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工業用空氣壓縮機站節能與應用
發表時間：2016-07-27 瀏覽次數：2534次
壓縮空氣是工業生產必不可少的能量載體。隨著科學技術的發展，空氣壓縮機作為一種重要的動力裝備，被廣泛應用于機械，冶金，建材、電子電力，化工，食品，紡織等眾多工業領域。然而，空壓機屬于高能耗設備，在某些行業耗電占到了生產耗電的30%以上，故俗稱“電老虎”。節能是一項長期的戰略任務和基本國策，也是實施十二五規劃的緊迫任務。要深入貫徹科學發展觀，以提高能源利用效率為核心；以轉變經濟增長方式，調整經濟結構，加快技術進步為根本；強化全社會的節能意識，建立嚴格的管理制度，實行有效的激勵機制；增強可持續發展能力。
一、空壓站工作現狀
傳統空壓站由N臺壓縮機組成。空壓站空壓機的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業用壓縮機功率較大，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。目前企業壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數，空壓機設備開停依賴人工管理的傳統。尤其在用氣負載頻繁變化時，系統不能快速反應，也不能實現壓縮機排量的微調。這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下，當壓力達到y公斤時，空壓機進入卸載運行狀態，當壓力降到x公斤時，壓縮機進入空載狀態，即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將油器預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動，電耗仍在繼續發生。實際檢測發現，空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的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公斤之間關系可以用下式來表示：y公斤＝x公斤＋(1＋δ)，δ是一個百分數，其數值大致在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，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公斤的氣體在進入用氣終端前，其壓力需要經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。一種是企業對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣，不利于生產線的正常運行，或出現壓力達不到設備使用要求導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，這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式，其結果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產。
4、其他。空壓站空壓機配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時，管網供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。這就導致空壓機頻繁加、卸載，頻繁調節進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量及維修成，同時供氣穩定性差，供氣精度達不到工藝要求，影響產品品質。
三、空壓站節能空間分析
通過空壓站節能控制系統對既有空壓站實施節能改造，可以有效改變傳統空壓站能源浪費巨大的被動局面。該系統主要從以下方面實現電能節約。
1、降低空載能耗。優化空壓站流量調節范圍，改變傳統空壓站空壓機運行控制的單臺N立方或N立方倍數開停模式，實現空壓站1-N立方自動調節。系統可以根據實際用氣量自動調整優化設備運行。當用氣量頻繁變化時，系統可以快速反應，及時地增減空壓機開停數量，達成空壓站產氣量微調，做到按需產氣，使整個空壓機房運行更加科學合理，從而有效降低電耗。同時，可以降低空壓站空壓機維護維修費用，延長空壓機使用時間。
2、降低爬升能耗。系統運行壓力，可以維持在正負0.2公斤之間，基本做到恒壓供氣，減少壓力爬升，有效節約能耗。同時，供氣壓力穩定，有利于提高終端用氣設備可靠性，延長其使用壽命，提高產品穩定性。
3、實現多機智能控制。增加可靠性，減少人工成本。系統能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時、精確調節空壓機運行的弊端。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合理。
四、工業用節電控制系統原理
空壓站智能節電控制系統由恒壓調速模塊、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。系統通過壓力檢測單元檢測供氣系統管線壓力，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控制單元實現企業空壓機站點的“組態控制”，可以實現企業空氣壓縮系統的“統籌兼顧”，更加精準、經濟、精細地使用空壓機設備，達成整個企業用氣量的平衡和優化，深層次杜絕電能浪費。
一、空壓站工作現狀
傳統空壓站由N臺壓縮機組成。空壓站空壓機的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業用壓縮機功率較大，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。目前企業壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數，空壓機設備開停依賴人工管理的傳統。尤其在用氣負載頻繁變化時，系統不能快速反應，也不能實現壓縮機排量的微調。這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下，當壓力達到y公斤時，空壓機進入卸載運行狀態，當壓力降到x公斤時，壓縮機進入空載狀態，即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將油器預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動，電耗仍在繼續發生。實際檢測發現，空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的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公斤之間關系可以用下式來表示：y公斤＝x公斤＋(1＋δ)，δ是一個百分數，其數值大致在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，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公斤的氣體在進入用氣終端前，其壓力需要經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。一種是企業對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣，不利于生產線的正常運行，或出現壓力達不到設備使用要求導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，這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式，其結果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產。
4、其他。空壓站空壓機配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時，管網供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。這就導致空壓機頻繁加、卸載，頻繁調節進氣閥，會加速進氣閥的磨損，增加維修量及維修成，同時供氣穩定性差，供氣精度達不到工藝要求，影響產品品質。
三、空壓站節能空間分析
通過空壓站節能控制系統對既有空壓站實施節能改造，可以有效改變傳統空壓站能源浪費巨大的被動局面。該系統主要從以下方面實現電能節約。
1、降低空載能耗。優化空壓站流量調節范圍，改變傳統空壓站空壓機運行控制的單臺N立方或N立方倍數開停模式，實現空壓站1-N立方自動調節。系統可以根據實際用氣量自動調整優化設備運行。當用氣量頻繁變化時，系統可以快速反應，及時地增減空壓機開停數量，達成空壓站產氣量微調，做到按需產氣，使整個空壓機房運行更加科學合理，從而有效降低電耗。同時，可以降低空壓站空壓機維護維修費用，延長空壓機使用時間。
2、降低爬升能耗。系統運行壓力，可以維持在正負0.2公斤之間，基本做到恒壓供氣，減少壓力爬升，有效節約能耗。同時，供氣壓力穩定，有利于提高終端用氣設備可靠性，延長其使用壽命，提高產品穩定性。
3、實現多機智能控制。增加可靠性，減少人工成本。系統能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時、精確調節空壓機運行的弊端。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合理。
四、工業用節電控制系統原理
空壓站智能節電控制系統由恒壓調速模塊、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。系統通過壓力檢測單元檢測供氣系統管線壓力，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控制單元實現企業空壓機站點的“組態控制”，可以實現企業空氣壓縮系統的“統籌兼顧”，更加精準、經濟、精細地使用空壓機設備，達成整個企業用氣量的平衡和優化，深層次杜絕電能浪費。
