空壓機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)改造及壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能與恒壓控制

常健

【摘 要】介紹了各生產(chǎn)分廠紙機使用壓縮空氣情況，介紹各分廠空壓站聯(lián)網(wǎng)改造方案，以及改造后壓縮空氣合理使用和節(jié)能控制方案。

【關(guān)鍵詞】空壓機;壓縮空氣;節(jié)能;恒壓控制

引言

壓縮空氣具有清晰透明、無污染、沒有危險、易輸送等特點，主要用于氣用傳動、風動工具、冷卻、儀表吹掃、干燥、切割及火焰處理等。除了用于儀表的氣體需要特殊干燥外，其他則直接供給用戶。因此，空壓站系統(tǒng)占據(jù)企業(yè)能耗很大比重，約占其全部能耗的10%～40%。在我國，長期以來壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能并沒有得到應有的重視。近年來伴隨著節(jié)能減排形勢的發(fā)展，對空壓機系統(tǒng)在運行技術(shù)和運行管理等方面進行優(yōu)化改進，挖掘節(jié)能潛力，降低空壓機運行成本，正逐步在工業(yè)企業(yè)中得到實施。

1壓縮空氣系統(tǒng)產(chǎn)氣和用氣分布

壓縮空氣產(chǎn)氣和用氣如圖1所示。公司有三套空壓機組，分別安裝在一分廠、三分廠和六分廠。一分廠有五臺空壓機，其中1號空壓機功率為132kW，其余2號、3號、4號、5號空壓機功率為75kW，工作壓力能夠達到0.85MPa。三分廠有四臺空壓機，分別是8號、9號、10號、11號，其功率都是75kW，工作壓力能夠達到0.75MPa。六分廠有兩臺空壓機，分別是6號、7號空壓機，其功率分別為75kW，工作壓力能夠達到0.97MPa。

在2008年以前，三個分廠空壓機組都是獨立運行。其中一分廠和三分廠空壓機組各有1臺為備用，各有1臺根據(jù)生產(chǎn)情況進行手動壓力調(diào)節(jié)。六分廠兩臺空壓機24h全天運行，如果空壓機發(fā)生故障，就需要將相應機臺停止運行。2008年在檢修期間對全廠11臺空壓機進行聯(lián)網(wǎng)改造，解決了三個分廠空壓機組獨立運行的弊端，提高了空壓機使用效率。初步實現(xiàn)了恒壓運行并收到了節(jié)能效果。

2優(yōu)化壓縮空氣供應方案

2.1壓縮工藝電耗控制

壓縮空氣生產(chǎn)依靠大型離心壓縮機，壓縮空氣生產(chǎn)電耗絕大部分是壓縮機耗電。通過對壓縮機工作原理和控制原理分析，壓縮機運行負荷可以在允許工作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，在滿足壓縮空氣供應基礎(chǔ)上，適當降低壓縮機運行負荷，可以達到降低電耗的目的。

2.1.1設(shè)定合理壓縮機出口壓力值，降低電耗

結(jié)合空壓站壓縮機運行情況，目前壓縮空氣高壓系統(tǒng)送出壓力為0.60-0.65MPa，壓縮機出口壓力保持在0.65-0.68MPa。空分車間一空裝置4臺進口機組出口設(shè)計壓力為0.80-1.0MPa。在進行機組控制前，壓縮機出口壓力設(shè)定值為0.80MPa，遠高于機組出口實際壓力，壓縮機控制系統(tǒng)為達到設(shè)定壓力機組在運行中保持入口閥門全開，電機運行負荷長期在額定滿負荷狀態(tài)運行，造成電耗增加。為實施節(jié)能措施，根據(jù)壓縮機出口實際壓力，將運行的10#、12#、13#壓縮機壓力設(shè)定值定為0.66MPa，機組耗電量分別下降3%、5%和10%。

2.1.2控制壓縮機入口閥門，降低電耗

催化劑廠壓縮空氣需求壓力為0.42-0.46MPa，對于二空裝置使用的國產(chǎn)1#、2#壓縮機而言，由于機組屬于手動控制，不具備自動調(diào)節(jié)出口壓力，因此通過適當控制入口閥門達到降低機組電耗的目的。通過對壓縮機入口閥門控制，壓縮機出口壓力保持在0.50-0.52MPa，機組運行電流保持在162A左右，相對188A的額定電流降低13%。

