壓縮空氣系統的運行現狀與節能改造

　　機床與液壓壓縮空氣系統(system)的運行現狀與節能改造孫鐵源。蔡茂林北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京100191企業(yè)氣動(dòng)系統各個(gè)構成環(huán)節的不科學(xué)用氣現象。同時(shí)對工業(yè)壓縮空氣系統目前存在的和新興的節能技術(shù)的特點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了分析和探討，為企業(yè)進(jìn)行節能改造提供理論依據。
　　關(guān)飩詞縮空氣；節能改造空機控制，漏檢測余熱收作為工業(yè)領(lǐng)域(field)應用廣泛的動(dòng)力源。1縮空氣在業(yè)生產(chǎn)中占總能耗的1035.壓縮空氣系統能耗的9為工業(yè)壓縮機的耗電我國工業(yè)壓縮機每年的電耗占全國總電耗的6以上12.空壓機運行成本由采購成木維護成本和能源運行成本組成。由全生命周期評價(jià)理論，采購成本僅占1收左右，而能源成本卻高達77.說(shuō)明我國在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結構調整的哪木還需大力提壓縮今氣系統的能源利用效率。
　　隨著(zhù)企業(yè)對壓縮空氣系統認識的深入和節能減排造以達到最好的節能效果(xiàoguǒ)。筆者依托于國內首家專(zhuān)注于壓縮空氣系統節能單位北航3，節能環(huán)保中心，近兩來(lái)對國工業(yè)企業(yè)調研得扎貰能改造需求主要來(lái)自以下3個(gè)方面1空壓機能耗占企業(yè)用電比例過(guò)高；2壓縮空氣系統供氣不穩定壓力波動(dòng)等影響設備的正常工作；3隨著(zhù)生產(chǎn)規校的擴欠，企業(yè)對原有壓縮空氣系統改造優(yōu)化以適應增長(cháng)需求。因企業(yè)壓縮空氣系統的特點(diǎn)和適用的節能技術(shù)不14為提高改造成功率，節能改造不能盲目實(shí)施。在對整個(gè)系統進(jìn)行全面分析測試和評估的基礎上，選擇(xuanze)適合壓縮空氣使用情況(Condition)的調查，對目前存在的和新興的些節能技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍(fàn wéi)進(jìn)行了分析和探討。
　　1系統節能策略理論1從系統構成的各個(gè)環(huán)節入手，總體采取如下節能措施壓縮空氣的產(chǎn)生。不同類(lèi)型壓縮機的合理配置和維護，運行模式的優(yōu)化，空氣凈化設備的日常管理壓縮空氣的輸送。管網(wǎng)配置的優(yōu)化，高低壓供氣管近分離耗氣分配的實(shí)時(shí)監符。泄漏的曰常點(diǎn)檢與最小化，接頭處的壓損改進(jìn)=壓縮空氣的使用。氣缸驅動(dòng)回路的改進(jìn)，使用針對本行業(yè)開(kāi)發(fā)的節能產(chǎn)品，如電解鋁行業(yè)打殼缸專(zhuān)用節氣閥，以及節能型氣槍噴嘴等。
　　壓縮機余熱回收。通過(guò)熱交換等手段將空氣壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量回收，用于輔助采暖和工藝加熱等。
　　2壓縮空氣的產(chǎn)生2.1單臺空卡機節能目前工業(yè)中應用最廣泛的空壓機主要分為往復收稿日期2010排氣比率。2，排罵比贏(yíng)80加載御載控制進(jìn)氣節流控制方式。t；WiiV速控制進(jìn)氣口閥門(mén)只有全開(kāi)全閉兩種方式。
