 10%

vie energije i poveani gubici isputanja b. Podeavanje kompresora na optimalno

podeenje tlaka Primjenjivo kada su spojeni razliiti kompresori

c. Razdvajanje zahtjeva visokog/niskog tlaka Ventili za redukciju tlaka vie nisu potrebni

76



6. Podeavanje tlaka (3)d. Konstruiranje za minimalne padove tlaka u

distribucijskoj mrei Pad tlaka: smanjenje tlaka zraka od izlaza

kompresora do toke koritenja Pad tlaka < 10% Pad tlaka uzrokovan:

korozijom neadekvatno dimenzioniranim veliinama cijevi,

spojnica, fleksibilnih cijevi zaguenje elemenata filtra



6. Postavljanje radnog tlaka (4)d. Konstruirati sustav za minimalni pad tlaka u

distribuciji

Tipini padovi tlaka komprimiranog zraka za razliite promjere cijevi

78

14



7. Minimiziranje isputanja Koritenje ultrazvunih detektora Privrstiti spojeve i spojnice Zamjena pokvarene opreme

8. Uklanjanje kondenzata Kondenzat nastao nakon krajnjeg hladnjaka smanjuje

temperaturu zraka na izlazu Nakontokomprimiranizraknapustikomorukompresorakrajnji

hladnjakkompresorasmanjujetemperaturuizlaznogzrakadostaispodtokeroenja.Raditogaznaajnakoliinaparesekondenzira.

Instalirati odvajae kondenzata za uklanjanje kondenzata79 Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T


9. Kontrola koritenja Ne koristiti za primjenu na niskom tlaku: mijeanje,

zrak za izgaranje, pneumatski transport

Koristiti puhala umjesto toga

10. Upravljanje kompresorom Automatski iskljuiti kompresor kad nije

potreban

80



11. Dobra praksa odravanja Podmazivanje: redovita provjera

Filtri za zrak: redovita zamjena

Odvajai kondenzata: osigurati odvoenje Suai zraka: inspekcija i zamjena filtara

81 Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T 22/05/2014

IzborsustavaTemeljne vrste sustava komprimiranog zraka:

- centralna pripremaprednosti:- nia cijena- bolji stupnjevi djelovanja- lake odravanje

- lokalna pripremaprednosti:

laka prilagodba kapaciteta i kvalitete zraka

manji gubici proputanja manji padovi tlaka


Upravljanjeradomkompresora Regulacijaradakompresorajepostupakkojimseprilagoujenjegovuinakpromjenjivojpotronjikomprimiranogzrakatlaka.

Pritomejedozvoljenokolebanjeizlaznogtlakaunutravrlouskihgranicaunutarkojihsesmijemijenjatidobavnitlaktokomregulacijeuinka

Postavnaveliina:najeetlaktlanogvodap2


Upravljanjeradomkompresora Postojetriosnovnemetodezaupravljanjekompresoromkadanijepotrebanradspunimkapacitetom: Upravljanjekonstantnombrzinomjetakvodakompresorradikontinuirano,dokmijenjamokapacitetjednogiliviekompresorskihsistemazaneoptereenirad.

Startstopmetodajetakvadasepogonskielektromotorkompresorazaustavljakoddostizanjagornjegranicetlakaikompresorseuciljulakegpokretanjarastereujeizvrtavanjem(OFF/ON)

Dvostrukakontrolakombiniraobjeovemetode birajuimetodukojajenajboljaovisnoouvjetimarada.Izbormoebitiruniiliautomatski

Stupnjevanjem,npr.rastereenjemcilindara

84

15


Izborregulacijeizvrtavanje

stupnjevana reg.

kontinuirana reg.


IsputanjeIzvori proputanja:

Proputanje na spojevima razvodne mree Odvajai kondenzata Regulatori tlaka Nekontrolirano isputanje na potroaima

(prazni hod) Rupice na cijevima

Detekcija proputanja:- sapunica (pouzdano, vremenski zahtjevno)- ultrazvuni detektori

Prosjeni gubici proputanja do 10% (30%)!


