【壓縮機網(wǎng)】“雙碳”是當今社會(huì )最大的經(jīng)濟、科技趨勢之一，在此背景下，在工業(yè)生產(chǎn)中平均占工業(yè)設施用電量15%，有些工廠(chǎng)甚至高達45%的壓縮空氣系統將不可避免地成為節能降耗的主要對象。而以10年為單位進(jìn)行觀(guān)察，電力費用可以占壓縮空氣系統總成本的75%以上。此外，我國大部分工業(yè)企業(yè)對壓縮空氣能耗重要性認識不足，節能意識淡薄，也在一定程度上加劇了用戶(hù)電力成本的增加。

　　由于壓縮空氣系統比較復雜，涉及到的環(huán)節較多，因此影響壓縮空氣系統能耗的因素非常多，其中比較重要的包括設備因素、安裝因素、使用因素等等。

　　通過(guò)監測壓縮空氣的使用、識別壓縮空氣低效運行和泄漏浪費，以及投資新的高效空壓系統設備，是企業(yè)通過(guò)減少電力消耗的方式來(lái)提升工廠(chǎng)效率的重要途徑。

　　以目前國內的壓縮空氣系統能效水平來(lái)看，平均節能率達到20%-30%并不難?？刹扇〉墓澞苁侄伟ㄗ畛踹x擇高效的空氣壓縮機類(lèi)型、保持合理的使用壓力、合理正確的設備安裝、余熱利用以及持續的高效運行和良好的維護。當然，最為重要的是采用簡(jiǎn)單經(jīng)濟的措施將系統泄漏率保持在最低水平。

　　壓縮空氣泄漏幾乎是工廠(chǎng)里最常見(jiàn)的一種能源浪費形式。據行業(yè)統計，壓縮空氣的泄漏量平均占整個(gè)壓縮空氣量的20%-30%。這些泄漏產(chǎn)生的主要原因是管理不善，并隨著(zhù)年限的增加泄漏量會(huì )越來(lái)越大，如管道被腐蝕而破損泄漏、管件連接處松動(dòng)、使用不當、用氣設備和設施的泄漏。另外，根據美國能源部（DOE）相關(guān)調查結果和行業(yè)粗略統計顯示，每個(gè)系統都有泄漏現象存在，近60%的工廠(chǎng)對于空氣系統中的泄漏未采取任何措施。

　　由于壓縮空氣是由空壓機做功而壓縮出來(lái)，空壓機又由電機驅動(dòng)，所以壓縮空氣的泄漏就間接意味著(zhù)電能的浪費。定量壓縮空氣泄漏是一件比較復雜的工作，在不同的壓力下，不同尺寸的泄漏孔徑有差異極大的空氣泄漏量。因此，為空壓系統安裝相應的監控裝置尤為重要。這不僅僅因為其能監測系統流量、壓力，對于壓縮系統和管道正確布局等也有指導作用，可以避免空壓機超時(shí)工作并避免不必要地能源消耗。

　　空壓系統監測裝置可以使用傳統的模擬式傳感器，也可以采用無(wú)線(xiàn)傳感器。除了需要確定適用的傳感器樣式之外，還應關(guān)注傳感器可收集的數據類(lèi)別，包括壓力、濕度、溫度和流量等，用以創(chuàng )建空壓系統的完整狀態(tài)。

　　近年來(lái)，工業(yè)設備數字化、智能化急劇發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)深入空壓機行業(yè)。相應的，一些專(zhuān)為壓縮空氣系統監控而設計的無(wú)線(xiàn)傳感器也應運而生，它們不僅可以提供最為基礎的測量功能，還可以向基于云的監控平臺提供關(guān)鍵數據，并隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)數據。大數據配合智能分析，可以為用戶(hù)和設備提供最為專(zhuān)業(yè)的運行建議。 

　　監測設備安裝在空壓系統的不同位置，會(huì )采集到不同的數據，做出不同的判斷。但只有合適的位置才能得出最真實(shí)的運行數據，因此建議由專(zhuān)業(yè)人士來(lái)確定需要哪些傳感器以及需要將它們放置在哪個(gè)位置。

　　如果不對現場(chǎng)進(jìn)行測量，沒(méi)有數據模型，就很難發(fā)現問(wèn)題所在。運用大數據手段對空壓系統進(jìn)行信息化、綠色化改造，提升能源利用效率的前提是有準確的數據來(lái)源，而空壓系統監測裝置就是數據的提供者，同時(shí)為系統能效提升提供支撐。其主要作用包括：

　　1.監控和測量系統壓力

　　一套低效的壓縮空氣系統每年造成數萬(wàn)甚至數十、上百萬(wàn)元能源浪費的現象，我們已司空見(jiàn)慣。這些低效率通常是由這些原因造成，包括：

　　·管道尺寸不合適

　　·管道內部銹蝕

　　·彎角尤其是直角拐彎太多

　　·壓縮機選型不準

　　·缺乏壓縮空氣臨時(shí)存儲裝置

　　空氣泄漏通常是壓縮空氣系統中能量損失的主要來(lái)源。例如，14.5 psi的壓降會(huì )消耗10%的額外能量來(lái)補充壓力。此外，每產(chǎn)生2 psi的壓縮空氣相當于系統總能源成本增加1%。