　　通過(guò)(tōng guò)控制進(jìn)氣閥的開(kāi)關(guān)實(shí)行加載或卸載控制采用進(jìn)氣節流控制。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。在卸載壓力區間內。以比例閥控制進(jìn)氣閥開(kāi)度，保持系統供氣壓力的穩定變頻器控制通常低速啟動(dòng)，系統正常運行時(shí)，變頻器通過(guò)檢測系統中壓力士經(jīng)過(guò)調輸出控制電機轉搡到所需壓力出現較早，不能維持管網(wǎng)恒壓；卸載運行時(shí)，雖不產(chǎn)生壓縮空氣(Basin air)電機空載運行。卸載后儲氣筒壓力降低至潤滑油噴入轉子所需壓力，滿(mǎn)負荷時(shí)的2535的功率進(jìn)氣閥多為蝶閥或氣缸(壓縮空氣)閘（zhá)閥開(kāi)度減小時(shí)，壓縮機進(jìn)氣壓力降低，壓縮比，加，壓縮行程(stroke)中泄漏量，加。進(jìn)氣閥完全關(guān)閉，仍消耗滿(mǎn)負荷運行時(shí)7制的功率；當出氣量為滿(mǎn)負荷時(shí)的5??；時(shí)。仍消耗滿(mǎn)負荷功率的8，變頻改造只對處于低負荷的空壓機運行起到變速調節的作用，且在負荷變化大的情況。節能效果才能顯現出來(lái)。與離心式風(fēng)機和水泵不同?？諌簷C屬于恒轉矩。其功率與轉速近似成次方的關(guān)系。只適用于在負載變化較大且很少處于滿(mǎn)載狀態(tài)(status)的單個(gè)壓縮機應用場(chǎng)合效果最佳可控于用；離心式在紡織企業(yè)應用廣泛，運行穩定，效率高，但系統壓力突變時(shí)容易發(fā)生喘振。采用的主要節能措施有1保證進(jìn)口空氣潔凈度，尤其是紡織企業(yè)做好級粗濾，以濾掉空氣中大量的短纖維。2降低空壓機進(jìn)氣溫度，提高效率。3潤滑油油壓對離心機轉子振動(dòng)影響大，選用含消泡劑和氧化穩定劑管網(wǎng)的冷凝水排放點(diǎn)要定期排放；6為防止空41求變化過(guò)快等引起喘振。注意(attention)調整機組設記的比例帶和積分時(shí)間，盡量避免用氣突減。7選用節能效果顯著(zhù)（striking）的級離心機；盡量選用高壓電機，減少線(xiàn)損，使空壓站溫升低。
　　螺桿式空壓機(compressor)應用廣泛，下面重點(diǎn)對螺桿式空壓TIx特壓力(pressure)波動(dòng)范圍輸入功率百分比肩氣比率對比曲線(xiàn)（Curve）分析當前空壓機加郝載和恒壓調節方式存在的問(wèn)，可以得出靠機械方式調節進(jìn)氣閥，供氣量無(wú)法快速連續調節。當用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免±也產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。
　　單純變頻控制通過(guò)加裝變頻器調節空壓機系統，用于1廠(chǎng)氣量波動(dòng)不欠的情況波動(dòng)在單機產(chǎn)氣量的4070節能效果(xiàoguǒ)最顯著(zhù)（striking）。2.2寧壓機群專(zhuān)家控制系統4空壓機群專(zhuān)家控制系統成為目前空壓機群控制節能新技術(shù)。該控制系統根據壓力需求變化，集中控制不同空壓機的啟停加卸載等，保持系統直有合適數量和容量的壓縮機處于運行狀態(tài)系統中單臺空壓機的轉速來(lái)控制空壓機單位時(shí)間內的產(chǎn)氣量叫置工廠(chǎng)低玉供系統用氣他小的波也般選擇對哪臺空壓機變頻改造，需要專(zhuān)業(yè)人員對系統進(jìn)行全而的測試汁算寸能決定通過(guò)以分析比較，可以發(fā)現我國很多壓縮空氣系統能效有很大的提升空間。
　　壓縮機變頻改造只有結合企業(yè)自身壓縮空氣系統的運行情況才能達到節能效果，需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人員全面測試和評，后才能使用空壓機(compressor)群專(zhuān)家控制系統特別適合于多臺空壓機同時(shí)運行的場(chǎng)合，實(shí)行階梯組合配置，可以很好滿(mǎn)足企業(yè)需求。
