降低單箱卷煙空壓氣耗電量

摘要：空壓機使用電能將自然空氣冷干、處理成壓縮空氣。生產車間利用空壓氣進行卷煙制品工藝制造。空壓機組耗電居于大功率用電設備首位。文章從能源消耗首位設備入手，運用minitab軟件對多層參數設定不合理造成的耗能高問題進行分析，提出如何選擇合適參數來在同樣耗能條件下產生更大的效率。

關鍵詞：空壓機；minitab；耗能

中圖分類號：TS452 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0082-02

1 目標描述

降低單箱空壓氣耗電量，即一段時間內空壓機組的總電能耗費與本階段下的卷煙制品產量的比值，計算公式

如下：

P0=P/S

式中：

P0—單箱卷煙空壓氣耗電量（度/箱）

P—空壓機機組耗電量，具體是指一定階段下，在特定壓力和排氣范圍內為卷煙制造產生壓縮空氣所耗的電能（kW/h）（度）

S—一定階段的卷煙產品產量（箱），每箱5萬支

卷煙

2 空壓機工作過程

3 原因探索

針對單箱卷煙空壓氣耗電量高這一問題，從設備現狀和能源管理入手，充分收集各種操作、維修經驗、知識、想法等，共得到兩大方面因素：（1）空壓氣的浪費；（2）空壓機本身運行效率低導致電能沒有合理做功來產氣。針對這兩大方面主要因素，尋求末端因素。

在實際工作中，空壓站按最大工作負荷而設計，所以在用氣量少時，啟動1臺機組，用氣量大時，啟動2臺并聯運行，系統將根據預設壓力值的下限與上限進行自動的加載和卸載，用來滿足用氣量，因此合適地設定壓力能保證負荷所需的空壓氣，可避免空壓氣的浪費。

由于空壓機不能頻繁起動，造成當外界用氣量較小時，變頻器頻率下限設定太高，電機長時間高速運行在空載狀態?？諌簷C在空載狀態、高能耗運行時，本身并不向（或者是非常少量）管道中供氣，對外輸出的能量近乎為零，該運行狀態下能源浪費嚴重。因空壓機采用變頻調速，因此改變空壓機變頻器的頻率即可改變空壓機的轉速，以此來降低空載狀態下電能耗的浪費。

因此設定壓力和空壓機變頻器的頻率設定值不合理都會造成空壓機耗電量增大。

4 分析改進

為了觀察壓力與耗電量之間的關系，每天調節空壓系統的設定壓力在0.71～0.65MPa，在不同壓力下分別收集當天空壓機耗電量的數據和當天的產量，計算出當天的單箱空壓氣耗電量，采用回歸分析法，利用minitab軟件將以上數據輸入，利用“統計”-“回歸”進行在線數據分析，分析結果如圖2所示。

通過minitab軟件分析，整個二次回歸方程的模型是顯著的，各變量系數也都是顯著的，得到回歸方程為：

單箱空壓氣耗電量（kW/h）Y=111.5-312.0供氣壓力設定值（MPa）+231.0供氣壓力設定值（MPa）×2

為了觀察頻率（頻率下限設定）與耗電量之間的關系，每天調節變頻器頻率下限參數在30～40Hz之間，分別收集此頻率下當天空壓機耗電量和產量的數據，共收集11天，計算出單箱卷煙空壓氣耗電量，用回歸分析來驗證此處原因對單箱空壓氣耗電量影響是否顯著。利用minitab軟件將以上數據輸入，利用“統計”-“回歸”進行在線數據分析。分析結果如圖3所示。

通過擬合線圖分析得到的整個二次回歸方程的模型是顯著的，各變量系數也都是顯著的，得到回歸方程為：

單箱空壓氣耗電量（kW/h）Y=單箱空壓氣耗電量=

19.39-0.7775頻率下限設定值（Hz）+0.01136頻率下限設定值（Hz）×2

即：Y=0.01136×X×X-0.7775×X+19.36（X=供氣壓力、Y=單箱空壓氣耗電量）

尋找最優值：

在獲得了方程后，下面尋找使Y達到最大值的條件，將上式右邊對X求導并令其為零：

2×0.01136×X-0.7775=0

解上述方程，得：X=34Hz

結合擬合線圖知，頻率X=34Hz時，可使單箱空壓氣耗電量最小：

單箱空壓氣耗電量=0.01136×342-0.7775×34+19.36=

6.07MPa

5 結語

通過分析在滿足生產工藝要求的前提下，減小供氣壓力、空壓機輕載時改變電機的頻率自動降低電機轉速，可以明顯降低單箱卷煙空壓氣耗電量。我們可以利用此種思想和方法來優化生產過程中的參數設定，以此達到節能降耗、工藝改進等目的。

參考文獻

[1] 馬林，何楨.六西格瑪管理[J].北京：中國人民大學

出版社，2007.

[2] 王菁，楊秀琴.空壓機的節能狀況分析[J].煤炭機

械，2002，（23）.

作者簡介：唐培麗（1987—），女，河南漯河人，供職于河南中煙漯河卷煙廠，研究方向：電氣工程及其自

動化。