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    壓縮機網(wǎng) >雜志精華>正文

    空壓機節能及運行維護對策探析

      【壓縮機網(wǎng)引言

      目前,在我國工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中空氣壓縮機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機)受到廣泛應用,成為重要的設備和設施。但是空壓機在應用過(guò)程中存在能源消耗過(guò)大、噪聲污染問(wèn)題嚴重、不符合節能環(huán)保的要求等問(wèn)題,因此,在空壓機應用期間需進(jìn)行節能控制。同時(shí),為提升空壓機運行的穩定性和可靠性,延長(cháng)設備的使用壽命,相關(guān)部門(mén)需要制定完善的設備運行維護方案和體系,通過(guò)有效的運維措施,提升空壓機的應用水平。

      1、空壓機的問(wèn)題

      某企業(yè)共有4臺螺桿式空壓機,其中2臺排氣量為20m3/min,另外2臺排氣量為10m3/min。螺桿式空壓機的運行原理是:平行的嚙合陰陽(yáng)轉子在汽缸中轉動(dòng),轉子齒槽間隙的空氣產(chǎn)生周期性容積變化,沿著(zhù)轉子軸線(xiàn)從吸入一側傳輸到輸出的一側,從而完成吸氣、壓縮和排氣整個(gè)過(guò)程。排氣量為20m3/min的螺桿式空壓機設備,主電動(dòng)機的額定功率是132kW;排氣量為10m3/min的螺桿式空壓機設備,主電動(dòng)機的額定功率是75kW。螺桿式空壓機主要通過(guò)△-Y的方式減壓?jiǎn)?dòng),主要操作流程為:將啟動(dòng)按鈕按下之后,控制系統和啟動(dòng)器的線(xiàn)圈相互接頭,將斷油門(mén)打開(kāi),在空載的狀態(tài)下啟動(dòng)設備,此期間進(jìn)氣處于關(guān)閉狀態(tài)。系統油溫沒(méi)有達到50℃的情況下,油冷卻器將部分潤滑油輸入到壓縮機設備,加快油溫升高的速度;在油溫符合標準的情況下,將加載閥門(mén)打開(kāi),設備處于加載運行的狀態(tài),系統壓力不斷提升。若在系統運行的過(guò)程中,壓力升高到開(kāi)關(guān)的上限指標,控制器控制進(jìn)氣閥關(guān)閉、油氣分離器設備放氣,壓縮機處于空載狀態(tài);直到壓力指標降低到開(kāi)關(guān)的下限指標后,將進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)啟、油氣分離器的放氣閥門(mén)閉合,壓縮機設備開(kāi)啟,且壓縮機設備再次處于加載狀態(tài)。

      壓縮機運行過(guò)程中,出現的問(wèn)題主要為:

     ?。?)雖然主電動(dòng)機采用的是△-Y減壓?jiǎn)?dòng)方式,但是在啟動(dòng)的過(guò)程中,電流較高,不僅會(huì )導致電網(wǎng)的穩定性降低,還會(huì )使其他類(lèi)型的用電設備安全性受到危害;

     ?。?)空壓機經(jīng)常處于空載狀態(tài),可能會(huì )出現嚴重的電力能源浪費問(wèn)題;

     ?。?)設備工頻運行會(huì )導致噪聲過(guò)大,出現噪聲污染的現象;

