Энерго-, ресурсосбережение при эксплуатации холодильных установок
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ОДЕССКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХОЛОДА
Кафедра:
«Холодильных машин и установок»
Контрольная
работа
по теме
Энерго-, ресурсосбережение при эксплуатации
холодильных
установок
студента гр.151б
Катричука Руслана
Одесса
г.
1.
Исходные данные
Аммиачная холодильная установка, расположенная в г. Херсоне, работает на
2 температуры кипения -10/ -40/ C0
.За отчётный
период по данным журнала компрессорного цеха получены следующие данные,
характеризующие работу холодильной установки.
За отчётный период (месяц) на систему Т0=-10 работали 2
агрегата А-110-7-1 с суммарным числом часов работы 1200, 2 циркуляционных
насоса ЦНГ-70 (один резервный) с суммарным числом часов работы 600, 8
воздухоохладителей ВОГ-230 с суммарным числом часов работы 4000, 2
воздухоохладителя ВОП-150 с суммарным числом часов работы 600 и один
воздухоохладитель ВОП-100 с суммарным числом часов работы 400 .
На системах с температурой кипения Т0=-40 работали 3
компрессорных двухступенчатых агрегата АД-55-7-5 с общим числом часов работы
1500, два циркуляционных насоса ЦНГ-68 (один резервный) с общим числом работы
820, 7 воздухоохладителей ВОГ-250 с числом работы 5500 час.
В холодильной системе было установлено 3 испарительных конденсаторов
ИК-90 с суммарным числом часов работы 2160, одна градирня ГПВ-20 с числом
работы 680, 3 насоса оборотного водоснабжения 1,5К-8/19 с суммарным числом
работы 800. Средняя температура наружного воздуха То.с.=22°С.
По данным электросчётчика, учитывающего работу оборудования холодильной
установки, потребление электроэнергии составило 265050 кВт. Час.
Все исходные данные сводим в таблицу 1
Таблица 1
Характеристика оборудования
|
Энергопотребляющее оборудование (по режиму работы)
|
|
компрессоры и компрессорные агрегаты
|
насосы
|
воздухоохладители
|
|
|
аммиачные
|
водяные
|
|
|
|
|
|
|
РЕЖИМ РАБОТЫ t0=-40°С
Марка
|
АД-55-7-5
|
ЦНГ-68
|
ВОГ-250
|
Суммарное число часов работы,ч
|
1500
|
820
|
5500
|
Число оборотов эл.двиг., об/мин.
|
1470
|
|
1000
|
Количество
|
3
|
2
|
7
|
Характеристика оборудования
|
Энергопотребляющее оборудование (по режиму работы)
|
|
компресоры и компресорные агрегаты
|
насосы
|
воздухоохладители
|
|
|
аммиачные
|
водяные
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕЖИМ РАБОТЫ t0=-10°С
Марка
|
А-110
|
ЦНГ-70
|
ВОГ-230
|
ВОП-100
|
ВОП-150
|
Суммарное число часов работы,ч
|
1200
|
600
|
4000
|
400
|
600
|
Число оборотов эл.двиг., об/мин.
|
1470
|
|
1000
|
1500
|
1200
|
Количество
|
2
|
2(1 резерв)
|
1
|
2
|
Энергопотребляющее оборудование, обслуживающее все режимы работы
Марка
|
Конденсатор испарительный ИК-90
|
Градирня ГПВ-20
|
Насос оборотного водоснабжения 1,5К-8\19
|
Суммарное число часов работы,ч
|
2160
|
680
|
800
|
Количество, шт.
|
3
|
1
|
3
|
Среднемесячная температура воздуха Tв=22°С , Твт=16.6°С.
.Определение технологической нормы расхода электроэнергии
В данном случае холодильную установку обслуживают испарительные
конденсаторы. Расчёт ведётся графоаналитическим методом. Согласно методике
определяем нагрузку на конденсатор Qk со стороны холодильных компрессоров для температур
конденсации tk=29°С. Расчёт сведён в табл. 2.1
Таблица2.1
Марка компресора
|
Vh,м3/ч
|
tk,°с
|
pk, кг/ см2
|
pk/p0
|
pпркг/ см2
|
tпр, °с
|
pk/pпр, кг/см2
|
tи,°с
|
l
|
qv,ккал/м
|
Q0, ккал/ч
|
Ne1
|
Ne2, кВт
|
Qk, ккал/ч
|
t0=-40°С, p0=0,72 кг/см2
АД-55
|
150,5
|
29
|
11,3
|
|
2,85
|
-10,5
|
3,96
|
24
|
0,76
|
720
|
82353,6
|
0,044
|
18,87
|
98581,8
|
t0=-10°С, p0=2,9 кг/см2
А-110
|
301
|
29
|
11,3
|
3,89
|
|
|
|
24
|
0,75
|
630
|
142222,5
|
0,045
|
39,3
|
176020,5
|
.1 Определяем суммарную нагрузку на
конденсатор от каждого компрессора.