　　2.3壓縮空4干燥(dry)工藝的改進(jìn)凍式無(wú)熱再生式和微熱再生復合式，主要性能比處，1方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)冷凍式技術(shù)成熟運行可靠露點(diǎn)般只能到13，耗電占壓縮機耗電的3左右無(wú)熱再生式價(jià)格較低，使用方便，露點(diǎn)可達70，露點(diǎn)不穩定，隨運行時(shí)間處理質(zhì)量下降，再生耗氣量占總產(chǎn)出的1挪15微熱再生復合式工藝成熟，管理方便，露點(diǎn)可達7，C價(jià)格貴，加熱及用氣反吹結合，再生用氣占扒8節能改造方向遵循以下原則1若原系統對空氣進(jìn)行過(guò)高純度處理時(shí)，改成較低的匹配的處理方式。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中水或其它液體當作活塞來(lái)壓縮氣體，然后將氣體排出。2改進(jìn)干燥工藝，減少干燥處理環(huán)節的壓損某些系統干燥器處壓損達Q050.1MPa減少能量消耗，智能氣休泄漏檢測儀。泄漏點(diǎn)掃描槍等，采取措施防止壓縮空氣系統的跑冒滴漏，據此開(kāi)展維修工作和元器件更換工作= 4壓縮空氣的使用氣槍在制造加工的精修工序機加工等工藝現場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達到總供氣量過(guò)高用直銅管做噴嘴以及線(xiàn)工人擅自提高工作壓力等現象，造成巨大的用氣浪費。
　　在氣動(dòng)設備中用氣不合理現象也較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測真空發(fā)生器給氣等存在不工作時(shí)不間斷供氣現象。昆山空壓機保養在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠(chǎng)房混響很重。尤其在化學(xué)(huà xué)藥液槽，用于攪拌的用氣。輪胎制造的記型充氣等都存在這心叫，節能改造措施使用新型氣動(dòng)噴嘴節能裝置和脈沖式氣槍。在特定行業(yè)(industry)采用專(zhuān)業(yè)氣動(dòng)設備，如電解錯行業(yè)推廣使用的打殼缸專(zhuān)用節氣閥等。
　　3，縮空氣的輸送3.1管路系統管路系統的壓降不應超過(guò)工作(gōng zuò)壓力的1.5.當前很多空壓站的輸氣管道沒(méi)有主次之分，不必要的彎頭彎管過(guò)多，壓力脈動(dòng)(pulsation)頻繁，壓損嚴重。氣動(dòng)管道5空壓機余熱叫收根據全生命周期評價(jià)，空壓機消耗的電能有8，9，轉化成熱的形式散失掉，空壓機的屯熱消耗分布除去輻射到環(huán)境中和存于壓縮空氣自身的熱量外，剩余94的能量均可以采用余有的埋于地溝，無(wú)法監測（Food Monitor)泄漏。為保證任何情況下系統壓力需求(demand)，運行管理人員提高(整個(gè)系統的運行壓力0.1a2MPa引入人為壓力損失?？諌簷C排氣壓力每增加0.1仍空1機功耗將增加710，同時(shí)系統壓力的提高，使空氣泄漏量增加。
　　節能改造措施（指針對問(wèn)題的解決辦法)1將支路布置的管線(xiàn)改成環(huán)路布置，實(shí)行高低壓供氣分離，并安裝高低壓精密溢流單元；2節能改造時(shí)更改局部阻力偏大的管線(xiàn)，降低管道阻力，對管內壁酸洗除銹等凈化處理，保證管壁光滑。
　　3.2泄漏檢漏和堵漏大部分工廠(chǎng)泄漏嚴重，泄漏量達到2制35，主要發(fā)生在各用氣設備的閥門(mén)接頭聯(lián)件電磁閥螺紋連接和氣缸前端蓋等處；有的設備超壓工作，自動(dòng)(automatic)卸荷，頻繁排氣。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。昆山空壓機保養在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠(chǎng)房混響很重。泄漏造成的損失幾乎超出大多數人的想象。如汽車(chē)點(diǎn)焊工位的個(gè)焊渣在氣管上造成的個(gè)直徑的小孔，每年電費損失高達3525，1幾乎相當于兩個(gè)口之間的全年家庭用電1刁。