     ?。?)設備工頻啟動(dòng)階段,對設備的沖擊力很大,電磁閥部件的動(dòng)作頻率過(guò)高,會(huì )使維修費用增加。

      2、空壓機的節能措施

      為有效解決企業(yè)空壓機能源浪費的問(wèn)題,應制定完善的空壓機節能控制方案和計劃,如圖1所示。

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      2.1節約能源

      企業(yè)的用氣負荷波動(dòng)幅度過(guò)高,因此,空壓機設備的變頻節能改造具有一定的潛力。變頻控制技術(shù)和原本的工頻控制技術(shù)相比,節約能源的作用非常突出。因此,企業(yè)可按照各類(lèi)用氣設備的需求情況,采用變頻控制技術(shù)完成空壓機的輸出控制,從而達到節約能源的目的。如圖2所示,首先,空壓機處于加載運行狀態(tài)時(shí),采用變頻控制技術(shù),供氣量發(fā)生改變,電動(dòng)機的節能效果提升。其次,在用氣設備或系統用氣量很小的情況下,采用變頻控制技術(shù),能夠使空壓機設備卸載運行,減少電力能源消耗。最后,在空壓機設備長(cháng)時(shí)間空載的情況下,采用變頻控制技術(shù),使電動(dòng)機能源消耗量降低,例如:排氣量為20m3/min的空壓機,空載狀態(tài)下利用變頻控制技術(shù)進(jìn)行控制,功率消耗在30kW內。

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      由空壓機設備生產(chǎn)廠(chǎng)家所提供的變頻器試驗分析數據可以發(fā)現,在空壓機設備加載期間應用變頻器,能夠使平均的功率消耗量降至80kW左右。根據2022年的相關(guān)數據,設備每年的運行時(shí)間是8000h以上,加載比率為45%,工頻加載過(guò)程中,功率為113kW。和工頻控制技術(shù)相比,變頻控制技術(shù)的應用,能夠使空壓機加載過(guò)程中的耗電量降低118800kW·h,電力資源費用減少7萬(wàn)元以上??諌簷C空載運行過(guò)程中,每年節電量能夠達到88000kW·h,空載過(guò)程中節約的電力費用金額超過(guò)5萬(wàn)元。從整體層面而言,空壓機采用變頻控制技術(shù),每年可以節約大量電力能源、降低電力費用,所以此次研究采用變頻技術(shù)節能控制方式是可行的。

      2.2壓力控制

      在采用變頻技術(shù)進(jìn)行空壓機控制的過(guò)程中,需要精準完成設備的壓力控制。變頻控制系統能夠根據設備和系統的用氣需求,準確進(jìn)行輸出氣量的調控;同時(shí)還能對主電動(dòng)機的轉速進(jìn)行調整,使其能夠處于壓力穩定的狀態(tài),避免因為設備壓力的變化幅度過(guò)大對設備的安全可靠運行造成不利影響。

      2.3噪聲控制

      如果空壓機的排氣量降低,電動(dòng)機運行速度減緩,噪聲問(wèn)題的發(fā)生概率就能明顯降低。所以可采用變頻調控技術(shù),降低空壓機的排氣量,減小電動(dòng)機的運行速度,預防出現噪聲污染。

      2.4設備改造

      企業(yè)空壓機存在節能環(huán)保問(wèn)題,因此需要進(jìn)行設備改造,明確改造要求,制定完善的改造方案。

      2.4.1明確具體改造要求

      為確保設備良好穩定運行,需要明確設備的具體改造要求。如圖3所示,首先,電動(dòng)機變頻控制需要確保儲氣罐的出口壓力處于非常穩定的狀態(tài),波動(dòng)幅度控制在0.1MPa內;其次,為確保設備運行的穩定性,采用變頻和工頻的雙重控制模式;最后,在采用變頻控制技術(shù)的過(guò)程中,構建閉環(huán)控制模式。另外,為提升設備的穩定性,1臺排氣量為20m3/min的螺桿式空壓機,采用變頻控制技術(shù),2臺空壓機之間需要完成變頻切換。同時(shí)按照空壓機的轉矩特點(diǎn),合理采用恒轉矩的變頻器[1]。

    96.JPG

      2.4.2制定設備改造方案

      按照具體的設備改造要求,選擇通用類(lèi)型的變頻控制系統,為排氣量為20m3/min的2臺螺桿式空壓機配置切換裝置,1臺設備為變頻控制,1臺設備為工頻控制??刂苹芈啡鐖D4所示,主要是利用原本空壓機系統內的西門(mén)子PLC控制系統,在壓縮空氣總管上設置壓力變送器,輸出壓力信號。反饋到變送器的壓力值,和壓力設定值進(jìn)行對比,利用PID進(jìn)行運算,并將控制信號發(fā)送到變頻器的驅動(dòng)回路,對電動(dòng)機的轉速和空壓機的加載、卸載進(jìn)行控制,最終實(shí)現恒壓供氣的目標。該設備改造方案應用幾個(gè)月后,多次進(jìn)行參數修改,最終的控制效果良好。持續統計空壓機180天的電力消耗數據信息,發(fā)現應用設備改造方案后,節電率能夠達到30%以上,每年電費節約量能夠達到18萬(wàn)元以上。