Isputanje

Posljedice Gubitak energije: 20 30% izlaza Pad tlaka u sistemu Krai vijek trajanja opreme

Najea podruja isputanja Spojnice, savitljive cijevi, prikljuci Regulatori tlaka Ventili za zatvaranje Spojevi cijevi, brtve


Metoda za odreivanje koliine isputanja

Izraun ukupnog isputanja:

T = vrijeme rada u optereenom stanju(minute) t = vrijeme u iskljuenom stanju (minute) Dobro odravani sustav: gubici isputanja manjim od 10%

Zakompresorekojikoristezaupravljanjestart stopilioptereenjerastereenje,lakojeutvrditikoliinuisputanjausustavu.Metodaukljuujestartanjekompresorakadanemapotronjeusustavu.Viemjerenjasevridaseodrediprosjenovrijemekojepotrebnozaoptereenjeirastereenjekompresora

Isputanjeebitiizraenoupostocimakapacitetakompresora. Postotnigubiciisputanjatrebalibibitimanjiod10%udobroodravanom

sustavu. Loeodravanisustavimaveegubitkeak20do30%odkapacitetazrakai

snage

88

Isputanje (%) = [(T x 100) / (T + t)]


RegeneracijatoplinePriblino 80% energije privedene kompresoru pretvara se u toplinu.

- meuhladnjak- naknadni hladnjak- hladnjak ulja- rashladna voda cilindara i bloka

Temperaturna razina 50o do 150oC:iskoristivo za rekuperaciju


Pumpeiventilatori

16


Motori,pumpeiventilatori Uindustriji,70%potronjeelektrineenergije sekoristizapokretanjemotora.

Odtoga, 33% kontroliraaplikacijepumpiiliventilatora.

Poboljanjanasustavimaelektromotoramogudonijetidramatineutedeenergijeitrokova

KljuovihutedajeprimjenaenergetskiuinkoviteopremeiliprimjenaprakseGE


Osnovnedefinicije Pumpe sustrojevizatransportkapljevine,aventilatori za

transportzrakailiplinova; Preuzimajumehanikuenergijuodpogonskogstroja(npr.

elektromotora)ipredajujeradnomfluidu,tj.kapljeviniilizraku(plinu);

Taenergijaizazivastrujanjefluidaucjevovodima,priemujekarakteristino,daukupnakoliinaenergijekapljevine(zrakailiplina)izapumpejeveanegoispredpumpe(ventilatora);

Posljednjeznaidajetlakkapljevine(ilizrakailiplina)izapumpe(iliventilatora)veinegoispredpumpe(iliventilatora);

Natajsunainpumpeiventilatorinamijenjenizatransportkapljevinaiplinovatepoveanjenjihoveenergetskerazine;

92


Principijelnashemapumpnog(odn.ventilatorskogpostrojenja)

Motor 1dovodiuvrtnjurotorpumpe2(iliventilatora); Kapljevina(odn.zrakiliplin)ulaziupumpu(iliventilator)kroz

usisnicjevovod3spoetnimtlakompH; Upumpi(iliventilatoru)sekapljevini(odn.zrakuiliplinu)

predajeenergija; Utlanomcjevovodu4jetlakkapljevine(odn.zrakailiplina)

pkveiodpoetnog.


Pumpe Djelovanjepumpe:

usisnicijevnivodusisavakapljevinuizdonjegniegspremnika

kroztlanivodtlainavisinugornjegspremnika. Uzprevladavanjerazlikevisinai/ilitlakaizmeugornjegidonjegspremnika(rezervoara).

94


Slinostizmeuteorijepumpiiventilatoraterazlikaspramteorijekompresora

Kodventilatorajekompresijskiomjerk=pk/pH 1,1,priemusegustoaplinapoveavazamanjeod7%,pasezrakmoesmatratipraktikinestlaivimkaoikapljevinakodpumpe

Stogasuteorijaventilatoraipumpejednateista(tzv.teorijanestlaivogstrujanja);

Kodkompresorajekompresijskiomjerk=pk/pH>1,1,igustoasemoeznatnomijenjati paseplinnemoeviesmatratinestlaivim paseteorijakompresorarazlikujeodteorijeventilatoraipumpe(tzv.teorijastlaivogstrujanja);

Odreenerazlikeumetodiproraunaventilatoraipumpipovezanesusmogunoupojavekavitacijekodpumpi(isparavanjakapljevineublizinipovrinerotorskihlopaticaistatorskihelemenatasnaknadnomkondenzacijommjehuriapareuzhidraulikeudare).


Vrstepumpiiventilatora Premaprincipudjelovanjapumpeiventilatori(kaoikompresori)dijeleseutrigrupe: Klipnistrojevi; Rotacionistrojevi Lopatinistrojevi,eenazivaniturbostrojevi;

Klipniirotacionistrojeviestoseobjedinjujuugruputzv.volumnihstrojeva.

