Давайте рассмотрим конкретный пример. Подмосковный завод по производству автомобильных покрышек, цех формовки. Система вентиляции не справляется с выбросами дыма от прессов — гарь распространяется по цеху, создавая дымовую завесу. Очевидной кажется установка более мощной вытяжной системы. Однако, для данного предприятия стоимость такой простой «реконструкции» будет составлять около 10 млн руб. Но что самое интересное, даже двукратное увеличение производительности не гарантирует результата. Первостепенная задача состоит в том, чтобы четко определить причину неэффективной работы. Не зная ее, можно тратить деньги и не получать результат. Опишем основные причины: 1. Существующая система не выдает проектных значений, что может быть результатом дефектов оборудования, внесенных изменений в систему при монтаже, некачественного монтажа, загрязненностью фильтров, воздуховодов и т.п. Сюда также входит неправильная эксплуатация системы, приведшая к потере эффективности. 2. Существующая воздушная сеть не отлажена, поэтому воздухораспределение нарушено — через воздухораспределители (решетки, зонты, насадки) подается не то количество воздуха, которое требует проект. Поэтому часть решеток подает больше воздуха, чем нужно, часть — меньше, одни отсосы работают эффективно, другие не вытягивают воздух вообще. В результате вредности не удаляются, как было задумано в проекте, а впустую перемещаются по цеху. 3. Неправильно выбранная схема воздухораспределения в цехе. Производительность системы выбрана правильно, но воздухораспределение организовано неэффективно, в результате система работает частично вхолостую. В эту же категорию входит использование неудачных местных отсосов. 4. Существующая система рассчитана неверно, ее производительность недостаточна для данного производства. Как мы видим, работы по каждому пункту потребовали бы разного финансирования. Четвертый пункт самый дорогостоящий, ведь он подразумевает серьезную реконструкцию — установку нового оборудования, воздушной сети и т.п. Мы не раз сталкивались с ситуацией, когда проблему на производстве можно было решить только за счет первого, второго и третьего пунктов, что практически ничего не стоит по сравнению с последним. Определим список работ, необходимых для точного диагностирования причин неэффективной работы: 1. Ознакомление с проектными данными по производительности вентиляции и объемами выделяющихся вредностей для оценки того, соответствуют ли они друг другу. 2. Проведение замеров параметров воздуха (скорости и напора) во всех решетках, местных отсосах, в основных воздуховодах и т.п. После этого будет очевидна картина — выдает ли система проектные расходы и налажена ли она должным образом. 3. Составление карты потоков воздуха в самом цехе. Это позволяет нам определить, насколько правильным образом вредности уносятся вытяжной вентиляцией и насколько приточный воздух усиливает действие вытяжки. 4. Анализ данных и разработка мероприятий по борьбе с негативными факторами. Только такой путь может дать гарантированное решение проблемы. В противном случае наиболее распространенный результат — неполученный эффект и большие затраты. В том же цеху формовки покрышек предложение заказчика было таким: установить брезентовые огнеупорные шторы по всему цеху (длина — 100 м) для разделения рабочей зоны от зоны станков, усилить в два раза мощность вытяжных вентиляторов. О стоимости подобной реконструкции мы уже говорили. Мы видим свою задачу в создании правильного воздухораспределения, при котором приток помогает вытяжке, усиливая ее эффект. Исходя из этого, выбираем программу экспертизы. Исследование системы показало: 1. Крышные вытяжные вентиляторы не выдают заданную производительность, поскольку служба эксплуатации завода установила на них мелкую сетку от попадания птиц, которая быстро забивается частицами гари из цеха, блокируя выход воздуха и снижая эффективность вентиляторов до 30 %. 2. Приточные насадки расположены друг напротив друга по обеим сторонам прохода между прессами. Направленные потоки приточного воздуха встречаются лоб в лоб и уходят к потолку, не проходя через рабочую зону перед станками. В результате приточный воздух не обдувает рабочие места операторов и не попадает в зону выделения вредностей, поэтому нисколько не способствует уносу вредностей наверх, к потолку. 