Оценка насосных систем в энергетической компании на Кубе

Резюме

В компании Las Tunas Fuel Trading Company был разработан метод управления энергопотреблением с целью определения потенциала для повышения энергетической и экономической эффективности, сокращения выбросов в окружающую среду. Для достижения этой цели была проведена энергетическая диагностика с использованием диаграммы Парето в качестве основного инструмента для определения носителей, зон и оборудования, которые наиболее сильно влияют на энергопотребление объекта, пока системы топливоперекачивания не будут определены как элементы с потенциал для экономии электроэнергии. Полученный результат позволил предложить решения для повышения эффективности работы этих систем, основанные главным образом на замене некоторых насосов, которые в настоящее время неэффективны;оценка различных альтернатив с технической и экономической точек зрения, в настоящее время осуществима замена двух дизельных насосов для перекачки, что позволяет снизить годовое потребление электроэнергии примерно на 23,7 МВтч, что также означает прекращение выбросов в атмосферу. Атмосфера 25,6 тонн CO2 в год.

Введение

Во всем мире отрасль работает для достижения большей эффективности во всех производственных процессах; и Куба, слаборазвитая страна, удваивает свои усилия, внедряя различные технологические инструменты, которые позволяют предпринимателю принимать решения об инвестировании в проекты в области энергоэффективности и, таким образом, получать экономию и экономические выгоды, снижая эксплуатационные расходы на оборудование и производственные процессы.

Некоторые авторы определяют управление энергопотреблением как анализ, планирование и принятие решений, чтобы получить максимально возможную производительность от требуемой энергии; то есть добиться более рационального использования энергии, что позволяет снизить ее потребление без снижения качества услуг и производства. Фундаментальная цель Энергоменеджмента заключается в достижении оптимальной производительности, минимизации затрат без влияния на качество и / или количество продукции в каждом из процессов или услуг, где использование энергии имеет важное значение. Также предлагается, что это может быть задумано как организованное и структурированное усилие для достижения максимальной эффективности в поставке, преобразовании и использовании энергии, то есть для достижения более рационального использования энергии,что позволяет снизить потребление без ущерба для комфорта, производительности, качества услуг и в целом, без снижения уровня жизни; Это считается одним из лучших способов достижения целей энергосбережения, как с точки зрения самой компании, так и на национальном уровне.

По мнению некоторых авторов, энергоэффективность подразумевает достижение требований, установленных клиентом, с наименьшими затратами энергии и минимальным загрязнением окружающей среды для этой концепции. Эффективное управление энергопотреблением также способствует повышению ответственности за состояние окружающей среды, позволяя снизить негативные последствия, которые могут быть связаны с производством и использованием энергии, на единицу получаемого продукта или услуги. Таким образом, все те действия, которые должны быть выполнены для достижения существенной экономии энергии и повышения энергоэффективности завода, могут рассматриваться в рамках систем управления энергией.

На Кубе вопрос энергоэффективности приобретает трансцендентное значение, если принять во внимание условия в регионе, где развивается страна, где недостаточно развита нефтяная отрасль, не хватает финансирования для реализации энергетических проектов и окружающей среды. враждебность, которой подверглась страна с самого триумфа революции 1959 года.

Проект ориентирует свою исследовательскую деятельность на следующие цели:

Общая цель:

Выполнить метод управления энергией в компании.

Конкретные цели:

Провести энергетическую диагностику компании. Определить носителей, зоны и оборудование, которые больше всего влияют на энергопотребление предприятия. Определить потенциал для повышения энергоэффективности и экономической эффективности.

материалы и методы

Энергетический аудит или диагностика представляют собой базовый этап, имеющий первостепенное значение во всех видах деятельности, включенных в организацию, мониторинг и оценку программы по энергосбережению и эффективному использованию, которая, в свою очередь, составляет основную часть в системе. управление энергией. Энергетическая диагностика или аудит позволяют анализировать энергетическое состояние различного оборудования установки, знать, как оно приобретается, где, как и с какой эффективностью оно используется; Кроме того, они позволяют установить относительную стоимость различных видов используемой энергии, их использование и точки неэффективности. Информация, которую они предоставляют, имеет важное значение для создания проектов по энергосбережению.

