空壓機節能技術及其應用

杜德震

摘 ?要：當前，幾乎全世界的機械加工制造企業種采用的動力源都為壓縮空氣，空壓機系統的元器件不但價格較低，其系統的維護也較為便利，然而空壓機系統工作時需要消耗較多的能耗，目前企業首要考慮的問題就算耗能指標的降低。本文首先介紹了空壓機的耗能情況，并研究了空壓機節能運行的方法，使空壓機時刻維持經濟運行狀態。

關鍵詞：空壓機;能耗;節能技術

隨著工業技術的發展，能源危機早就變成全世界普遍重視的問題。空壓機作為風動設備的主要動力源，其能耗非常巨大，達到企業耗電量的10%以上，甚至達到30%。在我國空壓機系統的一生運行總成本中，設備前期投入和后期維護保養費用只占了30%左右，其能源消耗占了70%左右，可見我國壓縮空氣系統普遍存在的效率低下、浪費嚴重的現象。為了更好的發揮空壓機運行能效，現在無論是專業的能源機構還是企業用戶，不得不把更多的注意力轉移到壓縮空氣系統節能工作上。

1.空壓機系統運行現狀及存在問題

1.1空壓機供需不符合

在企業空壓機管理運行中，為保證生產需求，往往忽略空壓機的效能及損耗。實際上對空壓機的合理配置及合理運行，對企業節省用電非常重要。通常情況下，空壓機供風調節都是依靠吸氣閥進行調節，在空壓機吸氣閥沒有工作（未加載）情況下，仍需消耗40%～70%額定功率，浪費較嚴重。為此，很多企業采用很多節能監控措施，保證空壓機合理供風，對節能降耗效果非常顯著。

1.2壓縮空氣管路損失

管網泄露是供風系統中普遍存在的問題，解決管網泄露問題已成為企業節能降耗的重點工作。通常情況下供風系統中管網的泄漏率為10-30%，對于缺少管理的企業，管網泄漏率甚至可達到50%以上。在管網泄露的情況下，為了保證管網系統的供應壓力，不得不開啟更多的空壓機，同時壓縮空氣的泄漏率也越大，造成了大量能源浪費。資料顯示：設定供風壓力為0.7MPa，管網系統中一個直徑1mm的泄漏孔，每年損耗4000多度電，耗能巨大。

1.3壓縮空氣不當使用

除去管網泄露的因素，壓縮空氣不當使用也會造成很大的能源浪費。比如：壓縮空氣沖刷工作臺、衣服、用氣端無節制用風等。當用氣端設備無節制用風，會導致末端設備壓力不足，每提高末端用風壓力0.1MPa，壓縮機的供氣壓力需要提高0.2MPa～0.3MPa，此時壓縮機的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費。

2空壓系統的節能運行

2.1空壓機集中控制

空壓機集中控制系統主要功能是匹配用風端的需求，實現按需供風。并且利用智能算法，優化空壓機運行，使空壓機處在最優運行狀態。

2.1.1提高空壓機的效率

空壓機采用集中控制，可以根據企業的供風要求設定壓力范圍。并通過集中控制器使系統的壓力控制在設定的范圍之內，并根據壓力變化按需自動啟停一臺或多臺空壓機，使供風系統通過自動加卸載控制保證供風壓力，供風加載率可達到95%以上。

2.1.2降低人力成本

空壓機集中控制系統可以分三種工作方式，分別為無人值守、遠程自動和現場手動。企業可以根據供風情況，預先確定的順序切換，只需要定期巡檢，實現無人值守，大大降低了人工成本。

2.1.3保護及故障報警

空壓機集中控制器具有檢測故障的功能，當空壓機設備出現故障時，控制器會自動檢索當前的運行次序，啟用備用空壓機，并將故障情況記錄在監視界面，并通過監控主機系統自動顯示、記錄或打印故障性質、故障地點及發生故障的時間。空壓機集中控制系統，還具有保護空壓機的功效，它可以識別空壓機運行情況，合理匹配并循環運行，達到均勻磨損的目的，最大程度上延長空壓機的使用壽命。