3. Воздух подается через приточные решетки неравномерно — через последние решетки на воздуховоде подается намного больше воздуха, чем указано в проекте, тогда как другие решетки практически не работают. Проблема простая — система имеет прямые врезки, а на ответвлениях нет регулирующих клапанов. Все, что требовалось для повышения эффективности системы — это привести в порядок эти три пункта! Про прямые врезки в приточных воздуховодах стоит поговорить отдельно, ведь они ответственны за многие проблемы в системах вентиляции. Действительно, воздух движется по прямому участку воздуховода и неохотно идет в ответвление, установленное под углом 90 °. Весь воздух стремится идти до конца прямого воздуховода. Чтобы его направить в прямую врезку, требуется создать преграду (с помощью клапана) после врезки. После монтажа системы вентиляции следует очень важный шаг — наладка воздушной сети, т.е. мероприятия, результатом которых является подача воздуха в каждую решетку и каждое ответвление в том объеме, который указан в проекте. Наладить систему с прямыми врезками очень сложно, ведь мы насильственно заставляем воздух перераспределиться с помощью препятствий, что кроме всего прочего приводит к турбулентности, дополнительным потерям и т.п. Хотя намного проще и эффективней воспользоваться «тройниками-штанами», в которые воздух заходит очень легко. Введение прямых врезок произошло около 30 лет назад в целях экономии и повышения скорости выполнения монтажных работ. Конечно, прорезать по месту отверстие в жестяном воздуховоде намного проще и дешевле, чем заказать тройник, который зачастую является нестандартным фасонным изделием. В системах вентиляции современных офисных зданий это не влечет за собой больших проблем, ведь СЭС не выполняет замеры ПДК в офисах, а ощущение свежести является очень субъективным. На промышленных предприятиях картина другая, не налаженная правильно система приводит к низкому эффекту, который легко виден — как для СЭС, так и для рабочих. Простая работа по замене прямых врезок на тройники делает возможным балансирование воздушной сети и достижение проектных данных. Зачастую проблема низкой эффективности системы берет свое начало в форме и конструкции местных отсосов (в этой роли может выступать зонт, укрытие, боковой отсос и т.п.). Дело в том, что главная задача местного отсоса — добиться максимального эффекта удаления при минимальном расходе воздуха. Секрет успеха в данном случае лежит в конструкции отсоса. Он должен максимально укрывать источник вредностей. Казалось бы, очевидная истина, но, судя по нашему опыту, усвоена она недостаточно. Пример: горячий цех пищевого производства, над плитой установлен кольцевой отсос. Несмотря на высокую скорость в решетках отсоса, жар и запах удаляется неудовлетворительно. Мы не идем по пути, который хочет заказчик, — установить более мощный вентилятор. За этим следует установка более мощного притока, холодильной машины и т.п. Мы устанавливаем пристенный зонт (из-за очень ограниченного места), который больше площади плиты. Элементарное действие, которое имеет невероятный результат — система заработала великолепно без замены вентилятора. В это трудно поверить, но ошибок с местными отсосами колоссальное количество! Иногда установка эффективного укрытия или отсоса сталкивается с противодействием со стороны заказчика. Дело в том, что эффективный отсос может быть выполнен только при содействии технолога предприятия. Наша задача — укрыть источник вредностей, а задача технолога — сделать так, чтобы ничего не мешало рабочим. Поэтому, только вдвоем они могут найти компромиссное решение. Если мы не находим понимания со стороны заказчика, мы убеждаем его цифрами. Чем меньше укрыт источник вредностей, тем больший расход воздуха мы должны обеспечить для удаления вредностей. А каждый кубический метр воздуха системы вентиляции обходится в среднем в 60 руб. и более, поэтому лишние 10 тыс. м3/ч стоят более $ 20 тыс. После такой демонстрации обычно технологи идут на сотрудничество — позволяют создать укрытия с дверцами и т.п. Отдельно стоит поговорить о влиянии эксплуатации на эффективность работы систем промышленной вентиляции. Рассмотрим следующий пример. Громадный электросталеплавильный цех, в котором превышены предельно допустимые концентрации вредных веществ в зоне загрузки и выгрузки бункеров. Технология работы такова: вагонетка засыпается материалом с ленточного конвейера, далее она движется вдоль накопительных бункеров, останавливается около нужного и разгружает материал в бункер. В зависимости от марки выплавляемой стали, вагонетка заполняет накопительные бункеры различными материалами. Бункеры в свою очередь разгружаются в ковш, который доставляет смесь материалов в печь. Места пересыпки материалов (с конвейера в вагонетку, с вагонетки в бункеры) сильно пылят, поэтому от них устраивается вытяжная