空壓機(jī)系統(tǒng)存在的問題及節(jié)能方法

　　一、空壓機(jī)運(yùn)行的原理和特點(diǎn)

　　1、空壓機(jī)運(yùn)行的原理

　　空壓機(jī)是以空氣為生產(chǎn)原料，一般進(jìn)氣方式有室內(nèi)、室外集中進(jìn)氣兩種。室外集中進(jìn)氣不受室內(nèi)油氣等影響，能夠減少對室內(nèi)空氣的影響，便于進(jìn)行集中預(yù)過濾處理，但初期投資比較大，而且輸送中有阻力損失。相對而言，室外集中進(jìn)氣方式能夠降低功耗，還可以延長濾芯的壽命。

　　不論空壓機(jī)是單級還是多級壓縮，其運(yùn)行效率都受到級間、排氣溫度的影響?？諌簷C(jī)冷卻器的作用之一就是提高空壓機(jī)的壓縮效率，相應(yīng)的降低功耗。通常排氣溫度下降10℃，功耗將會降低3%。控制溫度主要在高溫季節(jié)，通過全面檢查、維護(hù)空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)，補(bǔ)充潤滑液，清洗、更換冷卻器，將溫度控制在要求的范圍之內(nèi)，以穩(wěn)定空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，保證合理的運(yùn)行效率和功耗。

　　空壓機(jī)的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。壓力降增加的情況下需要空壓機(jī)相應(yīng)的多做功才能滿足壓力的需要，通常壓力降增多0.01MPa，功耗會相應(yīng)增加0.3%，甚至達(dá)到0.5%。過濾器、油分離器、干燥機(jī)是導(dǎo)致壓力降增加的主要部位，適時(shí)維護(hù)、更換并清洗空氣通道能夠有效的控制壓力降，空壓機(jī)的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　2、空壓機(jī)運(yùn)行調(diào)節(jié)的特點(diǎn)

　　通常都根據(jù)最大負(fù)荷條件設(shè)計(jì)或是選擇空壓機(jī)的型號，并留有一定的余量。在實(shí)際運(yùn)行中，由于用氣端負(fù)荷處于不斷變化的狀態(tài)，需要相應(yīng)的調(diào)整供氣量。通常使用的控制方式是加/卸載，適用于連續(xù)用氣但空壓機(jī)排氣量與實(shí)際需求不匹配的工況，能夠避免頻繁啟?？諝鈾C(jī)。

　　空壓機(jī)在加/卸載控制方式下，有三種運(yùn)行狀態(tài)：當(dāng)供氣量不大于用氣量時(shí)，空壓機(jī)排氣出口壓力比壓力檢測開關(guān)極值小，處于滿載運(yùn)行;當(dāng)供氣量大于用氣量時(shí)，空壓機(jī)排氣出口壓力超過檢測開關(guān)上限值后關(guān)閉入口閥門，進(jìn)入卸載運(yùn)行;隨著卸載運(yùn)行時(shí)間的增加，壓力不斷降低，空壓機(jī)排氣出口壓力低于檢測開關(guān)下限值后打開入口閥門，進(jìn)入加載運(yùn)行?？諌簷C(jī)在三種狀態(tài)間的間歇性運(yùn)行不僅浪費(fèi)了能源，還影響到供氣質(zhì)量。

　　二、空壓機(jī)運(yùn)行存在的問題

　　1、卸載運(yùn)行狀態(tài)下耗能嚴(yán)重

　　我國空壓機(jī)的負(fù)荷率在66%左右，其余時(shí)間都是處于卸載運(yùn)行狀態(tài)。對于螺桿空壓機(jī)等使用傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的空壓機(jī)而言，卸載運(yùn)行狀態(tài)下的能耗是滿載運(yùn)行狀態(tài)下的20%以上，有的空壓機(jī)甚至達(dá)到40%左右，能耗占總能耗的9%—18%，浪費(fèi)程度十分的嚴(yán)重。

　　2、起動電流過大

　　空壓機(jī)起動電流能夠達(dá)到額定電流的5倍到7倍，沖擊電網(wǎng)容易導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)，甚至威脅到用電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，減短空壓機(jī)的壽命。