2.2空壓機變頻調速

空壓機變頻調速技術已經應用在供風領域，其目的是節省電能、改善空壓機性能和提高供氣品質。如今變頻調速技術早就在空壓機當中取得了十分普遍的應用，并呈現出關鍵的節能效果，主要是通過變頻器，按照電磁感應的原理，以及電流頻率的變化達到控制與調節空壓機中電動機轉速的目的。將以往的調速方式進行優化，使其具備更強的靈活性，可以在短時間內滿足對空壓機轉速的多次調節，并且調速的歷程也非常穩定，進一步極大的簡化了空壓機的轉速調節期間多余的能量損耗，增加了空壓機的運行效率，極大的降低了調速期間的電能損耗。

2.2.1減少電能損耗

變頻空壓機的壓力設定是以最低工作壓力作為基礎壓力點，并根據管網系統壓力變化的趨勢，調節空壓機運轉頻率，使空壓機始終處于加載運行，避免卸載電能的損耗。

2.2.2降低管網壓力波動

變頻空壓機能夠使管網系統運行壓力穩定，甚至可以消除壓力的波動，使供風系統中的空壓機都能運行較低壓力點，避免壓力波動對設備及管網系統的損害，減少反復加卸載中不必要的電能損失。

2.2.3提升空壓機工作效率

空壓機在工頻運行時不可能長期滿負荷運行，其加卸載比例為7：3。采用了變頻調速后，當生產需求量較小的情況下，可降低電機的轉速，減小電機的運行功率，從而進一步實現節能。再者采用了變頻調速后，可進行對空壓機的連續調節，確保壓力、流量、溫度等參數的穩定，大大提高壓縮機的工作性能。

2.3空壓機余熱利用

空壓機工作一部分壓縮空氣，另一部分會產生熱量排到空氣中浪費掉。余熱利用是全新的一種技術，主要是吸收空壓機廢熱來把冷水加熱的，基本沒有能源消耗。目前主要用于員工生活熱水和工業熱水等，可以降低企業能源的消耗，從而節省大量的成本。

2.3.1投資小，回報高

空壓機余熱利用系統，投入的成本完全可以在一年內收回成本，一次性投入可以來長期的回報;其運行成本較低，完全是回收空壓機的余熱，達到環保和節能的目的;熱源水每天源源不斷地產生，可供全廠員工洗浴以及生產工業用水。

2.3.2改善空壓機運行狀況

空壓機余熱利用系統可以改善空壓機運行狀況，空壓機冷卻器無需定期檢修或更換，延長空壓機及其零件壽命。余熱回收系統投入，還可以使空壓機供風量增大5%左右，大大提升了空壓機的運行效率，降低了運行成本。

2.4降低空壓機的壓力損失

空壓機的合理運行與氣路系統的穩定存在著非常大的關聯，氣路系統通常涵蓋了濾風器、吸排氣閥與密封氣體等構造，也是確保空壓機順利可靠運行的關鍵部分。空壓機的氣路系統在運行期間常常有空氣進入，接著利用吸排氣閥到達空壓機當中，使空壓機可以具備大量的能量，所以，在優化空壓機節能技術時，需要憑借合理的手段與氣體能量，進一步優化空壓機的節能特點。在對空壓機進行研發時，需要重視其中壓力的損失與核泄漏的降低，利用減壓元件的運用，降低空壓機系統中的氣流阻力，讓空氣在系統中的管內直徑可以增加，進一步擴大空氣的流動范圍，實現增強空壓機內部氣壓的目的，并且還應該重視氣體的輸送進管道的環繞設計，避免空氣在系統中流動的范區域縮小，使得氣體能量可以快速的增強空壓機的節能技術。除此之外，由于空壓機之前在運行期間存在著反復壓縮的不足，因此還應該減少內外泄漏的溶劑，進而降低在不斷壓縮期間損失能源這一現象的發生幾率，增強空壓機的節能效果。

總結

壓縮空氣系統節能技術在現代企業中應用越來越廣泛，隨著企業對能耗重視程度的加深，越來越多的行業人士已經認識到空壓機節能改造的重要性。它不僅可以提高空壓機的運行效率，還可以降低企業的運行成本，目前很多企業采取專業性較強的節能公司，從源頭到末端的節能診斷改造服務，節能率可達到20%以上，每年可節約大量的運行成本。

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