空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造方案探討

王猛 秦懷宇 孔德成

摘 要：空壓機(jī)系統(tǒng)是新疆中泰紡織集團(tuán)的生產(chǎn)線的關(guān)鍵輔助設(shè)備，其能源消耗達(dá)到企業(yè)總能耗的15.6%;碳吸附車間空壓系統(tǒng)主要有7臺(tái)，包括兩臺(tái)185kW，兩臺(tái)135kW，兩臺(tái)200kW，一臺(tái)22kW。目前碳吸附車間一期壓縮空氣系統(tǒng)老舊，使用年限較長(zhǎng)，并且主機(jī)磨損，排氣量降低、設(shè)備利用率低下，有時(shí)不能滿足生產(chǎn);加載經(jīng)常達(dá)不到設(shè)定壓力，屬于單級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)組，輸入比功率較高而利用率低，不屬于國(guó)家節(jié)能認(rèn)證設(shè)備。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī)系統(tǒng);節(jié)能;使用

空壓機(jī)是一種利用電動(dòng)機(jī)將氣體在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。作為基礎(chǔ)工業(yè)裝備，空壓機(jī)廣泛的用于驅(qū)動(dòng)各種風(fēng)動(dòng)機(jī)械、風(fēng)動(dòng)工具，在冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，是許多工藝流程中的關(guān)鍵設(shè)備。傳統(tǒng)的螺桿式空壓機(jī)存在一些明顯的技術(shù)弱點(diǎn)：如供氣量無(wú)法連續(xù)調(diào)節(jié)，氣壓容易產(chǎn)生大幅的波動(dòng);卸載時(shí)嚴(yán)重浪費(fèi)能源;頻繁的啟停，影響電機(jī)的使用壽命，設(shè)備維護(hù)量大等等。近年來(lái)，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且空壓機(jī)的供氣流量隨著用氣流量的改變自行調(diào)節(jié)，達(dá)到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時(shí)，也可使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳工作效率，變頻螺桿式空壓機(jī)成為空壓機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)?？諌簷C(jī)作為制造廠最常用的設(shè)備之一，其所產(chǎn)生的廉價(jià)、適用的壓縮空氣能源倍受許多家企業(yè)青睞。根據(jù)某企業(yè)統(tǒng)計(jì)，空氣壓縮系統(tǒng)總成本中，運(yùn)轉(zhuǎn)能源消耗費(fèi)用占約75%，壓縮系統(tǒng)初期購(gòu)置費(fèi)用僅占總成本的約12%，其高額的運(yùn)轉(zhuǎn)能源消耗費(fèi)用無(wú)形中增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本;更為嚴(yán)重的是，空壓機(jī)主機(jī)磨損、多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)供氣、管路布置不合理等均可造成巨大的能源浪費(fèi)。因此設(shè)計(jì)一套安全可靠、節(jié)能高效、壓力穩(wěn)定的空氣壓縮系統(tǒng)已成為大多數(shù)企業(yè)的迫切需求。

1 節(jié)能改造方案分析

1.1供氣管道改造

通過(guò)系統(tǒng)性的規(guī)劃設(shè)計(jì)，每條管路、彎頭及輔助裝置配置更加合理，減少每條供氣管路的壓力損耗，同時(shí)采用更加耐腐蝕的不銹鋼合金材料代替原無(wú)縫鋼管管道，其防腐性可將泄露的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，減少管道內(nèi)銹渣，減少管損，減少不必要的浪費(fèi);不銹鋼材質(zhì)內(nèi)光滑表面能以更少壓降提供更多的空氣，從而顯著的降低運(yùn)行成本，保障用氣末端的壓力。

1.2高效設(shè)備節(jié)能改造

建議改造后的空壓機(jī)為兩級(jí)壓縮永磁變頻空壓機(jī)，主機(jī)采用大小不同的兩組螺桿轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)合理的壓力分配，降低了每次壓縮的壓縮比。比功率達(dá)到5.81kW/m3/min，為一級(jí)能效機(jī)組。改造后運(yùn)行方式為2用1備，其中1臺(tái)為變頻控制，運(yùn)行時(shí)為1工頻與1變頻配合，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際用氣按需輸出，變頻智能調(diào)速恒壓供氣，保障工頻一直處于加載狀態(tài)，避免空壓機(jī)頻繁加卸載，保護(hù)空壓機(jī)，啟動(dòng)時(shí)減輕電網(wǎng)的負(fù)荷，同時(shí)變頻和工頻可切換（變頻故障時(shí)不影響機(jī)器使用）。將輸出壓力設(shè)定在恒壓輸出（精確到0.1Bar）可節(jié)省過(guò)壓造成的浪費(fèi)，同時(shí)延長(zhǎng)氣動(dòng)工具的壽命，提高輸氣質(zhì)量，既保障了穩(wěn)定生產(chǎn)又能達(dá)到能效最大化。