　　3、自動化程度低

　　傳統(tǒng)空壓機(jī)的調(diào)節(jié)是依靠控制調(diào)節(jié)閥和加/卸載閥實(shí)現(xiàn)的，存在速度慢、壓力不穩(wěn)、精度低等缺點(diǎn)。

　　4、維護(hù)量大

　　由于空壓機(jī)起動時(shí)對設(shè)備的沖擊電流很大，使電動機(jī)受到了比較大的磨損，而且加/卸載的運(yùn)行方式使部件不斷進(jìn)行反復(fù)動作，導(dǎo)致部件老化速度加快，設(shè)備維護(hù)的工作量很大。

　　5、噪音大

　　持續(xù)高速運(yùn)行、超負(fù)荷運(yùn)行、加/卸載等導(dǎo)致空壓機(jī)運(yùn)行的噪音很大。

　　從空壓機(jī)運(yùn)行中的問題可以發(fā)現(xiàn)，提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率，降低管道泄露等導(dǎo)致的壓力損失，節(jié)約壓縮氣體消耗量，提高運(yùn)行可靠性，降低空壓機(jī)能耗，有著非常重要的意義。

　　三、空壓機(jī)的節(jié)能方法

　　如何在空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下盡量節(jié)約能源，是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。通常，可以采取以下方法來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的：

　　1、提高壓縮機(jī)效率

　　采用目前國家一級能效壓縮機(jī)代替老舊壓縮機(jī)，提高了壓縮機(jī)的效率，減少能耗。例如采用雙機(jī)頭的雙級壓縮螺桿壓縮機(jī)代替單機(jī)頭的螺桿壓縮機(jī)。

　　2、采用高能效電動機(jī)

　　永磁電機(jī)及高效能電機(jī)的出現(xiàn)給電動機(jī)節(jié)能帶來革命性的的變化，電機(jī)的效率由原來的九十以下甚至更低提高到九十三以上，效率的提供大大節(jié)省電機(jī)本身的能耗。

　　3、提高傳動效率

　　空壓機(jī)多使用V帶實(shí)現(xiàn)電動機(jī)和壓縮機(jī)間的傳動，V帶雖然有傳動平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，但通常要選擇多根膠帶并聯(lián)的方式，各膠帶可能由于松緊不一或是帶輪槽存在誤差而導(dǎo)致負(fù)載不均勻，降低了傳動效率，浪費(fèi)了電能，還降低了V帶的使用壽命。選擇高質(zhì)量、精度的帶輪、膠帶，負(fù)載不均勻時(shí)一次性更換全部膠帶，安裝時(shí)認(rèn)真調(diào)整中心距，保證所有膠帶受到相同的張緊力，可以有效的提高其傳動效率。但使用V帶的傳動方式無法徹底消除傳動上的能量損失，使用轉(zhuǎn)子與電動機(jī)同軸結(jié)構(gòu)能夠徹底解決這一問題，還增加了風(fēng)量運(yùn)行，在全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制。

　　4、降低摩擦功耗

　　轉(zhuǎn)子、氣缸間的間隙大小和潤滑情況影響著空壓機(jī)效率。間隙過大會產(chǎn)生漏氣損耗，太小則不能形成有效潤滑，增加摩擦損耗，使空壓機(jī)能耗增大。 只有合適的間隙下才能保持有效的潤滑。降低摩擦功耗的措施有：精密控制間隙，保證油液黏度合適、循環(huán)迅速，定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。另外，應(yīng)注意根據(jù)季節(jié)、氣候的變化更換潤滑油，在潤滑性能好的前提下盡可能的選擇黏度低的潤滑油。

　　5、減少壓力損失

　　氣路系統(tǒng)包括進(jìn)氣濾器、進(jìn)氣閥、冷卻器等組成，能夠?qū)嚎s空氣運(yùn)輸?shù)绞褂迷O(shè)備。如果出現(xiàn)進(jìn)氣閥失修或修理不當(dāng)?shù)葐栴}，會形成漏氣，減少排氣量，從而降低空壓機(jī)運(yùn)行效率。減少壓力損失，首先要在滿足工藝的前提下盡量減小氣路系統(tǒng)的流動阻力和壓強(qiáng)損失，例如盡量少裝閥門、吸氣管路盡量短等等;其次要使用大管徑的氣路系統(tǒng)和低速送氣方式;再次要減少設(shè)備內(nèi)外泄露;要使用高質(zhì)量的氣動元件，例如進(jìn)氣閥應(yīng)具備良好的密封性能和較低的阻力，空氣過濾器應(yīng)選擇新型的ND片過濾器等等;應(yīng)做好安裝和日常管理工作，進(jìn)行定期檢測維護(hù)，確保氣路系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