Для диагностики энергии используются различные методы, которые оценивают степень эффективности, с которой энергия производится, трансформируется и используется. На одном из этапов энергетической диагностики анализируются условия эксплуатации в зонах, оборудовании и системах для определения их энергоэффективности; подчеркивая выявление источников для возможного улучшения в использовании энергии.

В рамках вспомогательных систем технологического процесса говорится, что электродвигатели, которые приводят в действие оборудование, такое как насосы, компрессоры, вентиляторы, воздуходувки, потребляют приблизительно 40% электрической энергии указанных промышленных объектов. Именно по этой причине знания, контроль и повышение энергоэффективности в оборудовании этого типа являются ключевыми шагами по сокращению потребления энергии и выбросов парниковых газов (Руководство ARPEL № 32, 2000).

Обработка нефтепродуктов осуществляется на предприятиях по производству, переработке и распределению, и дополняется процессом транспортировки. В движении нефти и ее производных от точек производства или производства, то есть от нефтяных месторождений или нефтеперерабатывающих заводов до потребителей, она проходит несколько этапов, и на протяжении всего этого процесса насосные системы играют фундаментальную роль; и если их надлежащее функционирование не достигается, развитие экономической деятельности других отраслей экономики оказывается под угрозой.

Экспериментальная часть

Посредством визуального осмотра, как часть предварительного диагноза, определяется возможная экономия энергии, которая может быть получена немедленно, только с применением технических и организационных мер или небольших инвестиций. Используя некоторые математические и статистические методы, носители, области и оборудование с самым высоким потреблением определяются графически. Впоследствии техническое и энергетическое функционирование определенного оборудования изучается в глубине; оценивая их поведение. Взяв за основу этот анализ, выявляются возможности для улучшения и предлагаются альтернативные решения, оценивающие их с технико-экономической точки зрения, а также с учетом возможного сокращения выбросов в окружающую среду;и, наконец, наиболее выполнимый вариант выбирается в соответствии с результатом значений, полученных для каждого показателя оценки.

Энергетическая характеристика компании:

Первым этапом этой работы было определение перевозчиков, областей и достижение идентификации оборудования, которое больше всего влияет на энергозатраты компании, а затем оценка некоторых предложений, которые могут привести к снижению потребления каждого из них. одна из этих команд.

На основании данных о годовом потреблении энергоносителей можно было определить, что дизельное топливо и электроэнергия являются наиболее репрезентативными, представляя около 84% общего потребления предприятия, в пределах которого электричество составляет около 20% Общее потребление.

Несмотря на тот факт, что дизельное топливо представляет собой самый высокий процент с точки зрения общего потребления, после согласования с организацией авторы решили, что в этой работе изучение потребления электроэнергии должно быть тщательно изучено с учетом существования резервы энергосбережения на этот счет.

Посредством стратификации потребления электроэнергии по областям было установлено, что область, которая в наибольшей степени влияет на потребление электроэнергии, представляет собой топливный бак, на который приходится около 20% общего потребления, поэтому было решено провести углубленное изучение оборудования с целью поиска потенциалы экономии от технологических изменений или изменений в операционных стратегиях.

График потребления электроэнергии каждым оборудованием в топливном баке на диаграмме Парето позволяет определить, какие из них оказывают наибольшее влияние на потребление электрической энергии в этой области. В результате было определено, что потребление оборудования, которое составляет топливные насосные системы, представляет 89% потребления электрической энергии в этой области, другие - средства, которые работают реже или потребляют низкие уровни энергии.

Оборудование Расход электроэнергии - Топливный бак

Как видно из предыдущего рисунка, есть четыре насоса, в которых сконцентрировано около 81% потребления электроэнергии в этой области, это четыре насоса, отвечающие за обработку дизельного топлива, которое в то же время является топливом, которое больше всего работает в депозит прямо сейчас.

