【壓縮機網(wǎng)】由于空氣取之不盡用之不竭，且具有很強的可壓縮性，使用安全可靠，無(wú)毒無(wú)味，因而壓縮空氣在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)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。據統計，空壓機每年用電量約占全社會(huì )總發(fā)電量的9%左右，以2020年發(fā)電量7.42萬(wàn)億千瓦時(shí)計算，空壓機耗電量約為6700億度；從具體企業(yè)來(lái)看，大約有85%的工廠(chǎng)建有空壓站，而壓縮空氣站的用電量一般占全廠(chǎng)用電總量的 6%～10%，汽車(chē)工廠(chǎng)中為12%～15%，在工礦企業(yè)中高達20～40%。因此，如何做到合理供氣進(jìn)而節約能源，不僅是我們每一位從業(yè)者應盡的責任和義務(wù)，而且是企業(yè)獲取可觀(guān)經(jīng)濟效益、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)行壓縮空氣系統設計時(shí)可采取的節能降耗措施，與大家進(jìn)行探討和分享。

　　一、空壓機科學(xué)選型

　　在空壓機運行全周期中，設備購置成本約占13%，維護保養成本約占10%，電力耗費成本約占77%。因此，選購空壓機不僅需要對比設備采購價(jià)格，還需要結合自身環(huán)境選擇符合機器的工作功率，節省下來(lái)的電費就是利潤。

　　在空壓機選型前，我們需要獲取準確的用戶(hù)用氣需求信息，分析高峰、低峰用氣量。按照低峰用氣負荷選取合適臺數的空壓機，再利用高低峰用氣量差值選取合適臺數的調峰用空壓機。調峰用空壓機可根據實(shí)際情況考慮選用變頻機或小排氣量的空壓機。當高低峰用氣量相差不大時(shí)，選用1臺小型空壓機即可滿(mǎn)足日常生產(chǎn)調峰需求。當高低峰用氣量相差較大時(shí)，可以考慮選用幾臺小型空壓機或選用1臺變頻調速空壓機。

　　空壓機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(guò)關(guān)，工廠(chǎng)大多使用的是活塞式空壓機，因其設備結構復雜，系統壓力控制技術(shù)落后，普遍存在系統壓力不穩定、維修成本高、管理難度大等缺點(diǎn)，從上世紀90年代后期開(kāi)始，其逐漸被雙螺桿空壓機大范圍替代。

　　現在，螺桿空壓機是中小型用氣規模（用氣總量200m3/min左右）企業(yè)的主要使用機型。目前，市面上常見(jiàn)的螺桿空壓機按其卸載特性可以分為普通空壓機、簡(jiǎn)單節能型空壓機和變頻螺桿空壓機。主要區別在于當壓縮空氣用量發(fā)生變化時(shí)空壓機消耗的軸功率不同。

　　普通工頻螺桿空壓機一般采用進(jìn)氣截流的卸載方式，即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，但空壓機在空轉狀態(tài)下還是在帶動(dòng)螺桿做回轉，所以卸載時(shí)仍要消耗較大的軸功率，一般大于滿(mǎn)載時(shí)軸功率的70%，這就會(huì )造成很大的能量浪費。

　　簡(jiǎn)單節能型空壓機一般采用進(jìn)氣截流與卸壓及電機開(kāi)關(guān)組合的卸載方式。當達到設置壓力值時(shí)，機器卸載，關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)。卸載時(shí)，電機停止運轉，當卸載到設定值時(shí)，電機自動(dòng)啟動(dòng)，通過(guò)減少電機做功時(shí)間從而達到較好的節能效果。

　　變頻螺桿空壓機可跟蹤空氣的需求量變化自動(dòng)地調節電機的轉速，用氣量越少，電機轉速越低，消耗的軸功率就越低。具有氣壓穩定、啟動(dòng)無(wú)沖擊、噪音低、自動(dòng)休眠、機械磨損減少、電機壽命長(cháng)、控制精度高、運行成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　在空壓站進(jìn)行設備選型時(shí)，并非一成不變的，而是要根據實(shí)際需要進(jìn)行合理的科學(xué)選型。如果用氣很穩定，需求量上下浮動(dòng)不會(huì )太大，可以由儲氣罐應對，這時(shí)就沒(méi)有必要選擇變頻空壓機。就算買(mǎi)了變頻設備也沒(méi)有實(shí)際作用，性能冗余不說(shuō)，還可能因為多一個(gè)部件而導致故障幾率增大；但如果用氣不穩定，上下浮動(dòng)很大，那么在配置螺桿空壓機時(shí)，應優(yōu)先采用變頻空壓機，同時(shí)結合用氣量波動(dòng)的具體情況，設置若干臺備用機，既可以達到節能降耗的目的，又可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

　　當用氣需求量過(guò)大時(shí)，比如達到500m3時(shí)，僅選用螺桿式空壓機就會(huì )造成壓縮空氣站房過(guò)大，聯(lián)控系統和配管復雜等缺點(diǎn)，從而帶來(lái)生產(chǎn)風(fēng)險和其它投資成本增加。這時(shí)可考慮選用離心式空壓機加螺桿式空壓機的組合供氣方式，連續穩定使用的壓縮空氣由離心空壓機供應，其它間斷不定量使用的用氣需求由螺桿空壓機來(lái)提供。這樣不僅可以降低設備采購、基建投資成本，還可以節省運行電耗，降低后期的運維費用。

