徐相軍

(中色科技股份有限公司蘇州分公司，江蘇 蘇州 215026)

由于空氣具有可壓縮性、不凝結(jié)、無危害、容易獲取且易于輸送等特點(diǎn)，因此，在有色金屬加工企業(yè)，壓縮空氣已作為一種重要的，不可或缺的動力能源，應(yīng)用于各種工藝設(shè)備、風(fēng)動工具、儀表檢測、自動控制等。但是，生產(chǎn)壓縮空氣的過程本身就需要消耗水、電等大量的一次能源，對于有色金屬加工企業(yè)來說，該消耗量一般占總成本的7～10%。因此，如何做到合理供氣，節(jié)約能源也是我們每一位動力設(shè)計工程師應(yīng)盡的責(zé)任。有色金屬加工企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)一般由壓縮空氣站和管網(wǎng)兩部分組成。因此，要做好節(jié)能降耗，就得從以上兩個方面入手，下面就有色金屬加工企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能降耗措施進(jìn)行總結(jié)，以作探討。

1 做好空壓機(jī)的設(shè)備選擇

過去大多使用的活塞式空壓機(jī)，由于其設(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，管理難度大的缺點(diǎn)，20世紀(jì)90年代后已逐步被其他型式的壓縮機(jī)所替代，少有選用。

目前對于中小型用氣(用氣總量在200m3/min左右)企業(yè)來說，螺桿式空壓機(jī)為主要使用機(jī)型。目前市場上銷售的螺桿空壓機(jī)按卸載特性分為普通單螺桿空壓機(jī)、節(jié)能型空壓機(jī)以及變頻螺桿空壓機(jī)。主要區(qū)別是當(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。普通單螺桿空壓機(jī)一般采用進(jìn)氣截流的卸載方式，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%。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。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)能自動啟動，從而達(dá)到較好的節(jié)能效果。變頻螺桿空壓機(jī)則能夠根據(jù)實(shí)際用氣量的變化通過變頻控制器來隨時調(diào)整電機(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。有色金屬加工企業(yè)因其工藝設(shè)備用氣的特性，除軋機(jī)設(shè)備屬相對恒量連續(xù)用氣外，其他設(shè)備均為不定量階段性用氣，所以用氣總量隨時都存在波動，在配置螺桿空壓機(jī)時，應(yīng)優(yōu)先采用節(jié)能型空壓機(jī)，同時結(jié)合用氣量波動的具體情況，設(shè)置一臺變頻螺桿空壓機(jī)，可有效的降低用氣量較少時的軸功率損耗。達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

隨著近幾年，國內(nèi)大型鋁加工項(xiàng)目的上馬，企業(yè)總用氣量也相應(yīng)增加，部分企業(yè)壓縮空氣用氣總量達(dá)到了500m3/min左右。僅選用螺桿式空壓機(jī)，就會造成壓縮空氣站房過大，站內(nèi)配管復(fù)雜等缺點(diǎn)，從而帶來基建投資增加且不節(jié)能?？煽紤]選用離心式空壓機(jī)加螺桿式空壓機(jī)的組合供氣方式，將軋機(jī)等設(shè)備相對恒量連續(xù)使用的壓縮空氣由離心空壓機(jī)來供應(yīng)，其他不定量間斷使用的設(shè)備用氣由螺桿空壓機(jī)來供應(yīng)。既可以降低運(yùn)行電耗，節(jié)省了基建投資，同時還大大降低后期的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

2 壓縮空氣站設(shè)計中盡量選用室外吸風(fēng)

空壓機(jī)運(yùn)行時由于電機(jī)散熱，使室內(nèi)溫度一般均比室外溫度高。實(shí)驗(yàn)表明：空壓機(jī)進(jìn)口溫度每升高5℃，壓縮機(jī)的排氣量將減少1%，耗電量也同時增加約4%，造成能源浪費(fèi)。同時，在采暖地區(qū)，若采用室內(nèi)進(jìn)氣，空壓機(jī)的室內(nèi)吸氣量將由室外空氣補(bǔ)充，造成了采暖季節(jié)的采暖熱負(fù)荷增加，浪費(fèi)能源。所以在設(shè)計中，應(yīng)盡量選用室外吸風(fēng)方式；當(dāng)然在某些特定地區(qū)，比如南方炎熱地區(qū)，夏季可室內(nèi)吸風(fēng)，應(yīng)予以區(qū)別對待。