Принимая во внимание анализ, изложенный выше, эта работа будет направлена на оценку работы этих семи насосных установок, состоящих из горизонтальных центробежных насосов, с многолетней эксплуатацией, которые никогда не оценивались с точки зрения энергии, чтобы определить потенциальные потенциалы энергосбережения и, таким образом, способствовать снижению потребления энергоносителей для страны и улучшению окружающей среды.

Насосы, которые будут изучены в этом исследовании:

Дизельный нагнетательный насос № 1, Дизельный нагнетательный насос № 2, Керосиновый нагнетательный насос, Спиртовой нагнетательный и заправочный насос, Дизельный заправочный насос № 1, Дизельный заправочный насос № 2. Насос для загрузки керосина.

Оценка работы насосного оборудования:

Установленные насосы не имеют своих характеристических кривых или других данных листа, поэтому методология, описанная Игорем Карасиком в его книге «Центробежные насосы. Эксплуатация, отбор и техническое обслуживание »(1968) на основе физических измерений рабочих колес.

Необходимые данные, которые необходимо получить от установленного насоса:

D1: диаметр всасывающей проушины (см).

D2: Наружный диаметр рабочего колеса (см).

W2: Ширина выпускного отверстия крыльчатки (см).

S2: толщина лезвия (см).

Z2: количество лезвий (единиц).

n: число оборотов в минуту электродвигателя (об / мин).

Поскольку в работе этим методом было оценено несколько насосов, программное обеспечение Table Curve для Windows версии 1.0 использовалось в качестве инструмента для корректировки соотношения значений, отображаемых на каждом из графиков, которые должны использоваться в соответствии с методологией, что облегчает работу. и необходимые расчеты. После получения уравнений, на которые отвечают эти отношения, можно использовать Microsoft Excel в качестве инструмента расчета. Полиномиальные уравнения до третьего порядка были выбраны потому, что они были менее сложными для расчетов и имели коэффициенты корреляции более 99%.

Всего 92 уравнения были получены в результате корректировки различных корреляций, распределенных следующим образом:

23 при корректировке рисунков литературы использованы 48 для корректировки номинальных параметров насосов для рабочих жидкостей по изменению вязкости и 21 для получения характеристических кривых каждого из семи насосы оцениваются на работе (нагрузка, КПД и мощность).

Кроме того, были получены графики, позволяющие корректировать рабочие параметры каждой из трех существующих моделей насосов в компании, которые можно использовать в качестве эталона, когда любая жидкость с вязкостью, отличной от воды, обрабатывается с любым из них.

Кривая каждой из оцененных насосных систем была получена из уравнений, используемых в обычных гидравлических расчетах (уравнения Бернулли, формула Дарси-Вейсбаха и полный баланс механической энергии). Они определяются общей статической нагрузкой и потерями давления в системе (динамическая нагрузка).

Для того чтобы получить характеристические кривые систем, связанных с каждым из насосов, сначала был проведен визуальный осмотр, чтобы получить необходимые данные для выполнения соответствующих расчетов.

Данные, которые должны быть получены из насосной системы:

∆Z: общая статическая нагрузка, то есть разница в высоте между уровнем продукта на всасывании и нагнетании (м).

L: длина каждой секции трубы (м).

D: Номинальный диаметр каждой секции трубы (мм).

Аксессуары: количество и тип аксессуаров на каждом участке трубы (шт.).

Плотность (ρ): плотность продукта, который циркулирует через систему (кг / м3).

Вязкость (µ): динамическая вязкость продукта, который циркулирует через систему (Па * с).

Поток (Q): поток продуктов через каждую из систем (л / мин).

Для выполнения расчетов использовалась электронная таблица Microsoft Excel, в которой также была введена корректировка уравнений графиков, используемых при расчете систем трубопроводов, например, используемая для коррекции коэффициента трения в турбулентный режим (fturb.) как функция относительной шероховатости (İ). Он был разработан с учетом до четырех секций трубы на всасывании и нагнетании, а также всех возможных принадлежностей в каждой секции. Данные о физических свойствах манипулируемых продуктов были получены из лабораторных анализов и существующей литературы.Локальные значения сопротивления каждого из аксессуаров взяты из специализированной библиографии, а в некоторых случаях из данных, предоставленных документацией производителя для конкретных случаев фильтров и счетчиков.