вентиляция. Наша задача была следующей — определить причины снижения эффективности аспирационной системы, приведшие к превышению ПДК в цехе и разработать мероприятия по ее повышению. Причины низкой эффективности всегда одни и те же: неправильные расходы воздуха в проекте, неоптимальное воздухораспределение, плохая реализация системы «в железе», потеря эффективности из-за неудовлетворительной эксплуатации. Не доверять проекту не было оснований — он выполнен известным специализированным металлургическим проектным институтом. Поэтому мы решили проверить качество монтажа, наладки и правильности эксплуатации. Основой экспертизы были замеры воздуха в системе. Необходимо определить, какое количество воздуха удаляется каждым отсосом, сколько воздуха проходит по основным трактам и ответвлениям, каков общий расход воздуха. Особенность системы аспирации на предприятиях таково рода — большое количество местных отсосов, которые работают не одновременно, а по одиночке. Это означает, что отсос воздуха должен осуществляться не через все отсосы (их десятки) одновременно, а только от нескольких. Поэтому каждый местный отсос имеет клапан, который открывается только тогда, когда вагонетка подъехала к месту выгрузки. Результаты замеров воздуха таковы: 1. Большинство местных отсосов (когда клапан открыт) имеют производительность в два раза меньшую, чем требуется по проекту. 2. Некоторые отсосы не работают вообще, в ответвлениях трактов к ним скорость воздуха близка к нулю (хотя он должен двигаться со скоростью свыше 15 м/с).3. В некоторых местах на магистральных трактах скорость в одной и той же точке замера прыгала от 0 до 20 м/с. После анализа данных картина стала ясной. Клапаны, перекрывающие неработающие в данный момент отсосы, потеряли свою герметичность — не закрывались полностью, а заклинили в промежуточном положении. В результате, вместо работающих на полную мощность шести одновременно открытых отсосов, система имела два десятка приоткрытых отсосов. В результате пыльный воздух через полуоткрытые, но ненужные в данный момент отсосы, поступал в тракт. При этом снижалась эффективность работы нужных отсосов, через которые воздух шел с меньшей скоростью. Пыль имеет некоторый вес, поэтому, при небольшой скорости транспортировки она оседала на стенках тракта. Постепенно сечение тракта заужалось, производительность падала все больше и больше, пыль оседала все интенсивнее. В итоге, некоторые тракты были полностью забиты пылью, поэтому наладчики не могли даже ввести трубку Пито в воздуховод через прорезанное отверстие. Кроме того, проверка на герметичность системы показала, что вместо нормируемых 5 % потерь они составляют почти 10 %. Резкие скачки скорости в некоторых точках замеров на магистральных трактах свидетельствуют о наличии внутри воздуховода источника завихрений — это могут быть отложения пыли или посторонний предмет. В дополнение ко всему вышесказанному регулирующий клапан у вентилятора (так называемый направляющий аппарат, который можно сравнить с диафрагмой фотоаппарата) со временем получил повреждения — часть его лопаток заклинило в промежуточном положении. Вентилятор имеет нештатную гибкую вставку, в которой брезентовое кольцо не имело армирующей, усиливающей конструкции, поэтому при работе вентилятора вставка втягивалась внутрь, перекрывая 20 % сечения. Кроме того, во время эксплуатации воздуховод перед вентилятором чуть сдвинулся вниз от своей первоначальной оси, поэтому ось вентилятора и ось воздуховода находились под небольшим углом. Нужно отметить, что вентилятор с мощностью двигателя 315 кВт создает настолько мощный поток воздуха, что даже малейшие несоосность и заужения сечения губительны для его производительности. Мероприятия для повышения эффективности были очевидны — восстановить работу и герметичность клапанов местных отсосов, прочистить все воздуховоды, установить правильную гибкую вставку. Однако эта работа требует колоссальных расходов. Прочистка системы воздуховодов общей длинной 500 м, выполненной из стали толщиной 8 мм, — крайне сложное и дорогостоящее мероприятие. К тому же, эта работа должна выполняться при неработающем цехе. В общем, сплошные убытки. А причина подобной ситуации простая — заказчик перестал заботиться об эксплуатации аспирации, в результате чего уникальная система полностью вышла из строя. Правильная эксплуатация сводится к следующему: регулярно обслуживать клапаны у местных отсосов для безупречности их работы, проводить инспекцию и чистку самых сложных участков трактов, не допускать замены штатных элементов системы на выполненные кустарно.