改善空壓機運行的節能技術

亓磊

摘 要：節能減排是我國實現可持續發展的基本戰略方針，在工業生產過程中機械設備的能耗較高，為了減少設備的能耗，必須要加強對節能技術的研究和應用。本文對空壓機節能運行方法和途徑進行分析，為空壓機節能運行提供保障。

關鍵詞：空壓機 節能運行 節能技術 變頻調速

中圖分類號：TD443 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）05-0-01

引言

空壓機是工業生產過程中的基礎設施設備，在機械生產、電力生產、冶金化工等很多行業中都有應用。空壓機作為大型工業設備，其能耗較高，基本占大型工業設備耗電量的15%左右，空壓機的能量損耗主要是來自于空壓機本身的機械損失、壓縮空氣時造成的浪費和損失、空壓機空負荷運轉的能量損失、壓縮空氣時產生的損失等。當前我國有很大一部分企業在生產過程中依舊使用老式空壓機，這類設備的能量利用率很低，主要是由于機械設備的制造技術落后，設備運行管理水平低、控制方式不當引起的。空壓機作為工業生產領域不可獲取的設備，必須要加強其節能技術研究，在日常使用過程中注重節能管理，提高資源利用率。

一、空壓機傳統控制方式

在空壓機發展過程中，雖然其系統結構、控制水平有所提高，但是由于以前的技術水平有限，在空壓機控制系統的設計過程中存在一些缺陷，傳統的空壓機控制方式主要有兩種：

1.電氣聯鎖控制技術

電氣連鎖控制是空壓機最常見的一種控制方式，通過對空壓機管網壓力進行監控而實現的控制技術。當空壓機運行過程中產生的氣體量以及氣壓超過負荷需求的時候，管網的壓力會上升，當這個壓力值超過某一個設定的閾值時，聯鎖信號就會控制空壓機使其停機，從而降低管網的壓力。當管網的壓力下降到小于某一個設定的閾值的時候，聯鎖信號又會控制空壓機再次啟動開機。這種電氣聯鎖控制方式可以用于空壓機常規運行的時候，但如果空壓機的負荷變化十分頻繁，儲氣罐容量也比較小的時候，就很容易導致空壓機頻繁開機關機，而開停機的時候產生的巨大電流沖擊，會對電力系統的穩定性產生影響，進而產生較大的功率損耗，這種影響還會反饋到空壓機上，縮短空壓機的使用壽命。

2.自動加卸載控制技術

自動加卸載控制也是傳統空壓機運行過程中常見的控制方式，通過空壓機電動機的加載實現對空壓機的控制。當空壓機的管網壓力超過設定閾值的時候，電動機會控制空壓機的進口導葉，導葉減小可以實現空壓機輸出氣量和氣壓減少，當導葉減小到最小狀態的時候，管網壓力達到卸載壓力閾值，此時會控制空壓機的電動機卸載，并且與壓縮機相互脫離。此時電動機保持空載狀態，空壓機不會再產生壓縮空氣，管網的壓力也會減少。當管網的壓力逐漸增大，達到一定閾值的時候，會抑制空壓機電動機加載過程，與壓縮機相互連接，并且逐漸打開導葉，滿足用戶的需求。這種方式是一種有級控制方式，相對于電氣聯鎖控制方式而言更加靈活，但是電動機始終都保持運轉狀態，會縮短電動機的使用壽命，而且造成較大的空載能耗損失。

二、空壓機節能概述

空壓機是利用電動機壓縮腔內空氣，使得空氣具有一定的壓力的設施設備，一般在工業生產過程中是為其他的動力設備提供動力支持的設施。在煤炭生產、鋼鐵、冶金化工等行業中都有廣泛應用。空壓機包括電動機、傳動裝置、控制系統等基本組成部分，其耗電量很大。據統計，當前我國工業生產中大型設備的耗電量占整個社會用電量的60%左右，而空壓機占大型設備用電量的15%左右，由此可見其能耗之高。另外有調查顯示，以五年為限，空壓機的設備成本占總成本的12%左右，運行成本占總成本80%左右，能耗是成本中占比最大的一部分。因此，對于工業企業來講，降低能耗具有很大的增產潛力。而且隨著節能理念的不斷發展，節能生產成為企業未來發展的主要方向，空壓機節能市場近年來的發展勢頭也十分強勁。空壓機控制技術已經成為影響空壓機運行效率和性能的重要因素，而且也是保證空壓機穩定運行的重要保證。

在空壓機運行過程中可以通過各種措施達到節能目的，例如對輸氣管道進行合理配置、減少管道的彎道壓力損失以及空氣泄露，采用低黏度潤滑性能較好的潤滑油進行潤滑，降低摩擦損耗、定期對空壓機進行維護、保養，發揮機械設備的最佳性能等，這些措施都可以挖掘出空壓機的節能潛力，提高資源利用率。當前空壓機一般采用壓縮機間歇運行或者空載運行的方式來調節能量的分配，空壓機間歇運行的時候會導致壓縮機頻繁的啟動和停止，增大了電能損耗，并且引起電網的波動過大，縮短空壓機的使用壽命，同時，空載運行的時候會導致設備的磨損更加嚴重，增加運營成本，造成能源浪費，所以這種調節方式并不適用。