      3、空壓機的運行維護措施

      3.1重視設備檢查

      空壓機運行前,需做好相應的檢查工作,通過(guò)有效的檢查方式,快速準確識別空壓機的問(wèn)題,確??諌簷C在良好的狀態(tài)下運行[2]。檢查工作如下:

     ?。?)空壓機開(kāi)機前,應開(kāi)展盤(pán)車(chē)檢查工作,沒(méi)有撞擊聲音;氣罐壓力提升到限值時(shí)將排氣閥打開(kāi),沒(méi)有異常聲音;壓縮機的旋轉方向符合要求,即可將設備啟動(dòng)。

     ?。?)觀(guān)看曲軸箱油位是否符合標準,每天安排專(zhuān)業(yè)的人員檢查油位。設備運行最初階段,每50h完成一次換油工作,之后延長(cháng)換油的時(shí)間,每次換油前都必須清理干凈曲軸箱,并采用專(zhuān)業(yè)的機油。

     ?。?)空壓機運行3h后,打開(kāi)水油分離器和冷卻器的放水閥,將水分和油排出;夏季每七天排放一次儲氣罐冷凝水,冬季每?jì)商炫欧乓淮蝺夤蘩淠?/p>

     ?。?)檢查空壓機的清潔性,定期開(kāi)展清潔工作,如果沒(méi)有空氣過(guò)濾器,不可啟動(dòng)設備。

     ?。?)檢查安全閥的壓力值是否超出最高的標準值。同時(shí),檢查電動(dòng)機和控制設備的運行情況,將排氣閥門(mén)打開(kāi),進(jìn)行閥門(mén)通暢性檢查。

      除此之外需要注意,在檢查工作中,如果發(fā)現潤滑油中斷,排氣壓力突然升高、安全閥失靈,或者電動(dòng)機運行有異常聲音,都必須立即停止空壓機的運行,深入進(jìn)行檢查和分析,避免出現故障[3]。同時(shí),還需注意全面檢查潤滑油的油量和壓力情況,壓力必須在0.95MPa以上,油量符合標準規范;對排氣溫度和壓力進(jìn)行檢查分析,一旦排氣壓力比額定壓力值高,就要進(jìn)行壓力調節閥的檢查,明確是否在正常的應用狀態(tài)。

      3.2完善運維模式

      企業(yè)在空壓機維護工作中,需制定完善的維護方案和計劃。對于壓油槽充氣與機組制動(dòng)、檢修用氣,應該準確進(jìn)行空壓機與有關(guān)設備的維護,確保設備運行良好。對于壓油槽充氣,將壓力油罐中的氣體體積控制在油罐體積的2/3左右,按照油面的特點(diǎn)進(jìn)行充氣量控制。對于制動(dòng)用氣,空壓機需要處于正常狀態(tài);如果空壓機轉速降至35%,需要將進(jìn)水閘關(guān)閉并加閘制動(dòng)。對于檢修用氣,應該先使用軟管對其進(jìn)行連接,然后才能將閥門(mén)開(kāi)啟。