 

　　二、盡量降低環(huán)境溫度

　　有數據表明，空壓機進(jìn)口溫度每升高5℃，排氣量將減少1%，耗電量同時(shí)增加約 4%。所以，我們應盡量降低空壓機站房的環(huán)境溫度，尤其是吸氣口的溫度。這樣一來(lái)，空壓機進(jìn)氣口的位置選擇就顯得格外重要。在我國北方地區，若采用室內進(jìn)氣，被空壓機吸走的室內空氣將由室外空氣補充，這會(huì )造成采暖季節的采暖熱負荷增加，浪費能源。所以空壓站應盡量選用室外吸氣方式。一般空壓機低溫不宜低于5℃，高溫須低于40℃，保持通風(fēng)。當然，環(huán)境溫度不宜太低，如低于5℃，甚至低于0℃，則會(huì )造成潤滑油粘度過(guò)大，流動(dòng)不暢，而導致開(kāi)車(chē)故障。當冷空氣進(jìn)入空壓機之后，遇到主機腔內的高溫會(huì )產(chǎn)生大量的水蒸汽，這樣就會(huì )加大空壓機后處理環(huán)節水蒸汽過(guò)濾的負擔，可能導致設備銹蝕、跑油、潤滑油乳化等后果，不利于節省成本。

　　做好設備維護清潔，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、適當降低系統供氣壓力

　　不管何種空壓機，其均有一個(gè)共同的特性：排氣壓力越高，其所消耗的軸功率就越高，所需的電量就越多。據統計，空壓機每生產(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。相反，每提高一公斤壓力就多增加7%-10%的能耗。

　　目前，大多數加工設備用氣壓力要求為0.4～0.6MPa，空壓機額定排氣壓力多在0.8MPa。實(shí)際運行時(shí)，很多數用戶(hù)將空壓機排氣壓力設為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，適當降低空壓機的排氣壓力是一種很有效的節能降耗措施。

 

　　四、對空壓機設備進(jìn)行系統化管理

　　目前，空壓機系統節能最為常見(jiàn)的手段包括對低效設備進(jìn)行高效空壓機置換、壓縮機變頻改造、壓縮機組群聯(lián)控以及余熱余壓回收利用等方式。事實(shí)上，目前空壓機系統由于壓縮機群配置不合理、運行負載不匹配、供給壓力設置偏高、管網(wǎng)設計不合理、末端用氣管理粗放、泄漏檢測手段缺失等原因，存在大量的低效運行和能源浪費問(wèn)題，所以未來(lái)空壓機系統領(lǐng)域必然要全面引入智能物聯(lián)網(wǎng)，朝著(zhù)系統化、精細化管理方向發(fā)展，以提高終端用氣效率。

　　系統化管理是指，對于壓縮空氣系統由對單一設備的節能控制向對整個(gè)壓縮空氣系統的節能設計和集成管理轉變；精細化管理指改變原來(lái)設備管理工作的粗放型方式，解決空氣壓縮系統機群配置不合理等問(wèn)題，提高空壓系統的工作效率；提高終端用氣效率是指通過(guò)泄露檢測、氣能設備對接吻合性等手段來(lái)提高終端氣能使用效率。

　　據統計，一家工廠(chǎng)的壓縮空氣平均泄漏量高達20～30%，所有的氣動(dòng)工具，包括軟管、接頭、閥門(mén)，一個(gè)1平方毫米的小孔，在7bar壓力下，一年差不多損失4000元，所以節能的首要工作是治理泄漏?？梢圆扇≡诠苈犯鞫卧O立壓力表的方法，一般空壓機出口到工廠(chǎng)使用點(diǎn)，壓降不能超過(guò)1bar，更嚴格的是不能超過(guò)10%，即0.7bar。冷干過(guò)濾段的壓降一般為0.2bar，日常工作中，須仔細檢查各段的壓降，如有泄漏問(wèn)題需及時(shí)封堵處理。

 

　　在很多工廠(chǎng)現場(chǎng)，我們經(jīng)常會(huì )發(fā)現很多管道接頭處，由于密封不嚴，用手或耳朵就能聽(tīng)或感覺(jué)到管道漏氣。應通過(guò)及時(shí)修補泄露孔洞、調換密封墊片、在非工作時(shí)間內切斷不使用的局部管網(wǎng)等措施來(lái)減少管網(wǎng)泄露。

 

　　小結

　　空壓機是不折不扣的“電老虎”，空壓站也是工廠(chǎng)名副其實(shí)的能耗大戶(hù)，如何將節能理念很好地引入到空壓站當中是我們從業(yè)人員需要認真考慮的問(wèn)題。當然，空壓站的節能要素，必然不止于上文所述環(huán)節和方面，在此僅希望我們所探討內容能對大家有所幫助和啟發(fā)。

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