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节能常识EnergyTech

2015-10-19 09:46

浅析工业用空气压缩机站节能与应用

空气压缩机作为一种重要的动力装备,被广泛应用于机械、冶金、建材、电子电力等众多工业领域。然而,空压机属于高能耗设备,对其实施节能改造与应用是企业提高生产效率的一项长期战略任务。

        和电能一样,压缩空气是工业生产必不可少的能量载体。随着科学技术的发展,空气压缩机作为一种重要的动力装备,被广泛应用于机械、冶金、建材、电子电力、化工、食品、纺织、自动化等众多工业领域。然而,空压机属于高能耗设备,在某些行业耗电占到了生产耗电的30%以上,故俗称“电老虎”。

  节能是一项长期的战略任务和基本国策,也是实施十三五规划的紧迫任务。要深入贯彻科学发展观,以提高能源利用效率为核心;以转变经济增长方式,调整经济结构,加快技术进步为根本;强化全社会的节能意识,建立严格的管理制度,实行有效的激励机制;增强可持续发展能力。

  一、传统空压站工作现状

  传统空压站由N台压缩机组成。空压站空压机的开、停依赖空压站值班人员管理。由于工业用压缩机功率较大,在控制上一般采用加载、卸载的控制方式,即x公斤加载,y公斤卸载。

  二、能源浪费的原因

  1、空载能耗高。目前企业压缩机为单台N立方,压缩机开停只有N或N的倍数,空压机设备开停依赖人工管理的传统。尤其在用气负载频繁变化时,系统不能快速反应,也不能实现压缩机排量的微调。这形成了空压站各压缩机的空载。通常情况下,当压力达到y公斤时,空压机进入卸载运行状态,当压力降到x公斤时,压缩机进入空载状态,即关闭进气阀使电机处于空转状态,同时将油器预分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。关闭进气阀使电机空转,虽然可以使空压机不需要再压缩气体作功,但空压机在空转中还是要带动螺杆或者活塞做回转运动,电耗仍在继续发生。实际检测发现,空压机空载时的能耗高达其满载运行时的40%~55%。

  2、爬升能耗高。螺杆压缩机有两种运行模式,加、卸载运行模式或空载、满载运行模式。加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在x~y公斤之间来回运动。x公斤是最低工作压力值,即能够保证用户正常工作的最低压力(加载压力)。一般情况下,x公斤、y公斤之间关系可以用下式来表示:y=x+(1+δ),δ是一个百分数,其数值大致在10%~25%之间。压差一般在一公斤以上。通过理论计算和实际检测,得知空压机压力每增加1公斤,能耗增加5-6%。由此可知,在加、卸载供气控制方式下的空压机,其工作气压由x到y,有一个气压爬升的能耗,存在事实上的能源浪费。

  同时,高于x公斤的气体在进入用气终端前,其压力需要经过减压阀减压至接近x公斤,压力越高流速越快,这就造成同样的工况,压力越高所耗气量越大。这一过程同样是一个能源浪费的过程。

  3、传统管理。在空压站的使用管理过程中,存在两种不可避免的矛盾。一种是企业对空压机管理人员有明确的考核,那么会出现气压经常不够或能少开就少开的习惯,不利于生产线的正常运行,或出现压力达不到设备使用要求导致用气终端故障增加。另一种是对空压机管理人员没有明确的考核,这就会导致空压机多开、空压站空载能耗高的结果。无论哪种管理模式,其结果都会使空压站电能浪费增大,而且不利于安全生产。

  4、其他。空压站空压机配置的缺陷或用气端用气量不断变化时,管网供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。这就导致空压机频繁加、卸载,频繁调节进气阀,会加速进气阀的磨损,增加维修量及维修成,同时供气稳定性差,供气精度达不到工艺要求,影响产品品质。

  三、空压站节能空间分析

  通过空压站节能控制系统对既有空压站实施节能改造,可以有效改变传统空压站能源浪费巨大的被动局面。该系统主要从以下方面实现电能节约。

  1、降低空载能耗。优化空压站流量调节范围,改变传统空压站空压机运行控制的单台N立方或N立方倍数开停模式,实现空压站1-N立方自动调节。系统可以根据实际用气量自动调整优化设备运行。当用气量频繁变化时,系统可以快速反应,及时地增减空压机开停数量,达成空压站产气量微调,做到按需产气,使整个空压机房运行更加科学合理,从而有效降低电耗。同时,可以降低空压站空压机维护维修费用,延长空压机使用时间。

  2、降低爬升能耗。系统运行压力,可以维持在正负0.2公斤之间,基本做到恒压供气,减少压力爬升,有效节约能耗。同时,供气压力稳定,有利于提高终端用气设备可靠性,延长其使用寿命,提高产品稳定性。

  3、实现多机智能控制。增加可靠性,减少人工成本。系统能够有效克服人工操作不能随用气量变化而及时、精确调节空压机运行的弊端。大大提升空压站的智能化水平,减少对人工的依赖,使空压机运行更加科学合理。

  四、工业用节电控制系统原理

  空压站智能节电控制系统由恒压调速模块、压力检测单元、控制单元、PLC集中控制模块(中央处理器)、短信报警模块等部分组成。系统通过压力检测单元检测供气系统管线压力,并将将该信号提供给PLC集中控制模块(中央处理器)。该模块自动计算空压站空压机的开停,运用PLC控制单元实现企业空压机站点的“组态控制”,可以实现企业空气压缩系统的“统筹兼顾”,更加精准、经济、精细地使用空压机设备,实现整个企业用气量的平衡和优化,深层次杜绝电能浪费。




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