1.2 Технико - экономический критерий эффективности охлаждения

Термодинамический анализ позволил выявить влияние системы охлаждения на энергетическое совершенство компрессорной установки. Предельные возможности повышения термодинамической эффективности компрессора с реальными газоохладителями определены выражением (1.11)

В термодинамическом анализе, естественно, отсутствовала информация о том, как поведут себя величины и с увеличением числа охлаждений. Однако проектировщиков систем охлаждения в конечном счёте интересует не только термодинамическая эффективность процесса сжатия газа, сколько сумма материальных затрат, необходимых для реализации рассматриваемого процесса в условиях конкретного способа производства и эксплуатации компрессорной установки. Ясно, что полученная при n max экономия энергии, расходуемой на процесс сжатия, будет достигнута ценой роста затрат на изготовление большого числа крупных теплообменных аппаратов, на их транспортировку, обвязку трубопроводами, размещение на дополнительных производственных площадях, увеличение числа контрольно -- измерительной аппаратуры, средств автоматики и т.д.

Поэтому в своём стремлении повысить термодинамическое совершенство компрессорной установки проектировщик оказывается поставленным перед необходимостью соизмерять получаемую при этом выгоду с ценой, которую приходится за неё платить. Иными словами, решающее слово при выборе варианта системы и степени её приближения к термодинамическому идеалу остаётся всегда за комплексно-экономическим анализом. Проведение такого анализа может быть выполнено на основе применяемого в настоящее время универсального технико-экономического критерия, известного в литературе под названием «приведенные затраты».

Сущность этой величины состоит в следующем.

Пусть имеются два варианта, каждый из которых решает поставленную техническую задачу (сжатие газа при заданном расходе до заданного давления). Реализация варианта А требует вложения К₁ рублей, а варианта В - К₂ рублей. Допустим для определённости, что вариант А дороже, т.е. К₁>К₂. По этим сведениям ещё не возможно ответить на вопрос о целесообразности реализации более дешёвого варианта. С другой стороны, высокая стоимость реализации первого варианта не может сама по себе служить причиной отказа от него. Важно ответить на вопрос, выгоден ли вариант, требующий повышенных капитальных вложений, т.е. окупится ли эта разница в процессе эксплуатации достаточно быстро [1].

Для характеристики стоимости окупаемости капитальных вложений используется величина, называемая нормативным сроком окупаемости Тн. При этом предполагается, что если дополнительные капитальные вложения окупятся в процессе эксплуатации за срок, меньший, чем Т_н, то они являются экономически оправданными. Иными словами, если эксплуатационные издержки вариантов соответственно Э₁ и Э₂, то при < Т_н первый вариант будет более эффективным с экономической точки зрения.

В противном случае - наоборот. Это неравенство можно записать в виде

 (1.14)

Величина, обратная нормативному сроку окупаемости, называется нормативным коэффициентом эффективности Е. Величину П = Э + ЕК принято называть приведенными затратами (сумма эксплуатационных издержек и капитальных вложений, отнесённых к одному году нормативного срока окупаемости).

Если сравниваются не два варианта, а несколько, то наиболее эффективным будет тот, у которого приведенные затраты являются минимальными.

Тот факт, что в структуре приведенных затрат фигурируют фундаментальные экономические категории, позволяет применять этот критерий для оптимизации любых конструкций и систем независимо от их особенностей и назначения. Это придаёт большую универсальность приведенным затратам как критерию оценки суммарных достоинств конкурирующих вариантов. Для вычисления приведенных затрат её составляющие должны быть выражены через технические характеристики рассматриваемой конструкции или системы: массу, габаритные размеры, потери энергии и т.п.

Таким образом, несмотря на экономическую природу приведенных затрат, внутреннее содержание этого критерия является техническим. Иными словами, приведенные затраты представляют собой синтетическую величину, характеризующую технические достоинства конструкции или системы в экономической форме. В частности, применительно к системам охлаждения, повышение термодинамического совершенства схемы приводит к снижению затрат энергии на реализацию процесса сжатия и, следовательно, к уменьшению годовых эксплуатационных издержек. Одновременно, как было отмечено выше, растут капитальные вложения на реализацию большого числа аппаратов больших габаритных размеров. Приведенные затраты позволяют оценить суммарный эффект этого

мероприятия. Внутреннее содержание составляющих приведенных затрат зависит от особенностей конкретного инженерного сооружения. При этом, чем полнее учитываются различные категории затрат, тем более обоснованным является результат анализа.

Для компрессорной установки величина К складывается из следующих основных составляющих

К = К_к+К_г+К_пр+К_ст+К_м, (1.15)

где К_к - стоимость компрессора, К_г - стоимость газоохладителей, К_пр - стоимость привода, редуктора, муфт, системы автоматики, трубопроводов и т. д., К_ст - стоимость компрессорной станции (включая электросиловую часть, автоматику и т. п.), К_м - стоимость монтажа установки.

Эксплуатационные издержки могут быть разделены на две группы:

Ш пропорциональные капитальным вложениям

Ш не зависящие от них

К первой группе относятся амортизационные отчисления и расходы на текущий ремонт и содержание установки:

Э = А-К+А_р-К, (1.16)

где А -- доля годовых амортизационных отчислений, А_р -- доля годовых расходов на ремонт и содержание установки.

От капитальных вложений на компрессорную установку не зависят стоимости энергии на привод компрессора и хладагента (например, оборотной воды)

, (1.17)

где Ц_э - цена энергии, руб./(кВт-ч), Ц_в - цена хладагента, руб./м³, N_k - потребляемая мощность компрессорной установки, кВт, V_b - расход хладагента, м³/с, Т - время работы установки, ч.

Нормативный коэффициент эффективности Е обычно принимается равным, что соответствует значению нормативного срока окупаемости, примерно в 7 лет.