隨著電子信息技術的不斷發展，變頻調速技術已經十分成熟，在空壓機運行過程中，這種技術的應用可以有效減少成本消耗，也是一種十分理想的調速節能技術。有很多企業在實踐中證明，使用變頻調節技術可以大大提高空壓機的運行效率，降低其能耗，創造更大的經濟效益。

三、空壓機節能技術

1.變頻控制技術

當前變頻調速技術在空壓機運行過程中的應用十分廣泛，而且發揮了重要的節能效果。傳統的空壓機調速是采用加載和卸載的瞬時方式實現的，在這個瞬間電流較大，會造成電壓和氣壓大幅度波動，從而增加能耗，對設備的損耗也比較嚴重，縮短了設備的使用壽命。變頻控制技術是利用變頻器，根據電磁感應基本原理，對電流頻率進行改變，從而實現對空壓機中的電動機轉速進行控制和調節的新技術，改變了傳統的調速方式，根據機械運行頻率進行調節，具有更強的靈活性，而且能夠在較短的時間內實現空壓機轉速的多次調節，在調速過程中更加平穩，而且還減少了對空壓機轉速進行調節的時候不必要的能量損耗。

2.基于負荷預測的控制技術

空壓機負荷的變化會導致空壓機運行狀態改變，在運行過程中，其他控制裝置對空壓機進行控制調節的時候具有十分明顯的滯后性，而且會導致空壓機的速度調節過程變得急促，一方面增加了設備的功耗損耗，另一方面也設備性能產生影響。在生產過程中，空壓機的負荷變化是有規律的，因此可以對空壓機運行過程中的負荷變化規律進行分析，根據其變化規律做好負荷預測，提前對空壓機進行控制和調節，減少由于負荷突然改變導致的設備速度瞬時變化的情況，防止空壓機驟停驟起，減少空壓機速度調整過程中不必要的功率損耗。另外，對空壓機的負荷進行預測，還決定了整個控制過程的精確性，在對負荷進行預測的時候，一方面要對控制算法中的反饋校正以及滾動優化環節進行設置，提高系統的靈敏性，從而可以根據負荷的變化實時預測，實時校正，實時更新，在短期內實現精準預測。另一方面，要對負荷變化規律中比較異常的數據進行深入挖掘，分析負荷變化的長期規律，進一步提高預測精準性。

3.空壓機群優化控制技術

在工業生產過程中，需要根據生產規模、生產效率來確定設備的數量，如果單臺空壓機不能滿足生產需求，則應該要增加空壓機數量，利用空壓機群來滿足生產需求。由于單臺空壓機的控制調節方式比較單一，只需要通過空壓機中的電動機啟動、停止、轉速調整就可以完成，如果生產過程中使用空壓機群后，控制方式變得更加豐富，也更加復雜。通過對多臺空壓機進行組合控制，可以適應負荷的多元變化情況，對每一臺空壓機進行均衡利用，有效延長空壓機的使用壽命，降低空壓機的維護成本。另外，在對空壓機群進行控制的時候，由于設備較多，所以必須要設置不同的監控區域，對每一個區域中的空壓機的運行狀況進行監測，及時獲取各個區域內存儲罐存儲狀況、各個管道的壓力狀況等，并且根據這些參數，利用相關計算機算法，對空壓機群進行優化控制。

4.無功補償技術

當前空壓機中使用的電動機主要是異步電動機，這些電動機可以隨著負荷的變化情況不斷改變自身的輸出功率大小，具有很強的適應能力。異步電動機運行過程中會產生一些無功損耗，尤其是當外界的負荷發生突然變化的時候，無功損耗也會突然增加，從而導致設備的能量損耗嚴重。所以在空壓機運行過程中可以加強無功補償技術，使用電容器等無功補償設備，對空壓機運行過程中的無功損耗進行補償，當異步電動機產生無功功率的時候，電容器就可以吸收或者釋放無功作用，降低空壓機的能量損耗。

結語

綜上所述，空壓機是工業生產過程中的重要設施設備，在很多領域中都有廣泛應用。傳統的空壓機控制技術導致設備的能耗較高，對設備產生較大損耗，縮短空壓機使用壽命。因此，在節能生產理念影響下，必須要對空壓機控制技術進行分析，利用節能技術降低空壓機能耗水平。提高各種資源的利用率，并且延長空壓機的使用時間。

參考文獻

[1]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（08）.

[2]續斌.淺析如何改善空壓機運行的節能技術[J].環球市場，2017（17）.

[3]鮑宇.如何改善空壓機運行的節能技術解析[J].工業，2016（12）.

[4]曠遠丹.淺析如何改善空壓機運行的節能技術[J].工程技術：全文版，2016（07）.