      另外,在空壓機運行維護過(guò)程中需及時(shí)發(fā)現故障問(wèn)題,及時(shí)進(jìn)行維修處理??諌簷C的電動(dòng)機出現冷卻風(fēng)翼斷裂故障時(shí),需要準確分析此類(lèi)故障的發(fā)生原因。采用變頻器進(jìn)行空壓機控制,可能會(huì )導致金屬材質(zhì)的冷卻風(fēng)翼折斷,因此,可利用獨立冷卻的方式,設置風(fēng)扇冷卻電動(dòng)機。雖然這種方式會(huì )導致耗電功率增加0.55kW,但是取消電動(dòng)機冷卻風(fēng)翼,能夠降低電動(dòng)機負載,從長(cháng)遠的角度而言,還可從根本上解決冷卻風(fēng)翼經(jīng)常斷裂的問(wèn)題,因此此方式可行??諌簷C出現油路系統積碳時(shí)間過(guò)早的故障時(shí),應綜合分析油積碳的成分,采用空壓機生產(chǎn)廠(chǎng)家推薦的積碳清洗劑材料進(jìn)行清洗。清洗過(guò)程為,將冷卻盤(pán)管拆除,使用積碳清洗劑浸泡2h,通過(guò)清洗液進(jìn)行沖洗,利用壓縮空氣吹干。清洗后所排出的清洗液顏色是黑褐色,經(jīng)過(guò)多次清洗之后,清洗液顏色澄清,可將冷卻盤(pán)管安裝在原本的位置,確保冷卻盤(pán)管的維護效果[4]。

      3.3培養運維人才

      從本質(zhì)層面而言,空壓機運行維護需要專(zhuān)業(yè)的工作人員,如果維護人員缺乏專(zhuān)業(yè)能力和素養,將會(huì )影響整體的運維工作效果。因此,企業(yè)需要培養優(yōu)秀、專(zhuān)業(yè)的技能人才。首先,對設備運維人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識和技術(shù)技能的培訓,使所有運維人員掌握空壓機的運行原理和維護措施,采用現代化的技術(shù)開(kāi)展維護工作,預防空壓機出現故障。其次,邀請行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家到企業(yè)開(kāi)展講座活動(dòng),為空壓機運維工作人員講解各類(lèi)技術(shù)和技能,使運維人員掌握相應的技術(shù),增強設備的運維效果。

      3.4制定運維制度

      為進(jìn)一步增強空壓機運維工作的有效性和可靠性,企業(yè)需要制定完善的運維制度,科學(xué)合理地開(kāi)展運維管理活動(dòng)。首先,制定完善的監管制度,對空壓機運維的整個(gè)流程進(jìn)行監督分析,動(dòng)態(tài)監管運維工作,一旦發(fā)現問(wèn)題就要提出有效解決措施。其次,制定相應的責任制度,明確每位運維工作人員在實(shí)際工作中需要履行的職責,定期進(jìn)行工作效果考核評價(jià),按照考評結果落實(shí)獎懲制度,以此增強每位運維人員的責任感,保證空壓機運維效果[5]。

      4、結語(yǔ)

      綜上所述,企業(yè)空壓機應用的過(guò)程中存在節能問(wèn)題、壓力控制問(wèn)題等。為有效解決問(wèn)題,企業(yè)應制定完善的空壓機節能方案,合理采用能源節約方式、壓力和噪聲控制方式以及設備改造方式,降低空壓機的能耗量。同時(shí),企業(yè)需要制定完善的空壓機運維方案和體系,進(jìn)行設備檢查和運行維護,培養優(yōu)秀的運維工作人才,制定健全的管理制度,以確??諌簷C的穩定運行。

      參考文獻

      [1]劉晨光.空壓機變頻改造節能技術(shù)的運用探究[J].中國設備工程,2023,22(1):222-224.

      [2]陳倩倩,顏蘇芊,靳貴銘,等.基于進(jìn)氣溫度預處理的空壓機節能適用性分析[J].棉紡織技術(shù),2022,50(7):40-43.

      [3]艾佳薇.關(guān)于空壓機節能減排技術(shù)的研究[J].機械管理開(kāi)發(fā),2022,37(5):195-197.

      [4]劉春福.低壓變頻在空壓機節能改造中的應用[J].化纖與紡織技術(shù),2022,51(5):101-103.

      [5]馮屯生.煤礦用空壓機智能群控節能控制系統的應用研究[J].煤,2022,31(7):106-108.

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