96

17


Vrstepumpiiventilatora Turbopumpeiventilatori(kaoikompresori)dijeleseprema

smjerustrujanjana: Aksijalne:kapljevinaodn.plinstrujikrozrotorskeistatorskelopatice

priblinoparalelnoosivrtnje.Kodventilatorajednostavneshemeprikazanognasl.1zrakdolazinarotorskelopatice1rotora2,apotomodlaziutlanuliniju;

Centrifugalne:kapljevinaodn.plinstrujikrozrotorskeistatorskelopaticepriblinookomitonaosvrtnje.Kodcentrifugalnogventilatoraprikazanognasl.2zrakkrozusisniprikljuak1dolazinalopaticerotora2,kojepredajuzrakuenergiju,azatimuspiralnikanal3idaljeutlanicjevovod.

97Slika 1 Slika 2


Klipnepumpe Sastojeseod:

radnogcilindraukomesenalazistapiliklipkaoradnielementvezanprekoovojnicezamanjaka,usisnogitlanogventilakojisusradnimcilindromspojeniprekousisnogitlanogventilaikrozkojisetekuinatransportiraizdonjegugornjirezervoar.

Podjelastapnihpumpi Premamehanizmuzapokretanjeklipa

stapnepumpeskrinomglavom stapnepumpebezkrineglave

Premaprincipuradapumpe:: jednoradne, dvoradne

Mogubiti:jednocilindrineiviecilindrine Horizontalneivertikalne.

98


Shemapumpespozitivnimistisninom(klipnitip)

99

Princip rada (klipne pumpe)pomicanjem klipa udesno obavlja faza usisa(punjenje cilindra), a pomicanjem klipa ulijevo faza tlaenja odnosno pranjenja cilindra.Uz otvaranje ventila (usisnog i tlanog) ovisno o pojedinoj fazi


Centrifugalnepumpe Principrada:

unutarzatvorenogkuitaspojenogsusisnimitlanimvodom,okreeseradnielementpumpe rotor

Tekuinaizusisnogvodapritjeeusredinurotora,bivazahvaenacentrifugalnomsilombaenapoveanombrzinompremaizlazu.

Vrstecentrifugalnihpumpi: Jednosmjerniulaztekuine(jednoulazne) Obostraniulaztekuine(vieulazne) Jednostupne Viestupne

100


Centrifugalnepumpe


Centrifugalnepumpe zakonislinosti Zaistupumpukojaradipodrazliitimbrzinamauzkonstantni

promjerrotora Ovisuodnosipoznatikaozakonislinostiisluezaprocjenu

uinkapromjenebrzinanavisinudobaveisnagupumpe.

102

Q = dobavna koliina kapacitet, protok

N = brzina, o/minP = uloena snagaH = dobavna visina

18


Centrifugalnepumpe zakonislinosti Zaistupumpukojaradipodkonstantnombrzinomi

mijenjanjepromjerarotora: Protoksemijenjaproporcionalnopromjerurotora Dobavnavisinamijenjaseproporcionalnokvadratupromjerarotora Potrebnasnagamijenjaseproporcionalnokubupromjerarotora

Akokombiniramozakoneslinostidobijemo:

103



1

2

1

212 D

DNNQQ

21

2

1

212 D

DNNHH

31

2

1

212 D

DNNPP Ovi zakoni mogu se upotrijebiti za odreivanje promjenjivih karakteristika

kapaciteta iz poznatih karakteristika za poetne uvjete


Centrifugalnepumpe zakonislinosti Akokrivuljaukljuujeznatanstatikistupaczakonislinostinemogusekoristitizaanalizeosimzamalepromjeneuprotokuidobavnojvisini(manjeod10%)

Zakonislinostinevrijedezaklipnepumpe

104



1

2

1

212 D

DNNQQ

21

2

1

212 D

DNNHH

31

2

1

212 D

DNNPP


Radniparametripumpeiventilatora Visinadobave; Tlak; Snaga; Iskoristivost.

Visinadobavepumpeizraenavisinomstupcakapljevinekaomjeromzatlakodreujesekaorazlikaspecifinihenergijanakoniprijepumpe

Uzpojamvisinedobavekaokarakteristikaradapumpeiventilatorakoristiseipojamtlak,podrazumijevajuipodnjimenergijupredanu1m3fluida.VezuizmeutadvapojmadajeBernoulijevajednadba.

