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工業(yè)用空氣壓縮機站節(jié)能與應(yīng)用
發(fā)表時間：2016-07-27 瀏覽次數(shù)：2479次
壓縮空氣是工業(yè)生產(chǎn)必不可少的能量載體。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空氣壓縮機作為一種重要的動力裝備，被廣泛應(yīng)用于機械，冶金，建材、電子電力，化工，食品，紡織等眾多工業(yè)領(lǐng)域。然而，空壓機屬于高能耗設(shè)備，在某些行業(yè)耗電占到了生產(chǎn)耗電的30%以上，故俗稱“電老虎”。節(jié)能是一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)和基本國策，也是實施十二五規(guī)劃的緊迫任務(wù)。要深入貫徹科學(xué)發(fā)展觀，以提高能源利用效率為核心；以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，加快技術(shù)進(jìn)步為根本；強化全社會的節(jié)能意識，建立嚴(yán)格的管理制度，實行有效的激勵機制；增強可持續(xù)發(fā)展能力。
一、空壓站工作現(xiàn)狀
傳統(tǒng)空壓站由N臺壓縮機組成?？諌赫究諌簷C的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業(yè)用壓縮機功率較大，在控制上一般采用加載、卸載的控制方式，即X公斤加載，Y公斤卸載。
二、能源浪費的原因
1、空載能耗高。目前企業(yè)壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數(shù)，空壓機設(shè)備開停依賴人工管理的傳統(tǒng)。尤其在用氣負(fù)載頻繁變化時，系統(tǒng)不能快速反應(yīng)，也不能實現(xiàn)壓縮機排量的微調(diào)。這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到y(tǒng)公斤時，空壓機進(jìn)入卸載運行狀態(tài)，當(dāng)壓力降到x公斤時，壓縮機進(jìn)入空載狀態(tài)，即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將油器預(yù)分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉(zhuǎn)中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運動，電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實際檢測發(fā)現(xiàn)，空壓機空載時的能耗高達(dá)其滿載運行時的40%～55%。
2、爬升能耗高。螺桿壓縮機有兩種運行模式，加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤～y公斤之間來回運動。X公斤是低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的低壓力（加載壓力）。一般情況下，x公斤、y公斤之間關(guān)系可以用下式來表示：y公斤＝x公斤＋(1＋δ)，δ是一個百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測，得知空壓機壓力每增加1公斤，能耗增加5-6%。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，其工作氣壓由X到Y(jié)，有一個氣壓爬升的能耗，存在事實上的能源浪費。
同時，高于x公斤的氣體在進(jìn)入用氣終端前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓至接近x公斤，壓力越高流速越快，這就造成同樣的工況，壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。
3、傳統(tǒng)管理。在空壓站的使用管理過程中，存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現(xiàn)氣壓經(jīng)常不夠或能少開就少開的習(xí)慣，不利于生產(chǎn)線的正常運行，或出現(xiàn)壓力達(dá)不到設(shè)備使用要求導(dǎo)致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核，這就會導(dǎo)致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結(jié)果。無論哪種管理模式，其結(jié)果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產(chǎn)。
4、其他?？諌赫究諌簷C配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時，管網(wǎng)供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動。這就導(dǎo)致空壓機頻繁加、卸載，頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量及維修成，同時供氣穩(wěn)定性差，供氣精度達(dá)不到工藝要求，影響產(chǎn)品品質(zhì)。
三、空壓站節(jié)能空間分析
通過空壓站節(jié)能控制系統(tǒng)對既有空壓站實施節(jié)能改造，可以有效改變傳統(tǒng)空壓站能源浪費巨大的被動局面。該系統(tǒng)主要從以下方面實現(xiàn)電能節(jié)約。
1、降低空載能耗。優(yōu)化空壓站流量調(diào)節(jié)范圍，改變傳統(tǒng)空壓站空壓機運行控制的單臺N立方或N立方倍數(shù)開停模式，實現(xiàn)空壓站1-N立方自動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)可以根據(jù)實際用氣量自動調(diào)整優(yōu)化設(shè)備運行。當(dāng)用氣量頻繁變化時，系統(tǒng)可以快速反應(yīng)，及時地增減空壓機開停數(shù)量，達(dá)成空壓站產(chǎn)氣量微調(diào)，做到按需產(chǎn)氣，使整個空壓機房運行更加科學(xué)合理，從而有效降低電耗。同時，可以降低空壓站空壓機維護(hù)維修費用，延長空壓機使用時間。
2、降低爬升能耗。系統(tǒng)運行壓力，可以維持在正負(fù)0.2公斤之間，基本做到恒壓供氣，減少壓力爬升，有效節(jié)約能耗。同時，供氣壓力穩(wěn)定，有利于提高終端用氣設(shè)備可靠性，延長其使用壽命，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
3、實現(xiàn)多機智能控制。增加可靠性，減少人工成本。系統(tǒng)能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時、精確調(diào)節(jié)空壓機運行的弊端。大大提升空壓站的智能化水平，減少對人工的依賴，使空壓機運行更加科學(xué)合理。
四、工業(yè)用節(jié)電控制系統(tǒng)原理
