淺談空壓站房系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計及管理
2021-7-29 10:34:03??????點(diǎn)擊：
由于空氣取之不盡用之不竭，且具有很強(qiáng)的可壓縮性，使用安全可靠，無毒無味，因而壓縮空氣在工業(yè)生產(chǎn)活動中具有十分廣泛的用途，空壓站幾乎遍及所有的工業(yè)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計，空壓機(jī)每年用電量約占全社會總發(fā)電量的9%左右，以2020年發(fā)電量7.42萬億千瓦時計算，空壓機(jī)耗電量約為6700億度；從具體企業(yè)來看，大約有85%的工廠建有空壓站，而壓縮空氣站的用電量一般占全廠用電總量的6%~10%，汽車工廠中為12%~15%，在工礦企業(yè)中高達(dá)20%~40%。因此，如何做到合理供氣進(jìn)而節(jié)約能源，不僅是我們每一位從業(yè)者應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)，而且是企業(yè)獲取可觀經(jīng)濟(jì)效益、提升企業(yè)競爭力的有力保障。
下面，我們就一般工業(yè)企業(yè)在進(jìn)行壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計時可采取的節(jié)能降耗措施，與大家進(jìn)行探討和分享。
一、空壓機(jī)科學(xué)選型
在空壓機(jī)運(yùn)行全周期中，設(shè)備購置成本約占13%，維護(hù)保養(yǎng)成本約占10%，電力耗費(fèi)成本約占77%。因此，選購空壓機(jī)不僅需要對比設(shè)備采購價格，還需要結(jié)合自身環(huán)境選擇符合機(jī)器的工作功率，節(jié)省下來的電費(fèi)就是利潤。
在空壓機(jī)選型前，我們需要獲取準(zhǔn)確的用戶用氣需求信息，分析高峰、低峰用氣量。按照低峰用氣負(fù)荷選取合適臺數(shù)的空壓機(jī)，再利用高低峰用氣量差值選取合適臺數(shù)的調(diào)峰用空壓機(jī)。調(diào)峰用空壓機(jī)可根據(jù)實(shí)際情況考慮選用變頻機(jī)或小排氣量的空壓機(jī)。當(dāng)高低峰用氣量相差不大時，選用1臺小型空壓機(jī)即可滿足日常生產(chǎn)調(diào)峰需求。當(dāng)高低峰用氣量相差較大時，可以考慮選用幾臺小型空壓機(jī)或選用1臺變頻調(diào)速空壓機(jī)。
空壓機(jī)按照工作原理分為容積型和速度型；容積型可分為活塞式、螺桿式、滑片式三種；速度型可分為離心式和軸流式兩種。以前由于加工技術(shù)不過關(guān)，工廠大多使用的是活塞式空壓機(jī)，因其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)壓力控制技術(shù)落后，普遍存在系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、維修成本高、管理難度大等缺點(diǎn)，從上世紀(jì)90年代后期開始，其逐漸被雙螺桿空壓機(jī)大范圍替代。
現(xiàn)在，螺桿空壓機(jī)是中小型用氣規(guī)模（用氣總量200m3/min左右）企業(yè)的主要使用機(jī)型。目前，市面上常見的螺桿空壓機(jī)按其卸載特性可分為普通空壓機(jī)、簡單節(jié)能型空壓機(jī)和變頻螺桿空壓機(jī)。主要區(qū)別在于當(dāng)壓縮空氣用量發(fā)生變化時空壓機(jī)消耗的軸功率不同。
普通工頻螺桿空壓機(jī)一般采取進(jìn)氣截流的卸載方式，即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，但空壓機(jī)在空載狀態(tài)下還是在帶動螺桿回轉(zhuǎn)，所以卸載時仍要消耗較大的軸功率，一般大于滿載時軸功率的70%，這就會造成很大的能量浪費(fèi)。
簡單節(jié)能型空壓機(jī)一般采用進(jìn)氣截流與卸壓及電機(jī)開關(guān)組合的卸載方式。當(dāng)達(dá)到設(shè)置壓力值時，機(jī)器卸載，關(guān)閉進(jìn)氣門。卸載時，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)卸載到設(shè)定值時，電機(jī)自動啟動，通過減少電機(jī)做工時間從而達(dá)到較好地節(jié)能效果。