　　節能(Energy saving)措施1對主要生產(chǎn)(Produce)車(chē)間的供氣管道(Conduit)安熱叫收的方式加以利用。
　　0輻射到環(huán)境中口存于壓縮空氣(Basin air)中□電機散熱(Cooling)，后冷卻回收□油冷卻回收余熱回收就是通過(guò)換熱器等合適的手段將空氣壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量(Heat)回收用來(lái)加熱(heating)空氣或水，典型的使如輔助采暖。藝加熱和鍋爐補水預熱等通過(guò)合理改進(jìn)，5090的熱量可以回收并利用。安裝熱能回收裝置可以將空壓機運行溫度有效控制在最佳運溫心使潤滑油丁作狀態(tài)更良好空壓機排氣會(huì )增加26.對于空冷式空壓機，可以停止空壓機自身的冷卻風(fēng)機（Draught Fan），采用循環(huán)水泵回收熱量；水冷5，6余熱回收相對電熱設備幾乎無(wú)需能耗；相對于燃油燃氣設備零排放，是清潔環(huán)保的節能方裝流量(單位:立方米每秒)計量管理系統確定工藝用量限額。2調整工藝氣量，盡可能減少閥門(mén)接頭的數量。減少泄漏點(diǎn)，3加強管理，使用業(yè)工1記明巡檢。
　　總之，企業(yè)可以采用些專(zhuān)業(yè)監測設備如并聯(lián)接入式6結論于壓縮空氣系統能量損失分析現論。對企業(yè)現下轉第43頁(yè)道位移的影響。5對比了考慮耦合效應和不考慮費合效應下壓力變化曲線(xiàn)從閣5可以發(fā)現，在系統瞬態(tài)變化期間，耦合作用對管路的壓力幾乎沒(méi)有影響。
　　4結論推導了包含徑向振動(dòng)(vibration)方程的輸流管道耦合模型，并利用FEM和MOC方法求解。該模型對運動(dòng)(movement)控制體非慣性動(dòng)量方程中速度和作用力兩項進(jìn)行了適當的假設，使投型得到簡(jiǎn)化，仿真結，明隨著(zhù)管道長(cháng)度厚度，管道振幅會(huì )和應減少，上接第0頁(yè)存不介理氣現象和節能(Energy saving)措施作了分析和總結在企業(yè)節能改造時(shí)。首先針對不的系統做詳細(xiáng xì)的測試評，在此基礎上應用，合的優(yōu)化（optimalize）措施以達到巧能標0，可以提高整個(gè)壓縮空氣(Basin air)系統的運行效率。目前國內專(zhuān)業(yè)(zhuān yè)檢測評估機構如北航3，節能環(huán)保中心等嗔能捉供專(zhuān)業(yè)節能服務(wù)。新的節能措施也任不斷涌現，對我國的節能減排工作(gōng zuò)意義重大。
　　1蔡茂林。壓縮空氣系統的能耗現狀及節能潛力（指個(gè)人能力發(fā)展的可能性)4.中2李莉。提高工業(yè)壓縮空氣系統能效途徑的探討。能源技術(shù)與管理。2007387SU3蔡茂林香利春。氣動(dòng)系統的能量消耗評價(jià)體系及能量損失分析斗機械工程學(xué)報，2007 43969744彭慶憲，唐吉燈。螺桿空壓機的節能實(shí)踐?？萍假YW，200924，6064 5秦宏波。胡壽根?；谙到y性能分析的壓縮空氣系統變頻技術(shù)研宄和應用4.馬達與控制應用。2009 6張業(yè)明。蔡茂林。面向壓縮機群控制的新型節能智能控制器的研宄。液壓氣動(dòng)與密封，2008514177蔡茂林。壓縮空氣泄漏損失及其對策。中國設備工g，200944850 8孫鐵源。蔡茂林?；?；0；技術(shù)的流量計量監控系統蔡茂林?，F代氣動(dòng)技術(shù)理論與實(shí)踐第十講氣動(dòng)系統的