2.2完善壓縮空氣生產(chǎn)方案

通過一空裝置和8000Nm3/h制氮裝置流程優(yōu)化，壓縮空氣生產(chǎn)方案調(diào)節(jié)靈活性和保障可靠性明顯提高。一空裝置4臺壓縮機，與8000Nm3/h制氮裝置1臺供風壓縮機形成“開三備二”的壓縮空氣供應設(shè)備格局;同時，8000Nm3/h制氮裝置供風壓縮機也可以隨時為制氮裝置備用;在壓縮風需求低負荷時，一空裝置生產(chǎn)的壓縮風也可以成為制氮裝置的原料氣。為確保生產(chǎn)方案的可靠性，我們組織對一空壓縮機停機應急預案、8000Nm3/h制氮裝置壓縮機停機應急預案和應急操作卡進行了修訂，兩套裝置聯(lián)動操作的方式進行應急處置。通過模擬演練對裝置間的協(xié)調(diào)方式、制氮裝置壓縮機閥門備用狀態(tài)、排空閥門操作順序進行了明確規(guī)定。經(jīng)過逐個班組的應急培訓，裝置之間的應急處置時間由原來的6min縮短到4min。

2.3變頻控制

在空壓機選型時，為了保證生產(chǎn)需要，空壓機額定供氣能力為最大生產(chǎn)用氣量的1.1～1.2倍，但是工廠的實際需求大多數(shù)情況只能用到額定供氣量的50%～60%。為了保證供氣量與用氣量的平衡，傳統(tǒng)的空壓機啟動方式多為加卸載方式，這種方式下空壓機經(jīng)常處于空載狀態(tài)，造成嚴重的能源浪費。而變頻控制的原理就是以供氣壓力為控制對象，現(xiàn)場壓力由傳感器監(jiān)測，通過空壓機出口管道的壓力變送器將壓力轉(zhuǎn)變成電信號后反饋到變頻器，變頻器通過內(nèi)置算法計算得到輸出功率并進行調(diào)節(jié)，達到恒壓供氣的目的。變頻控制消除了電機頻繁啟停對系統(tǒng)的沖擊并減少了無功電流，提高了電能使用效率。根據(jù)實際情況，繪制出圖2的壓縮機負荷效率狀況曲線，可知空壓機采用變頻調(diào)速后，節(jié)電率在15%～30%范圍內(nèi)，當負荷在65%時，變頻調(diào)節(jié)控制節(jié)省了25%左右的能源。同時，如圖3所示由于變頻控制的技術(shù)優(yōu)勢保證了用氣管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，減少了管路壓力波動引起的能耗約0.5%～1%。

3空壓機運行狀態(tài)監(jiān)測

某公司每臺紙機不但有自己的DCS系統(tǒng)，還有覆蓋全公司的MIS管理信息系統(tǒng)。基于這個平臺，一分廠、三分廠、六分廠三組空壓機運行狀態(tài)都引入到各自DCS系統(tǒng)中，便于一線操作人員了解本分廠空壓機組運行狀態(tài)。一分廠空壓機組運行狀態(tài)如圖2所示。由于三組空壓機組已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，使用壓縮空氣設(shè)備繁多。所以需要掌握所有空壓機運行狀態(tài)，包括運行壓力。根據(jù)上述要求，將所有空壓機運行狀態(tài)和聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)壓力也引入到公司MIS系統(tǒng)中進行監(jiān)測，如圖4所示。這樣不但每個生產(chǎn)分廠和調(diào)度室都可以監(jiān)測到所有空壓機運行狀態(tài)和壓力情況，如果發(fā)生異常情況可以進行相應調(diào)配操作。

結(jié)語

壓縮空氣作為工業(yè)領(lǐng)域廣泛應用的清潔動力源，同時作為企業(yè)的能耗大戶，其從生產(chǎn)、輸送到應用三大環(huán)節(jié)的節(jié)能具有重要的現(xiàn)實意義。目前我國大部分工廠企業(yè)普遍存在空氣壓縮系統(tǒng)效率低下，能源浪費嚴重等問題，而且相關(guān)節(jié)能意識與經(jīng)驗不足導致運行費用年年增高。對空氣壓縮系統(tǒng)進行深度節(jié)能改造是需要各個環(huán)節(jié)相配合的復雜工作，在傳統(tǒng)的節(jié)能措施的基礎(chǔ)上輔以新型的變頻技術(shù)、空壓站智能監(jiān)控系統(tǒng)及余熱回收技術(shù)等會從整體上更大程度地降低系統(tǒng)能耗。這樣的方法雖會增加一次性投入，但對應的是改造過后持續(xù)的能耗降低，優(yōu)化了用氣參數(shù)并保證了企業(yè)的用氣質(zhì)量。本文介紹了空氣壓縮系統(tǒng)普遍存在的問題和相應的解決方案，對企業(yè)的技術(shù)改造與節(jié)能優(yōu)化具有推廣作用。

參考文獻：

[1]向冬枝，鞠建軍，韓建超.造紙廠空壓機的節(jié)能方法與途徑[J].中華紙業(yè)，2008，19（20）.

[2]吳偉志，韓建超，劉小燕.造紙廠空壓機噪聲分析與治理[J].中華紙業(yè)2008，19（20）.

（作者單位：天津廣正匯通新能源科技有限公司）