日照港裕廊公司風機與空壓機系統節能改造

趙則坤 劉乃峰 鄧洪偉 孫振宇

摘 要：日照港裕廊公司風機系統和空壓機系統存在較大的能耗空間，公司利用能效控制器對110臺風機、5臺空壓機系統實施節能改造，實現運行能耗下降16%-26%，每年可節約電費177萬元。

關鍵詞：風機；空壓機；節能

1 背景

日照港裕廊碼頭有限公司空壓機用電系統（5臺，總功率322KW）、風機用電系統（110臺，總功率2036KW）存在較大的能耗空間，利用能效控制器改造，使單位產值能耗最低化，實現可觀節能效益。

1.1 空壓機設備

共有三個空壓機機房，按機房1#、機房2#、機房3#進行區分。

機房1有3臺粉塵防爆螺桿式空氣壓縮機，2005年投入運行，電機功率75KW，星三角啟動方式；設計使用壓力1.0Mpa，排氣量10.9m3/min，實際設定輸出壓力為0.8Mpa-0.02Mpa；每臺空壓機對獨立管道供氣，不并管運行，每臺空壓機各配備1個壓力容器罐。

機房2有4臺螺桿式空氣壓縮機，2007年投入運行，電機功率75KW，星三角啟動方式；設計最大排氣壓力1.05Mpa，排氣量11.6m3/min，實際設定壓力為0.72Mpa～0.85Mpa之間，4臺空壓機輸出并管運行，共配備4個壓力容器罐。

機房3有2臺螺桿式空氣壓縮機，2005年投入運行，電機功率22KW；設計最大排氣壓力1.0Mpa，排氣量3.11m3/min，實際設定壓力為0.75Mpa～0.85Mpa之間；2臺空壓機輸出并管運行，共配備2個壓力容器罐。

空壓機設備平均工作時間：20小時/天，22天/月，12個月/年，使用率約80%，電費均價1.13元/KWH。

1.2 風機設備

風機主要散糧系統風機、灌包系統風機、散糧與木薯干除塵風機，共110臺。電機多YFB系列粉塵防爆電機，主要耗能部份為功率5.5KW～30KW的電機，額定電壓380V，額定轉速介于2900r/min～2950r/min之間，電機標稱效率86%～91.2%，標稱功率因數0.88～0.9，防護等級為IP54或IP55。依據變電房控制柜電流表顯示的運行電流約為額定電流的76%-90%之間。

2 節能分析

2.1 空壓機系統

壓縮空氣末端需求最低壓力是0.6Mpa，實際到達末端壓力為0.75Mpa左右，供應壓力值與需求壓力值之間存在0.15Mpa的壓力差； 同時由于空壓機采用加卸載方式運行，在卸載（輕載）狀態下會浪費很大一部份的電能，如機房1#的空壓機約有35%的時間運行在輕載狀態下，輕載狀態下的運行功率達到了41.4KW，每小時就會造成14.5KW的電能作無用功形成浪費，占到空壓機用電量的24.7%。因此判斷空壓機系統存在一定的節能空間，依據能效控制器節能效率計算，對風機用電系統進行節能改造后，能夠實現20%的節能效益。

2.2 風機系統

2.2.1 鼓風機

與傳統的托輥式帶式輸送機相比，氣墊帶式輸送機會節能20%。因其采用氣墊方式阻力小且氣墊沿輸送方向是連續的，輸送帶運行穩定而不顛簸，所以輸送角度和速度可大為提高，進而可提高運輸效率。托輥數量減少90%左右，維護工作量及相應費用約減少60%。

氣墊帶式輸送機的關鍵技術是如何盡最大可能提供均勻穩定的氣墊層，即要根據不同的使用環境、不同的工藝要求、不同的工藝條件，提供適應所要求達到的輸送量，即必須根據不同的帶寬、帶速、輸送量，不同的物料容重、粒度、裝料斷面形狀，不同的作業環境、裝載條件、給料狀況，優化好風量和風壓的匹配。為此，沒有成熟的數學模型和計算軟件，難以科學匹配好所需風量和風壓。根據對風機系統工作狀況的分析，由于跟鼓風機配套使用的皮帶運輸設備實際運行負荷僅為最初設計負荷的60%左右，運行中存在著大馬拉小車現象。同時，由于實際運輸負荷偏低于設計值，按設計值運行且不可調節的鼓風機設備就存在供大于需的現象，理論上這部份的余量可理解為40%左右。

2.2.2 除塵風機

現場調研風機設備末安裝檔板等工藝調節裝置，實際運行值即為最初設計的最大值。但在實際使用中，由于受各種因素產生的工藝波動和現場工況的變化，會帶來對風量等參數需求量的改變，但受制于原系統不能實現調節的控制方式，產生了大量的能量浪費。

由此可以判斷，風機系統存在較大的節能空間。依據能效控制器節能效率計算，對風機用電系統進行節能改造后，能夠實現20%-35%的節能效益。

3 節能方案

3.1 節能解決方案思路

依據空壓機、風機用電系統現有用能狀況，結合空壓機、風機用電系統用能特點，使用環境對空壓機、風機的要求，在不影響空壓機、風機正常工作，同時滿足工藝要求值的前提下，能源最低化。

3.2 節能解決方案理論基礎

流量與轉速成正比 Q=N

揚程H與轉速二次方成正比 H=N2

軸功率P與轉速的三次方成正比 P=N3

3.3 節能方案工作原理

3.3.1 空壓機系統

依據節能分析結果，空壓機用電系統存在著節能空間。據此我們根據空壓機的設備特性結合實際運行工況，采用閉環控制和恒壓控制技術，在用氣設備的供氣端加裝壓力傳感裝置，實時動態跟蹤檢測用氣設備的壓力需求值，使空壓機系統的供氣壓力跟用氣設備的需要壓力精確匹配，實現能量的供需平衡，減少空壓機用電系統運行中由于壓力余量過大、卸載狀態作無用功等能源浪費，最大限度的降低空壓機系統的單位氣量能耗值，達到節能目的。

3.3.2 風機系統

依據依據節能分析結果，風機用電系統存在著節能空間。據此我們根據風機的設備特性結合實際運行工況。采用閉環控制方式，在風管管道上加裝相應傳感器，檢測運輸系統在運行中工藝變化值與波動值，在滿足工藝要求的前提下，動態調整風機的運行功率，使風機的輸出值與運輸系統需求的工藝要求值精確匹配，降低由于設計過大且不可調節、需求量變化與波動而不能隨動跟蹤造成的能耗浪費，達到節能目的。

4 節能效益

公司共投入200多萬元，于2013年11月全部完成節能改造項目。通過測量，空壓機系統節能率為20%，風機系統節能率為24%，達到設計要求?？諌簷C、風機系統節能改造后每年可節約用電量1566576KWH，電費為177萬元。

日照港裕廊公司節能改造系統積極響國家“十二五”規劃中節能目標、改善港城環境、提高人民生活質量的需要，傾力打造“整潔美觀、生態環保、安全有序、優質高效”的日照港服務品牌，在創造環保和諧友好的氛圍中努力實現港口事業的穩健有序發展。

參考文獻

[1]蔡茂林.壓縮空氣系統的能耗現狀及節能潛力[J].中國設備工程，2009（7）.

[2]李文華韋蕊蕊張益祥.改善空壓機運行的節能技術[J].煤礦機械，2007（8）.