空壓站智能節(jié)電控制系統(tǒng)由恒壓調(diào)速模塊、壓力檢測單元、控制單元、PLC集中控制模塊(中央處理器)、短信報警模塊等部分組成。系統(tǒng)通過壓力檢測單元檢測供氣系統(tǒng)管線壓力，并將將該信號提供給PLC集中控制模塊(中央處理器)。該模塊自動計算空壓站空壓機的開停，運用PLC控制單元實現(xiàn)企業(yè)空壓機站點的“組態(tài)控制”，可以實現(xiàn)企業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)的“統(tǒng)籌兼顧”，更加精準(zhǔn)、經(jīng)濟、精細(xì)地使用空壓機設(shè)備，達(dá)成整個企業(yè)用氣量的平衡和優(yōu)化，深層次杜絕電能浪費。
一、空壓站工作現(xiàn)狀
傳統(tǒng)空壓站由N臺壓縮機組成?？諌赫究諌簷C的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業(yè)用壓縮機功率較大，在控制上一般采用加載、卸載的控制方式，即X公斤加載，Y公斤卸載。
二、能源浪費的原因
1、空載能耗高。目前企業(yè)壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數(shù)，空壓機設(shè)備開停依賴人工管理的傳統(tǒng)。尤其在用氣負(fù)載頻繁變化時，系統(tǒng)不能快速反應(yīng)，也不能實現(xiàn)壓縮機排量的微調(diào)。這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到y(tǒng)公斤時，空壓機進(jìn)入卸載運行狀態(tài)，當(dāng)壓力降到x公斤時，壓縮機進(jìn)入空載狀態(tài)，即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將油器預(yù)分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機空轉(zhuǎn)雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉(zhuǎn)中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運動，電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實際檢測發(fā)現(xiàn)，空壓機空載時的能耗高達(dá)其滿載運行時的40%～55%。
2、爬升能耗高。螺桿壓縮機有兩種運行模式，加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤～y公斤之間來回運動。X公斤是低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的低壓力（加載壓力）。一般情況下，x公斤、y公斤之間關(guān)系可以用下式來表示：y公斤＝x公斤＋(1＋δ)，δ是一個百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測，得知空壓機壓力每增加1公斤，能耗增加5-6%。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，其工作氣壓由X到Y(jié)，有一個氣壓爬升的能耗，存在事實上的能源浪費。
同時，高于x公斤的氣體在進(jìn)入用氣終端前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓至接近x公斤，壓力越高流速越快，這就造成同樣的工況，壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。
3、傳統(tǒng)管理。在空壓站的使用管理過程中，存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現(xiàn)氣壓經(jīng)常不夠或能少開就少開的習(xí)慣，不利于生產(chǎn)線的正常運行，或出現(xiàn)壓力達(dá)不到設(shè)備使用要求導(dǎo)致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核，這就會導(dǎo)致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結(jié)果。無論哪種管理模式，其結(jié)果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產(chǎn)。
4、其他?？諌赫究諌簷C配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時，管網(wǎng)供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動。這就導(dǎo)致空壓機頻繁加、卸載，頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量及維修成，同時供氣穩(wěn)定性差，供氣精度達(dá)不到工藝要求，影響產(chǎn)品品質(zhì)。
三、空壓站節(jié)能空間分析
通過空壓站節(jié)能控制系統(tǒng)對既有空壓站實施節(jié)能改造，可以有效改變傳統(tǒng)空壓站能源浪費巨大的被動局面。該系統(tǒng)主要從以下方面實現(xiàn)電能節(jié)約。
1、降低空載能耗。優(yōu)化空壓站流量調(diào)節(jié)范圍，改變傳統(tǒng)空壓站空壓機運行控制的單臺N立方或N立方倍數(shù)開停模式，實現(xiàn)空壓站1-N立方自動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)可以根據(jù)實際用氣量自動調(diào)整優(yōu)化設(shè)備運行。當(dāng)用氣量頻繁變化時，系統(tǒng)可以快速反應(yīng)，及時地增減空壓機開停數(shù)量，達(dá)成空壓站產(chǎn)氣量微調(diào)，做到按需產(chǎn)氣，使整個空壓機房運行更加科學(xué)合理，從而有效降低電耗。同時，可以降低空壓站空壓機維護(hù)維修費用，延長空壓機使用時間。
2、降低爬升能耗。系統(tǒng)運行壓力，可以維持在正負(fù)0.2公斤之間，基本做到恒壓供氣，減少壓力爬升，有效節(jié)約能耗。同時，供氣壓力穩(wěn)定，有利于提高終端用氣設(shè)備可靠性，延長其使用壽命，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
3、實現(xiàn)多機智能控制。增加可靠性，減少人工成本。系統(tǒng)能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時、精確調(diào)節(jié)空壓機運行的弊端。大大提升空壓站的智能化水平，減少對人工的依賴，使空壓機運行更加科學(xué)合理。
四、工業(yè)用節(jié)電控制系統(tǒng)原理
空壓站智能節(jié)電控制系統(tǒng)由恒壓調(diào)速模塊、壓力檢測單元、控制單元、PLC集中控制模塊(中央處理器)、短信報警模塊等部分組成。系統(tǒng)通過壓力檢測單元檢測供氣系統(tǒng)管線壓力，并將將該信號提供給PLC集中控制模塊(中央處理器)。該模塊自動計算空壓站空壓機的開停，運用PLC控制單元實現(xiàn)企業(yè)空壓機站點的“組態(tài)控制”，可以實現(xiàn)企業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)的“統(tǒng)籌兼顧”，更加精準(zhǔn)、經(jīng)濟、精細(xì)地使用空壓機設(shè)備，達(dá)成整個企業(yè)用氣量的平衡和優(yōu)化，深層次杜絕電能浪費。