　　以上問(wèn)題中的任何一個(gè)都會(huì )導致空壓機超時(shí)工作，從而縮短其預期壽命，這就顯示出安裝空壓系統監控裝置的必要性。比如，在關(guān)鍵位置放置傳感器能夠獲取整個(gè)壓縮空氣系統的壓力數據：壓縮機站、使用點(diǎn)和分配管道可以識別系統中是否存在上述問(wèn)題以及在何處存在這些問(wèn)題。如果不通過(guò)監控裝置收集這些地方的壓力數據，就無(wú)法繪制壓力曲線(xiàn)來(lái)識別壓降區域。

　　2.通過(guò)濕度監測含水量

　　我們知道，空氣經(jīng)過(guò)空壓機壓縮時(shí)，動(dòng)力能轉換為勢能，溫度升高。當排出空氣時(shí)，氣壓變小，溫度降低，壓縮空氣中一部分水蒸氣液化。壓縮空氣中含水造成的危害主要表現在：在氣動(dòng)設備上冷凝水會(huì )將潤滑油帶走，造成設備效率降低甚至損壞。冷凝水還會(huì )加速管路中閥門(mén)的磨損，造成氣動(dòng)控制設備失靈或誤操作，導致產(chǎn)品損壞，從而導致返工和報廢；使管路和設備發(fā)生銹蝕，若在管路的低點(diǎn)發(fā)生積水凍結，管路還有爆裂危險。在某些應用中，過(guò)多的水分還會(huì )滋生有害細菌，從而污染成品。

　　濕度傳感器可以防止以上問(wèn)題的出現。比如，當壓縮空氣系統中的濕度過(guò)高，表明干燥機、冷凝水去除系統可能存在問(wèn)題，這時(shí)候就需要仔細排查汽水分離器、儲氣罐、干燥機吸附劑等部位。

　　3.重視流量傳感器

　　壓縮空氣系統效率低下的一個(gè)常見(jiàn)原因是管路堵塞。傳統壓縮空氣管道內壁比較毛躁，隨著(zhù)時(shí)間的流逝腐蝕的程度會(huì )越來(lái)越嚴重，內徑變小，壓力降變大，從而限制空氣的流動(dòng)。管道尺寸過(guò)小也會(huì )導致效率低下，在很多情況下，設計管道尺寸時(shí)只適合最初的用氣需求，但隨著(zhù)用氣端對空氣需求的增長(cháng)，管道就會(huì )因尺寸過(guò)小而無(wú)法達到用氣需求。

　　管道泄漏之所以非常普遍，一種原因是管道壁常年腐蝕，加之空氣帶壓，導致管道產(chǎn)生泄漏；另一種原因是由于錯誤的連接方式，或者管道振動(dòng)、管道懸空等原因導致物理性損壞，從而造成管道泄漏。管道泄漏的重要性如上文所述，不可不重視。

　　將流量傳感器安置在壓縮空氣系統中的合適位置，有利于準確識別潛在的泄漏、壓縮空氣的不當使用，以及整個(gè)系統和單獨用氣端的需求。

　　監測系統泄漏的最佳方法是在下游無(wú)用氣需求期間，測量為保系統壓力而需要的壓縮空氣量。所需氣量越大，說(shuō)明系統中存在的泄漏越多，問(wèn)題越嚴重。

　　4.助力實(shí)現合理的系統布局

　　收集壓縮空氣系統的壓力、濕度和流量數據后，可以對新系統布局進(jìn)行分析和重新設計。最終目的是減少壓降、增加流量并提供更高的空氣質(zhì)量。

　　一套設計合理、維護及時(shí)和能效較高的壓縮空氣系統，每年節省數萬(wàn)元并不難。它還能夠通過(guò)提高壓縮空氣供應的可靠性和系統的安全性，來(lái)最大限度地降低生產(chǎn)損失的風(fēng)險。

　　合理的壓縮空氣系統管路設計，應盡量避免出現以下幾種情況：

　　·彎頭太多

　　·氣流突然變化

　　·管道過(guò)長(cháng)

　　·未使用的壓縮空氣管道，沒(méi)有隔離部分太長(cháng)

　　·管道直徑過(guò)大或過(guò)小

　　彎頭的形狀會(huì )導致空氣突然改變方向，角度過(guò)小會(huì )讓壓縮空氣失去流動(dòng)動(dòng)力。避免使用太多彎頭的一種有效方法就是使用彎曲管道，某些類(lèi)型的管道可以使用彎管器進(jìn)行彎曲。

　　適當的支撐是管道布局設計中的另一個(gè)關(guān)鍵因素。如果支撐不當，過(guò)長(cháng)的管道會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移因重力作用而下垂。當下垂到一定程度時(shí)，會(huì )影響管道中壓縮空氣的流量。減少管道的下垂還可以消除多余的水分在管道中積聚并導致的腐蝕和堵塞。某些管道中使用的高級鋁合金管具有較強的耐腐蝕性。

　　小結

　　數字化轉型是實(shí)現“雙碳”目標的重要途徑，數字化的核心是“降本、提質(zhì)、增效”，而在壓縮空氣領(lǐng)域，其實(shí)現的依據就是測量與監控工具。在空壓系統節能改造、節能型空壓機置換和余熱余壓利用等方興未艾的當下，這些重點(diǎn)增利業(yè)務(wù)順利開(kāi)展的基礎就是準確、客觀(guān)的測量與監控，因此，對于壓縮機行業(yè)而言，除開(kāi)日常重點(diǎn)關(guān)照的整機能效、細分應用、壓縮型式、驅動(dòng)方式等方面，對于輔助設備與作用——壓縮空氣計量與監控，給予適當的關(guān)注，十分有必要，希望能引起行業(yè)相應的重視。

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