Tlakjejednakvisinidobavepomnoenojsgustoom. Podkorisnomsnagom sepodrazumijevakorisnopredanuenergiju

fluiduu1s Ukupnaiskoristivost pumpeiliventilatorapredstavljaomjer korisne

snagespramstvarnoutroeneodstranepogonskogstroja105 Mjerenje i analiza potronje energije 2014. - T

Karakteristikapumpe Relacijakojeodreujeukupnipadkojirazvijapumpa

H = Ukupnipadkojipumparazvijaumetrimastupcatekuinekojasepumpa,[m]

p2,p1 = Tlaknausisuiisisupumpe,[Pa] = Gustoatekuinekojasepumpa,[kg/m3] Hg = Geometrijskavisinanakojusepodie

tekuina,[m] h = Visinapumpepotrebnazastvaranjebrzine

isavladavanjeotporatrenjaucijevimailokalnimpreprekamanalinijamausisaiisisa,[m]

g = Akceleracijazboggravitacije,=9.81[m/s2] Jednadbasekoristikodprojektiranjapostavljanja

pumpe.

106

hHgpp

H g12


Kombinacijepovezivanjamrenihelemenataipumpi

107

Dob

avna

vis

ina

Gubici trenja bez statinog pada

Gubici trenja sa statikim padom


Radnekarakteristikepumpiiventilatora

OsobitostikarakteristikapumpiiventilatoraPodkarakteristikamapumpiiventilatorapodrazumijevajuseovisnostivisinedobave(tlaka),iskoristivostiipotrebnesnageoprotokustroja.

Dobivajusenatemeljupodatakaispitivanjastroja.

108

19


Radpumpeiventilatoranainstalaciju Radniparametristrojaodreenisunesamonjegovomkarakteristikom,veikarakteristikominstalacijenakojustrojradi.

Kodstacionarnogstrujanjapumpaostvarujekoliinudobave(protok)kojemodgovarajednakostvisinedobavestrojaiotporainstalacije.

Karakteristikainstalacijejepriblinoparabola. Zaodreivanjedobave(protoka)uzadanimradnimuvjetimapotrebnojeizraditikarakteristikustroja HQiinstalacijeHinst Q inaitokunjihovapresijecanjaradnatoka(toka3naslici).


Radnatoka Radnatokajetokanakrivuljiupotrebeukojojepumpastvarno

raditi Krivuljaupotrebesastojiseodkrivuljadobavnevisinesistemai

dobavnevisinepumpekojesunacrtanenaistomgrafusprotokomnaapscisi

Tokagdjesesijeku dobavnavisinasustavaipumpebitieradnatokaionadajeprotokitlaknakojemepumparaditi

110


Reguliranjekoliinedobave(protoka)pumpiiventilatora

estoputauvjetiproizvodnogprocesapostrojenjakojesadripumpuiliventilatorzahtijevajupromjenuprotokafluida.

Utomsluajuekonominostpostrojenjaovisioiskoristivostistrojanesamonaproraunskomreimu,veikoddjelominihoptereenja.

Regulacijaprotokamoeseostvariti: Promjenombrojaradnihstrojeva; Priguivanjem; Promjenombrojaokretajamotora; Promjenomkarakteristikestroja.

Promjenabrojaradnihstrojeva: Moguakodparalelnogukljuivanjanekolikostrojeva; Svrsishodnokadajepromjenaprotokatrajna.


Radnatoka elimolipromijenitiradnutokumoemotouiniti

priguivanjem,promjenombrojaokretajapumpeilioboje PriguivanjemseradnatokapomieulijevopokrivuljiQH PromjenombrojaokretajaradnatokasepomieodAprema

A1 Priguivanjemsegubiidioenergijepatajnainregulacije

trebaizbjegavati

112

Krivulja upotrebe kod regulacije brojem okretaja i priguivanjem


Radpumpeiventilatoranainstalaciju Dobavapumpeodvijaseprikarakteristinojkrivuljiotpora

cjevovoda PoveanjemkoliineQrastuiotporih0 naparaboli. SjecitekrivuljeotporaIikrivuljeQ/Hpredstavljaradnu

tokupumpegdjejeHm=Hg +h0,akoliinaQ. UkolikoseelikoliinaQsmanjiti,ondatrebaotporpoveati

premakrivuljiII(pritvorititlaniventil),aakoseeliQpoveati, trebaotporsmanjitipremakrivuljiIII(odnosnootvorititlaniventilpumpe).

113

Akoseventilutlanomcjevovodunemoevieotvarati,ondaznaidatakavcjevovodnemoedobavljativeukoliinutekuineodQ3.


Zajednikiradviepumpi Radipoveanjaprotokailidobavnevisineviepumpi

moeraditizajednoserijskiiliparalelno Krivuljakapacitetapumpezaraddvijepumpejednake

veliinekojeradeparalelnonacrtanajekaodvostrukiprotokjednepumpe

Sustavima2mogueradnetokeAiBtj.rad1ili2pumpe

114

MAPE_12-predavanje_2014-ho

Documents

Transcript of MAPE_12-predavanje_2014-ho