3 適當(dāng)減低系統(tǒng)供氣壓力

空壓機(jī)均有一個共同的特性，排氣壓力設(shè)定越高，其所消耗的軸功率就越高。空壓機(jī)每生產(chǎn)1m3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)1m3壓縮空氣的耗電量就可降低0.004kwh。以中小型有色加工企業(yè)每月生產(chǎn)約264X104m3壓縮空氣計，即可節(jié)約用電10560kwh。目前大多數(shù)有色加工設(shè)備用氣壓力要求為0.4～0.6MPa，空壓機(jī)設(shè)備選型額定排氣壓力多在0.8MPa。實(shí)際運(yùn)行時，大多數(shù)企業(yè)設(shè)定空壓機(jī)排氣壓力約為0.7MPa，輸送至用氣設(shè)備末端的壓力約為0.6MPa，仍有下調(diào)空間。所以，在保證安全生產(chǎn)用氣的前提下，適當(dāng)降低空壓機(jī)的排氣壓力是很有效的節(jié)能降耗措施。

4 引入PLC自動控制系統(tǒng)

由于有色金屬加工企業(yè)壓縮空氣用氣量存在實(shí)時波動，引入PLC自動控制系統(tǒng)后，可以通過用氣量變化來反饋信息，通過計算控制空壓機(jī)的開機(jī)或停機(jī)，從而使空壓機(jī)的供氣量與工廠的壓縮空氣消耗總量相匹配。在工廠用氣總量增加時，輸送系統(tǒng)管道中的壓縮空氣壓力將下降，PLC控制系統(tǒng)將自動計算所需的空壓機(jī)數(shù)量，然后發(fā)出指令開啟所需的空壓機(jī)。當(dāng)工廠用氣量減少時，輸送系統(tǒng)壓縮空氣壓力將增加，PLC控制系統(tǒng)通過同樣的方法來減少運(yùn)行空壓機(jī)的臺數(shù)。這樣，不僅可以大大節(jié)省一些不必要的空壓機(jī)產(chǎn)生的能量損耗，也方便了人工管理，實(shí)現(xiàn)了無人值守自動化管理?？梢匀〉幂^好的節(jié)能效果。

5 加強(qiáng)設(shè)備及輸送系統(tǒng)的管理、維護(hù)

在壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計中，利用公式(1)來計算有色金屬加工企業(yè)的壓縮空氣站的設(shè)計容量：

Q=∑Q0K(1+￠1+￠2+￠3)

(1)

其中：Q——工廠壓縮空氣站設(shè)計容量

∑Q0——用氣設(shè)備或車間消耗量之和

K——消耗不平衡(最大)系數(shù)1.2～1.4

￠1——管道漏損系數(shù)，當(dāng)管道全長小于1km時，取0.1；1.5km時，取0.15；大于2km時，取0.2

￠2——用氣設(shè)備磨損系數(shù)0.15～0.2

￠3——未預(yù)見消耗系數(shù)0.1

從公式(1)可以看出，壓縮空氣站總供氣量的15～20%的壓縮空氣被管道漏損及設(shè)備磨損所消耗，所以管道系統(tǒng)和設(shè)備的維護(hù)，保養(yǎng)對于壓縮空氣動力系統(tǒng)的節(jié)能作用是很明顯的。

在很多工廠現(xiàn)場，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)很多管道接頭處，由于密封不嚴(yán)，用手或耳朵聽就能感覺到管道漏氣。應(yīng)通過及時修補(bǔ)泄露孔洞、調(diào)換密封墊片、在非工作時間內(nèi)切斷不使用的局部管網(wǎng)等措施來減少管網(wǎng)泄露。

對空壓機(jī)設(shè)備的維護(hù)亦是系統(tǒng)安全節(jié)能運(yùn)行的保障，維修質(zhì)量的好壞直接影響機(jī)器的運(yùn)行效率?？諌簷C(jī)不及時修理一些小故障，工作效率就會降低5～7%。因此，加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)，及時排除運(yùn)行故障，保證設(shè)備始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，也是節(jié)能降耗的一條有效途徑。

6 結(jié)語

有色金屬加工企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能是工程設(shè)計和企業(yè)共同關(guān)心的話題，它與企業(yè)最終成品的成本有著直接的關(guān)系。如何做好壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，為企業(yè)降低產(chǎn)品成本，在市場競爭中保持較好的競爭力是我們今后不懈努力的方向。

《壓縮空氣站設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社

《壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范》 GB50029-2003