Поскольку уровни продукта в каждой системе являются переменными, расчеты проводились для экстремальных условий, то есть в случае всасывания для минимальных уровней в резервуарах-хранилищах или цистернах и разгрузки для максимальных уровней работы в резервуарах. хранения, а в зоне погрузки уровень постоянен в одной и той же точке. В этих условиях, если система работает правильно, при их изменении не возникнет трудностей, и будет достаточно только регулирования потоков. Принимая во внимание эти соображения, ранее описанная процедура расчета была применена для оценки каждой из систем, состоящей из семи топливных насосов и в общей сложности 28 вариантов или систем трубопроводов.Уравнения, полученные для каждой системы, соответствуют следующей модели, представляющей параболу, смещенную от начала координат:

H = ∆Z + A * Q²

Полученные результаты

После проведения соответствующих расчетов можно было обобщить работу оцененных насосных систем, которые работают неэффективно, что позволило сделать следующие выводы:

Два дизельных нагнетательных насоса в настоящее время подают только около 60% от номинального расхода.Керосиновый нагнетательный насос в настоящее время перекачивает около 75% от номинального расхода, и при приеме автоцистерн поток еще больше уменьшается из-за потери, вносимые во всасывание. Поток, доставляемый дизельным загрузочным насосом № 1, недостаточен для уровня скорости, необходимого для загрузки этого продукта. Дизельный загрузочный насос № 2 и керосиновый загрузочный насос они доставляют около 70% от номинального потока.

Определение возможностей улучшения в каждом из оцененных насосов:

Для рекомендуемых решений возможность инвестирования в новое оборудование учитывалась, когда это было возможно, из-за ухудшения с технической точки зрения каждого из этих насосов и важности каждого из них для технологического процесса, который они должны гарантировать., При подходе к каждой из предложенных альтернатив были приняты во внимание наиболее важные насосы для предприятия и работы компании. По этой причине были оценены различные варианты с учетом замены дизельных насосов, что составляет более 80% от общего объема перерабатываемого продукта.

Оценка была сделана с учетом сравнения текущей ситуации с ситуацией, когда насосы заменяются, оценки экономических выгод, полученных за счет сокращения эксплуатационных расходов (сокращение времени эксплуатации, затрат на техническое обслуживание и улучшение эффективность перекачки) и экологического оборудования, которое будет создано с предложенной заменой.

Подход, технико-экономическая оценка и анализ снижения выбросов в окружающую среду каждой из предложенных альтернатив:

Оценка каждого варианта была проведена с учетом сравнения текущей ситуации с ситуацией, когда насосы заменяются, оценки экономических выгод, получаемых за счет сокращения эксплуатационных расходов (сокращение времени эксплуатации, затрат на техническое обслуживание и повышение эффективности насосного и экологического оборудования, которое будет производиться с предложенной заменой. Экономический анализ включает в себя расчет NPV, IRR и PRD, а также снижение выбросов CO2 за счет экономии электроэнергии.

Были проанализированы следующие альтернативы:

Замена четырех дизельных погрузочно-разгрузочных насосов. Замена двух насосов, используемых для слива дизельного топлива. Замена дизельного нагнетательного насоса № 2 и № 1, используемого для загрузки. Замена дизельного насоса № 2. дизельный разряд.

Экономические показатели для каждой альтернативы приведены ниже:

альтернатива	Ежегодная экономия (кВтч / год)	Ежегодная экономия (%)	PRS (Годы)	Фургон (CUC)	IRR (%)	PRD (Годы)	Снижение выбросов (т СО ₂ / год)
я	23890,0	51,7	9,3	-7 274,29	8,8	-	25,8
II	18240,0	39,5	6,3	3 374,36	+14,8	13	19,7
III	23,720.0	51,3	5.0	9 364,85	+19,5	8	25,6
IV	18240,0	39,5	3,3	11 901,21	30,1	4.5	19,7

Как уже отмечалось, с экономической точки зрения вариант IV является наиболее рекомендуемым, поскольку период простого восстановления является наименьшим, именно он дает более высокий NPV, имеет лучшую внутреннюю норму доходности и восстанавливается. инвестиции в кратчайшие сроки. Однако технически рекомендуется оценить предложение III с учетом технического состояния установленных в настоящее время дизельных насосов, поскольку они требуют постоянного контроля для обеспечения надежности распределения в провинции и при применении этой альтернативы меньше нового оборудования для каждой операции (погрузка и разгрузка); не исключая возможности восстановления, когда позволяют условия, четырех дизельных погрузчиков,Из-за важности они представляют для распространения этого продукта для клиентов.