　　6、提高交換熱性能，加強(qiáng)余熱回收

　　空壓機(jī)壓縮氣體有等溫、絕熱、多變壓縮三種，理論上等溫壓縮能耗最小，但實(shí)際運(yùn)行過程中都是多變壓縮。 為降低壓縮過程中的能耗，需要提高冷卻效率。冷卻水系統(tǒng)中有中間和后冷卻器，提高中間冷卻器的性能，能夠使二次進(jìn)氣溫度更接近于等溫壓縮下的溫度，確?；乩渫晟啤＝档屠鋮s水溫度，提高流量，清除管道、設(shè)備內(nèi)的沉積物，使用水處理劑提高水質(zhì)，可以提高冷卻器性能。

　　合理配置水泵，控制用水量，減少水路損失，能夠有效的降低功耗。在開式冷卻水系統(tǒng)中，能量以熱的形式被白白浪費(fèi)掉，加強(qiáng)余熱回收，采取綜合利用廢熱措施能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。例如將水引入浴室等熱水供應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)能量的再利用。閉式冷卻水系統(tǒng)中，可以使用加大循環(huán)水池面積等方法加快熱水降溫速度，但應(yīng)控制冷卻水用量，避免增加循環(huán)水泵的能耗。

　　7、無功補(bǔ)償節(jié)能

　　空壓機(jī)通常使用異步電動機(jī)，而異步電動機(jī)的功率因數(shù)比較低，多在0.2—0.85之間，隨負(fù)載的變化而大幅度變化，能量損耗大。

　　無功補(bǔ)償是在電動機(jī)正常運(yùn)行的前提下，提高功率因數(shù)，降低能量損耗。在受電端安設(shè)電力電容器能夠有效的改善功率因數(shù)，尤其適用于經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行的低壓中型電動機(jī)。

　　8、變頻調(diào)速節(jié)能

　　變頻調(diào)速節(jié)能通過在電網(wǎng)與電動機(jī)間安設(shè)變頻器改變電壓和電動機(jī)頻率，來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速。通過變頻器控制空壓機(jī)轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)能量，滿足輕載的運(yùn)行需要，讓排氣量與用氣量相匹配。 通過實(shí)踐證明，使用變頻調(diào)速方法能夠提高空壓機(jī)輕載運(yùn)行狀態(tài)下的工作效率，減少空壓機(jī)的能量消耗，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)控制輸出壓力，將反饋信號接到變頻器上，再與給定信號做比較，由PID調(diào)節(jié)后將綜合信號發(fā)送到輸入給定端，按壓力變動量調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。

　　9、實(shí)施工業(yè)電腦及PLC聯(lián)控。

　　運(yùn)用PLC技術(shù)改造空壓機(jī)組群，實(shí)現(xiàn)企業(yè)所有空壓機(jī)站點(diǎn)的“組態(tài)控制”，可以實(shí)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(jì)、精細(xì)地使用空壓機(jī)設(shè)備，達(dá)成整個(gè)企業(yè)用氣量的平衡和優(yōu)化，深層次杜絕電能浪費(fèi)。規(guī)模較大企業(yè)多個(gè)空壓機(jī)站點(diǎn)，不同負(fù)荷與工況、不同的值機(jī)人員素質(zhì)與操作習(xí)慣等因素，都難免導(dǎo)致電能的很大浪費(fèi)。這些問題，只有通過空壓機(jī)PLC聯(lián)控、群組控制，才能最終解決。通過實(shí)施智能化控制，最大化地減少空壓系統(tǒng)對人的簡單依賴，運(yùn)行更加科學(xué)合理，而且可以按照需要設(shè)定空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間、臺數(shù)、工況等參數(shù)，在相當(dāng)程度上優(yōu)化員工的作業(yè)條件，讓以人為本在本企業(yè)變得更加具體。

　　10、先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

　　用氣管線及工藝的改進(jìn)、漏點(diǎn)智能檢測、變流量控制、節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)群專家控制系統(tǒng)、等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用也能產(chǎn)生很大的節(jié)能效益。