Qк=Q0+860*Ne, ккал/ч (2.1)
где: Q0-холодопроизводительность компрессора, ккал/ч;
Ne-эффективная
мощность на валу компрессора, кВт;
t0=-40 82353,6+860•18,87=98581,8
t0=-10 142222,5+860•39,3=176020,5
2.2 Определяем холодопроизводительность
компрессора
где: l-коэффициент
подачи компрессора, который определяют в зависимости от рабочего отношения
давлений;
qv-объёмная холодопроизводительность аммиака, ккал/м3;
Vh-описанный объём компрессора или цилиндров высокого давления м3/ч
;
для t0=-40°C Qо= 0,76•720•150,5=82353,6
для t0=-10°C Qо = 0,75•630•301=142222,5
.3 Определяем эффективную мощность для
двухступенчатой установки
, кВт
(2.3)
где- pпр- промежуточное давление .
t0=-40 Ne=0,044•2,85•150,5=18,87
2.4 Промежуточное давление Рпр.
Рпр
= , кг/см2
(2.4)
где-
pk-давление конденсации;
p0-давление кипения.
Агрегат
АД-55-7-5
2.5 Эффективная
мощность на валу компрессора одноступенчатой установки.
, кВт
(2.5)
Ne=0,045•2,9•301=39,3
кВт
2.6 определяем суммарную нагрузку на конденсатор при температуре
конденсации 25°С.
, ккал/ч
(2.6)
где-
Qk1 , Qk2….-
нагрузка на конденсатор от соответствующего компрессора, ккал/ч;
h1 , h2 …. -
число часов работы каждого компрессора за отчётный период, ч;
z -число
календарных рабочих часов в отчётном периоде (для месяца 720 или 744).
,
ккал/ч.
2.7 Если система обслуживается однотипными конденсаторами и в
рассматриваемый период времени они работали постоянно, для определения
нормативной температуры конденсации нужно определить нагрузку на один
конденсатор от работающих компрессоров, которая равна:
SQk/=, ккал/ч (2.7)
где:
m- число работающих конденсаторов.
По
графику определяем фактическую температуру конденсации при SQk=498746
ккал/ч и температуре мокрого термометра tмт=16,6°С , tk=30,8°C.
Производительность
конденсаторов ИК-90 при температуре конденсации 40; 35; 30; °с и температуре
влажного термометра 16,6°с определяем по характеристике. Результаты заносим в
таблицу 2.2.
Таблица
2.2.
Tk,°C
|
40
|
35
|
30
|
Qk,тыс.ккал/ч.
|
287,5
|
200
|
137,5
|
Суммарная производительность всех конденсаторов, то есть 3 шт. Результаты
заносим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3.
Tk,°C
|
40
|
35
|
30
|
Qk,тыс.ккал/ч.
|
862,5
|
600
|
412,5
|
Все результаты расчёта сведены в таблицу 2.5.
Марка компресора
|
Vh, м3/ч
|
T0, °с
|
P0, кг/ см2
|
Pк кг/ см2
|
Tк°с
|
pk/p0р,кг/см2
|
pпр кг/см2
|
tпр, °с
|
Pпр/p0,кг/см2
|
Tи , °с
|
l
|
qv,ккал/м3
|
Q0, ккал/ч
|
АД-55п
|
451,5
|
-40
|
0,72
|
|
|
|
2,95
|
-9,5
|
4,1
|
0,75
|
150
|
50793,75
|
А-110
|
301
|
-10
|
2,9
|
12,1
|
30,8
|
4,17
|
|
|
|
30,8
|
0,73
|
630
|
138429,9
|
2.8 Находим мощность, потребляемую электродвигателями вспомогательного
оборудования. Мощность двигателей циркуляционных насосов ЦНГ-68, из справочника
видно что, при Н=40 составит 9,6 кВт., а насоса марки ЦНГ-70 ,при Н=20 составит
2,4кВт.
2.9 Мощность потребляемая двигателями вентиляторных градирен, водяных насосов
и воздухоохладителей.
N=(0,75...0,8)*Nуст, кВт (2.8)
где Nуст-по приложению 12,13,14 для
вентиляторных градирен, водяных насосов и воздухоохладителей.