1.3智能化改造

建議改造后的空壓機(jī)使用智能管理系統(tǒng)，可將處于各地的空壓機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)加入到云計(jì)算平臺(tái)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)下的空壓機(jī)，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，能夠查詢完整的報(bào)警歷史曲線，以便對(duì)故障進(jìn)行推斷和預(yù)防，提供空壓機(jī)的節(jié)能分析報(bào)告，可為后續(xù)發(fā)現(xiàn)節(jié)能改造空間，降低運(yùn)行成本，提供技術(shù)支持。

2 節(jié)能改造后的優(yōu)點(diǎn)

2.1節(jié)省人工

各個(gè)車間空壓站合并為一個(gè)集中供氣的空壓站，可減少一個(gè)站人工，同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能控制以后，能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2安全可靠

壓縮空氣主要用于制取氮?dú)夂蛢x表氣源，一旦出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)造成不良影響。改造后空壓機(jī)采用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速主機(jī)、角接觸球高效軸承，可靠性更加穩(wěn)定。穩(wěn)定運(yùn)行方式，增加備臺(tái)，聯(lián)合控制，保障緊急停機(jī)或故障的供氣穩(wěn)定。同時(shí)采用雙回路供電，進(jìn)一步提升供氣安全。

2.3降低噪音

改造后空壓機(jī)采用低噪音主機(jī)，低轉(zhuǎn)速離心風(fēng)扇以及變頻油冷風(fēng)扇，同時(shí)對(duì)殼體和壓縮機(jī)進(jìn)氣消音，噪音與原系統(tǒng)比較下降約20至25分貝。變頻器根據(jù)用氣需要提供能量，沒(méi)有太多的能量損耗，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)噪音因此變小，由于變頻以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，不用反復(fù)加載、卸載，頻繁加卸載的噪音也沒(méi)有了，持續(xù)加壓，氣壓不穩(wěn)產(chǎn)生的噪音也消失了。

2.4供氣壓力穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的空壓機(jī)，通過(guò)設(shè)定“工作壓力上限”和“工作壓力下限”將氣壓穩(wěn)定在一定的范圍，這就導(dǎo)致，氣壓必定是不穩(wěn)定的，而且有很大的浪費(fèi)。變頻器可以閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供氣管路中氣體的壓力，PID調(diào)節(jié)器比較當(dāng)前壓力與設(shè)定壓力差值比較，保證輸出壓力始終維持在設(shè)定壓力，輸出壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品工藝質(zhì)量。

2.5啟動(dòng)電流小、對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊。

傳統(tǒng)的空壓機(jī)主電機(jī)采用Y-△減壓起動(dòng)，起動(dòng)電流約為額定電流3倍，仍然很大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，易造成電網(wǎng)不穩(wěn)以及威脅其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。變頻器可使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊;電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟停，避免沖擊電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2.6 節(jié)約能源。

傳統(tǒng)的控制方式，空壓機(jī)在加載時(shí)：從設(shè)定壓力到卸載壓力的加壓過(guò)程中，電能白白浪費(fèi)掉，而經(jīng)過(guò)減壓閥減壓的過(guò)程，也是在浪費(fèi)能量;空壓機(jī)卸載時(shí)：關(guān)閉電磁閥使電機(jī)一直在空轉(zhuǎn)，這種調(diào)整方法同樣是極大的能力浪費(fèi)，卸載時(shí)的功耗約占滿載的20%～40%。在變頻控制方式下，變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制氣壓，使輸出壓力始終維持在設(shè)定壓力，輸出壓力保持恒定，避免頻繁加卸載導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。

結(jié)束語(yǔ)：

空壓機(jī)系統(tǒng)做為公司的生產(chǎn)輔助設(shè)備和動(dòng)力設(shè)備，其穩(wěn)定性和運(yùn)行成本直接關(guān)乎公司的效益。改造后空壓機(jī)系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)安全、可靠、恒壓供氣，又提高空壓機(jī)運(yùn)行效率，達(dá)到最佳節(jié)能效果，進(jìn)一步提升公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]田郭毅.空壓機(jī)節(jié)能運(yùn)行措施探討[J].內(nèi)江科技，2018（06）.

[2]宋韌，劉淑婷.空壓機(jī)節(jié)能改造新技術(shù)應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2012（06）.

[3]楊銀初，何海崗，王志藝，余琳玲.基于雙永磁變頻兩級(jí)壓縮技術(shù)的空壓機(jī)節(jié)能改造[J].機(jī)電工程技術(shù)，2018（03）.

[4]唐鵬，喬振興.淺析螺桿空壓機(jī)電氣維修與常見(jiàn)故障排除技術(shù)[J].民營(yíng)科技，2018（11）：18.

[5]何飛.空壓機(jī)維護(hù)維修的問(wèn)題分析與研究[J].科技風(fēng)，2018（22）：153.

[6]胡勇.噴油式雙螺桿空壓機(jī)常見(jiàn)故障分析及處理[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（06）：32-33.