Принимая во внимание, что параметры, используемые для выполнения экономических расчетов, могут измениться в будущем, на следующем рисунке можно наблюдать анализ чувствительности замены четырех дизельных насосов к изменению этих факторов.

Анализ чувствительности различных параметров для замены дизельных насосов

Замечено, что для определенных значений увеличенного дизельного топлива с манипулированием, увеличения цены на топливо, снижения стоимости насоса и уменьшения ставки дисконтирования в меньшей степени можно провести замену этих четырех насосов из с экономической точки зрения, с дополнительным преимуществом сокращения выбросов CO2 в окружающую среду и способствуют снижению ущерба, вызванного парниковых газов.

Выводы

Потребление электроэнергии в исследуемом районе в основном определяется семью насосным оборудованием, которое потребляет около 87,7% электроэнергии, и, в свою очередь, четыре насоса, которые обрабатывают дизельное топливо, составляют 80,8% потребления установки. Шесть групп работают неэффективно. Замена четырех насосов, имеющих наибольшее значение для компании, экономически нецелесообразна при текущих условиях и параметрах, используемых для оценки. Из проанализированных альтернатив наиболее технически осуществимы и экономичным является замена дизельного нагнетательного насоса № 2 и дизельного заряда № 1, которые также гарантируют наличие нового насосного оборудования для каждой операции.

Библиография

Агила В., Р. Анализ дизельной насосной системы ECC VC. Дипломная работа. UCLV. 1985.Боррото Нордело А. и др., Управление энергетикой бизнеса. CEEMA, Редакционный университет Сьенфуэгоса, Куба. 2002. ISBN 959-257-040-X. Кампос Авелла, JC, Полное эффективное управление энергией. Центр энергетических и экологических исследований (CEEMA). Редакционный университет Сьенфуэгоса, Куба. 2001. Campos Avella, J C. et. А. Энергосбережение в центробежных насосных системах. UPME-COLCIENCIAS. Колумбия. 2007. Имеется в: Cristo D., Y., Ruiz C., R. Некоторые соображения по оценке инвестиций. Университетский центр Санкти Спиритус Хосе Марти Перес. Школа бухгалтерского учета и финансов. 2008. Доступно по адресу: monografías.com. Эспиноса П., Энергетический менеджмент в химической промышленности. UCLV. Редакция Feijoo. Санта-Клара. Куба. 2001.ISBN 959-250-021-5 Фернандес Гонсалес, Л. Записки из курса «Экономико-финансовая оценка энергетических проектов». Гавана. Куба. Июль 2002. Карасик И., Картер Р., Центробежные насосы: выбор, эксплуатация и техническое обслуживание. Революционное издание. Гавана. 1968. Лима Агилар, Д., Руководство по эксплуатации Обработка нефтепродуктов. КУПЕТ союз. Куба. 2006. Молина Игартуа, Л.А., Молина Игартуа, Г. и др., Руководство по энергоэффективности в промышленности. CADEM (Grupo EVE), Бильбао, Испания. 1993. Мюррей, Дон и др., Оценка проектов, связанных с энергетикой. ARPEL направляющие. Руководство № 28. Август. 1999. Риос Рока, А., «Энергоэффективность». Бюллетень энергетических перспектив региона. OLADE Portal. Апрель и октябрь. 2006. Доступно по адресу: www.olade.org/Rodríguez C., S.,«Достижения и изменения в кубинском энергетическом секторе» в кубинской экономике в 2000 году: макроэкономические показатели и трансформации бизнеса. Центр изучения кубинской экономики. Университет Гаваны. Куба. 2001.