變頻螺桿空壓機(jī)可跟蹤空氣的需求量變化自動地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用氣量越少，電機(jī)轉(zhuǎn)速越低，消耗的軸功率就越低。具有氣壓穩(wěn)定、啟動無沖擊、噪音低、自動休眠、機(jī)械磨損減少、電機(jī)壽命長、控制精度高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
在空壓站進(jìn)行設(shè)備選型時，并非一成不變得，而是要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理的科學(xué)選型。如果用氣很穩(wěn)定，需求量上下浮動不會太大，可以由儲氣罐應(yīng)對，這時就沒有必要選擇變頻空壓機(jī)。就算買了變頻設(shè)備也沒有實(shí)際作用，性能冗余不說，還可能因?yàn)槎嘁粋€部件而導(dǎo)致故障幾率增大；但如果用氣不穩(wěn)定，上下浮動很大，那么在配置螺桿空壓機(jī)時，應(yīng)優(yōu)先采用變頻空壓機(jī)，同時結(jié)合用氣量波動的具體情況，設(shè)置若干臺備用機(jī)，既可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，有可以滿足生產(chǎn)需求。
當(dāng)用氣需求量過大時，比如達(dá)到500m3時，僅選用螺桿式空壓機(jī)就會造成壓縮空氣站房過大，聯(lián)控系統(tǒng)和配管復(fù)雜等缺點(diǎn)，從而帶來生產(chǎn)風(fēng)險和其它投資成本增加。這時可考慮選用離心式空壓機(jī)加螺桿式空壓機(jī)的組合供氣方式，連續(xù)穩(wěn)定使用的壓縮空氣由離心空壓機(jī)供應(yīng)，其它間斷不定量使用的用氣需求由螺桿空壓機(jī)來提供。這樣不僅可以降低設(shè)備采購、基建投資成本，還可以節(jié)省運(yùn)行電耗，降低后期的運(yùn)維費(fèi)用。
二、盡量降低環(huán)境溫度
有數(shù)據(jù)表明，空壓機(jī)進(jìn)口溫度每升高5攝氏度，排氣量降減少1%，耗電量同時增加約4%。所以，我們應(yīng)盡量降低空壓機(jī)站房的環(huán)境溫度，尤其是吸氣口溫度。這樣一來，空壓機(jī)進(jìn)氣口的位置選擇就顯得格外重要。在我國北方地區(qū)，若采用室內(nèi)進(jìn)氣，被空壓機(jī)吸走的室內(nèi)空氣將由室外空氣補(bǔ)充，這會造成采暖季節(jié)的采暖熱負(fù)荷增加，浪費(fèi)能源。所以空壓站應(yīng)盡量選用室外吸氣方式。一般空壓機(jī)低溫不宜低于5攝氏度，高溫須低于40攝氏度，保持通風(fēng)。當(dāng)然，環(huán)境溫度不宜太低，如低于5攝氏度，甚至低于0攝氏度，則會造成潤滑油粘度過大，流動不暢，而導(dǎo)致開車故障。當(dāng)冷空氣進(jìn)入空壓機(jī)之后，遇到主機(jī)腔內(nèi)的高溫會產(chǎn)生大量的水蒸氣，這樣就會加大空壓機(jī)后處理環(huán)節(jié)水蒸氣過濾的負(fù)擔(dān)，可能導(dǎo)致設(shè)備銹蝕、跑油、潤滑油乳化等后果，不利于節(jié)省成本。
做好設(shè)備維護(hù)清潔，保證水冷、風(fēng)冷等換熱器的交換效果，保持油質(zhì)等，這些工作都有助于減少能源損耗。
三、適當(dāng)降低系統(tǒng)供氣壓力
不管何種空壓機(jī)，其均有一個共同的特性：排氣壓力越高，其所消耗的軸功率就越高，所需電量就越多。據(jù)統(tǒng)計，空壓機(jī)沒生產(chǎn)1立方米壓縮空氣的耗電量與排氣壓力有以下關(guān)系：排氣壓力每降低0.05MPa，生產(chǎn)1立方米壓縮空氣的耗電量就可降低0.004KWh。相反，每提高一公斤壓力就多增加7%-10%的能耗。
目前，大多數(shù)加工設(shè)備用氣壓力要求為0.4~0.6MPa，空壓機(jī)額定排氣壓力多在0.8MPa。實(shí)際運(yùn)行時，很多數(shù)用戶將空壓機(jī)排氣壓力設(shè)為0.7MPa，輸送到用氣末端的壓力約為0.6MPa。所以，在確保安全生產(chǎn)用氣的前提下，適當(dāng)降低空壓機(jī)的排氣壓力是一種很有效的節(jié)能降耗措施。
小結(jié)
空壓機(jī)時不折不扣的“電老虎”，空壓站也是工廠名副其實(shí)的能耗大戶，如何將節(jié)能理念很好地引入到空壓站當(dāng)中是我們從業(yè)人員需要認(rèn)真考慮的問題。當(dāng)然，空壓站的節(jié)能要素，必然不止于上文所述環(huán)節(jié)和方面。在此僅希望我們所探討內(nèi)容能對大家有所幫助和啟發(fā)。
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