Мощность двигателей вентиляторов ВОГ-250
N=0,75•4•2=6
кВт
Мощность двигателей вентиляторов ВОГ-230
N=0,75•4=3
кВт
Мощность двигателей вентиляторов ВОП-150
N=0.75•1.1•2=1.65
кBт
Мощность двигателей вентиляторов ВОП-100
N=0.75•1.1•2=1.65
кBт
Мощность двигателя водяного насоса
=0,75•3=2,25 кВт
Мощность потребляемая ТЭНами(приложение 14)
ВОГ-250 N=25кВт
ВОГ-230 N=25кВт
ВОП-150 N=12кВт
ВОП-100 N=12кВт
2.10 Находим расход электроэнергии электродвигателей испарительных
конденсаторов ИК-90 за отчётный период
Мощность двигателей вентиляторов конденсаторов(приложение12)
, кВт
Мощность
двигателя водяного насоса
, кВт
Мощность
двигателей вентилятора градирни
,кВт
.11
Общий расход электроэнергии испарительных конденсаторов составляет
SQик=S(Nобщi
·tобщi) (2.9)
где:
Nобщi-установленная
или потребляемая мощность электродвигателей ,кВт.
tобщi - число
часов работы оборудования, ч.
SQик=(6,75+3,75)∙2160+2,25·800+0,5025·680=24821,7
кВт/ч
2.12
Находим расход электроэнергии от электродвигателей испарительных конденсаторов
ИК-90, приходящие на разные системы охлаждения.
,кВт·ч
(2.10)
где: Qkt-нагрузка на конденсатор от
работающих на данную температуру компрессоров, ккал/ч;
ht- время работы этих компрессоров;
SQ- суммарный расход энергии от оборудования, кВт/ч.
,кВт·ч
,кВт·ч
Расчёт
сведён в таблицу 2.4 для одноступенчатых компрессоров
Таблица
2.4
марка компресора
|
t0,°С
|
Q0,ккал/ч
|
Ne,кВт
|
Qk,ккал/ч
|
А-110
|
-10
|
138429,9
|
40,15
|
172958,9
|
Расчет для двух ступенчатых компрессоров в таблицу 2.4.1
Таблица 2.4.1
марка компресора
|
t0,°С
|
Q0,ккал/ч
|
Ne,кВт
|
АД-55-7-5в
|
-40
|
80931,4
|
19,97
|
98105,6
|
На основании вышеизложенного производим группировку (в таблице 2.5)
оборудования, обслуживающего отдельные системы охлаждения.
Таблица 2.5
Наименование оборудования
|
Число часов работы
|
Nэ,кВт
|
Q0, тыс.ккал/ч
|
T0=-40
|
АД-55 ЦНГ-68 ВОГ-250 ТЭНЫ
|
1500 820 5500 180
|
19,97 9,6 6 25
|
80,931
|
T0=-10
|
А-110 ЦНГ-70 ВОГ-230 ВОП-100 ВОП-150 ТЭНЫ ТЭНЫ ТЭНЫ
|
1200 600 4000 400 600 160 16 24
|
40,15 2.4 3,0 1,65 1,65 25 12 12
|
138,43
|
.13 Находим технические нормы расхода электроэнергии по отдельным
системам охлаждения.
,кВт•ч/тыс.ккал,
(2.11)
где:
- Мощность электродвигателей компрессоров,
обслуживающих систему с данной температурой кипения;
- время
работы этих компрессоров;
-
холодопроизводительность компрессоров, обслуживающих систему температурой
кипения.
2.14
Технологическую норму расхода электроэнергии для всей холодильной установки
определяют по формуле.
,
кВт•ч/тыс.ккал, (2.12)
где:-сумма часов работы обслуживающих данную систему
охлаждения
Действительное потребление электроэнергии:
Gэл.эн.=Q0·t·Hт
G--40 эл.эн.=80,93·1500·0,716=86918
кВт/час
G-10 эл.эн=138,4·1200·0,507=84202 кВт/час
Gд эл.эн=86918+84202=171120 кВт/час
Сравним
действительное потребление электроэнергии Gд эл.эн=265050 кВт/час, с данным нам
теоретическим Gт эл.эн=
171120 кВт/час, видно что действительное потребление электроэнергии больше, чем
теоретическое.
Вывод:
Отклонение
фактического расхода электроэнергии от нормативного, свидетельствует о
нормальной эксплуатации холодильной установки и приводит к перерасходу
электроэнергии при эксплуатации холодильной установки или несоблюдению заданных
технологических режимов (повышенным температурах в камерах).
Основными
причинами отклонений являются:
неисправность
оборудования;
замасливание
и загрязнение поверхностей теплообменных аппаратов и накопление масла в
охлаждающих устройствах и трубопроводах;
наличие
воздуха в холодильной системе;
наличие
снеговой "шубы" на поверхностях охлаждающих устройств;
недостаточное
заполнение охлаждающих устройств холодильным агентом;
неравномерное
распределение хладагента по охлаждающим устройствам.
Снижение
расхода электроэнергии на выработку холода может быть осуществлено за счёт:
достижения
режима работы холодильных машин (с исключением влажного хода компрессоров) при
расчётных значениях температур кипения и конденсации холодильного агента;
нормального
заполнения холодильной системы хладагентом;
регулярной
очистки от замасливания и загрязнения теплообменных аппаратов, охлаждающих
устройств и трубопроводов;
регулярного
осуществления профилактических ремонтов холодильного оборудования;
регулярного
выпуска воздуха из холодильной системы;
автоматизации
работы холодильной установки.
3.
Определение норм годовой потребности в воде и аммиаке
.1
Годовая потребность в аммиаке на пополнение системы определяется по формуле
Gг = (N*Ga)/100,
Где:
Gг - годовая потребность в аммиаке, т;
N - норма
годовой потребности в аммиаке, %;
для
системы аммиакоёмкостью 7.2 тонны и температуры кипения в системах охлаждения
выше минус 33 С находим по графику «Зависимость нормы потребности в аммиаке от
аммиакоемкости системы» N = 5,6%
Ga -
аммиакоёмкость системы, т;
Gг = (5,6 *
7,2)/100 = 0,4 т
Для
своевременного пополнение системы аммиаком с целью обеспечения её бесперебойной
работы необходимо иметь на предприятии эксплуатационный запас аммиака
3.2
Эксплуатационный запас аммиака
Э
= Gг / n
Где:
n - периодичность поставки аммиака на предприятие; для
систем хладоснабжения с аммиакоёмкостью от 5 до 20 тонн периодичность поставки
принимается не более 2 раза в год
Принимаем
n = 1
Э
= Gг =0,4 т
3.3 Для определения общего расхода воды на пополнение системы оборотного
водоснабжения за определённый период времени ее работы :
П = V * Z
V -
нормативный часовой расход воды для отвода всёй теплоты холодильной установки в
конденсаторах, м3/ч;
V = H*Qk/1000
Где: H - нормативный расход воды для отвода
1 кВт теплоты, л/кВт*ч
при жёсткости добавляемой свежей воды 3 мг-экв/л , H = 5,2 л/кВт*ч .
Qk -
средняя за отчетный период тепловая нагрузка на испарительные конденсаторы, кВт
V =
5,2* 436160/1000 = 2268.032
П = 2268.032*744 = 1687415
4. Нормативы
численности рабочих холодильной установки
1. Определяем численность машинистов при трехсменной и
двухсменной работе холодильной установки, в состав которой входят 2 компрессора П110 и 3 компрессорных
агрегата П220.
Холодильные машины укомплектованы всеми приборами автоматики,
установлены в виде отдельных агрегатов и не эксплуатируются в автоматическом
режиме управления.
а) Компрессоры П110 и П220. относятся ко второй группе с нормативами численности на один
компрессор 1,2 (по таблице) и Kб = 0,8 при трёх компрессорах:
Чгр1= 5 × 1,2 × 0,8 = 4,8 чел.
б) Общая численность машинистов при трехсменной работе
установки составляет:
Чоб = 4,8 = 5 чел.
в) Общая численность машинистов при двухсменной работе
установки составляет:
Ч1об = 4,8 × 0,66 = 3,168= 4 чел.
.Определяем численность слесарей-ремонтников при трехсменной
и двухсменной работе.
а) Компрессоры П110 и П220 относятся ко второй группе
аммиачных холодильных компрессоров, в состав которой входят компрессоры в
четырех- и восьмицилиндровом исполнении. Компрессоры П110 имеют четыре
цилиндра, П220 - 8 цилиндров, норматив численности на один компрессор - 0,147 чел. (по таблице):
Чгр1 =5 × 0,147= 0,735 чел.
б) Общая численность слесарей-ремонтников при трехсменной
работе установки составляет:
Чоб = 0,735 = 1 чел.
в) Общая численность слесарей-ремонтников при двухсменной
работе составляет:
холодильная установка компресор электроэнергия
Ч1об = 0,735 × 0,66 = 0,485 = 1 чел.