壓縮空氣系統(tǒng)的工藝優(yōu)化及節(jié)能設(shè)計

　　壓縮空氣系統(tǒng)的工藝優(yōu)化及節(jié)能設(shè)計鄭磊、孫洪剛2，孫翠翠1 空氣壓縮主機各自不同的適用范圍，其中螺桿式空氣壓縮機(compressor)因性能優(yōu)越、效率比較高等原因，已普遍用于化工、食品、醫(yī)藥、紡織等諸多行業(yè)。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。此外，通過進一步的總體空壓站方案設(shè)計，進一步分析了儲氣罐、過濾器、冷干機等設(shè)備的選型依據(jù)，指出在方案設(shè)計中應(yīng)注意的節(jié)能技術(shù)要點，說明了壓縮空氣的工藝方案及節(jié)能設(shè)計對企業(yè)降本增效的重大意義。
　　質(zhì)基礎(chǔ)，而曾經(jīng)作為第一生產(chǎn)要素、國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的紡織行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)地位正在逐步下降，究其原因主要是行業(yè)競爭加劇、產(chǎn)業(yè)利潤率水平下降、占國民經(jīng)濟比重降低等一系列因素。昆山空壓機是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。近年來，我國紡織企業(yè)在市場競爭中的困難格局有目共睹，這里面除了新興市場如印度、越南等激烈競爭因素外，還有企業(yè)自身的成本上升、人員(personnel)整體素質(zhì)下降等原因。所以說，紡織企業(yè)在注重市場開拓、產(chǎn)品創(chuàng)新的同時，需要始終把握好降低成本這條主線。壓縮(compression)空氣設(shè)備是紡織企業(yè)大多會用到的種輔助設(shè)施，如何最經(jīng)濟地使用這種設(shè)備，既是貫徹節(jié)能(Energy saving)減排的細微體現(xiàn)，同時也是企業(yè)降本增效的項舉措，所以優(yōu)化壓縮空氣供給工藝也是成本控制（control)的具體體現(xiàn)。
　　1空氣壓縮(compression)機(compressor)的選型目前，我們用到的空氣壓縮機主要有3種形式：活塞式、螺桿式、離心(Centrifugal)式。昆山空壓機是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，在其中兩個帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出?？傮w來說3種空氣壓縮主機(Hosts)以下簡稱空壓機各自擁有自己的優(yōu)要從事設(shè)備管理、能耗控制等方面的工作。
　　點。下面我們從3種主機的性能、使用成本(cost)等對主機進行選擇。
　　1.1不同空壓機性能(property)及特點比較通過表1我們可以看出：活塞(piston)式空壓機具有價格低、效率高、結(jié)構(gòu)堅固的優(yōu)點，但是同樣具有活塞脈沖排氣、維護修理量大、壓縮空氣易含油水、自控水平低等缺點，般應(yīng)用在環(huán)境惡劣、壓縮空氣質(zhì)量要求低的場所，如礦山開采環(huán)境；螺桿式空壓機為連續(xù)排氣，雖然流量調(diào)節(jié)受到定的限制，但是效率高，同時因未采用燃油驅(qū)動，壓縮空氣的質(zhì)量較高，雖然價格較為昂貴，但維修較少，后期使用成本低，廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、軍工、機械、紡織等行業(yè)；離心式空壓機各方面優(yōu)勢也很明顯，但是因流量調(diào)節(jié)范圍(fàn wéi)較小、效率太低等原因應(yīng)用范圍較小，如商店開業(yè)、婚慶等用的充氣壓縮機就是此類。
　　1.2不同空壓機的使用成本對比因離心式空壓機本身具有無法克服的缺點，所以應(yīng)用于工業(yè)體系相對較少。下面我們主要對相同功率的活塞式、螺桿式兩種空壓機的使用成本進行對比。
　　通過(tōng guò)表2我們可以看出：相同功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）的螺桿、活塞(piston)式空壓機在電能消耗上，螺桿式明顯比活塞式耗表13種空壓機的主要特點主要特點活塞式螺桿式離心式排氣(Exhaust)形式脈沖連續(xù)連續(xù)排氣量小較大大流量調(diào)節(jié)范圍/%0~10040~10070~100結(jié)構(gòu)形式大小小基礎(chǔ)要求堅固(Strong)輕微輕型噪聲(noise)/dB90（A）85（A（全罩85（A（全罩效率高較高低造價低高高維修量大小小自控水平低高高表2空壓機的使用成本對比分析類別22kW螺桿式空壓機22kW活塞式空壓機產(chǎn)氣指標(biāo)低壓(Low pressure)高壓0.75MPa排氣量/（n3min-）3.52.3月平均用電量/度80006600月平均用油量/kg3.5液壓油25.0機油年平均維修費用(expense)/元15005 000年總計消耗折合/元7000065000電；但是由于螺桿空壓機故障少、維修費用低，加之排氣效率約為活塞式空壓機的1.5倍，而年總消耗折合費用僅為活塞空壓機的1.08倍，所以相比較，螺桿式空壓機的綜合使用成本更低。
　　1.3空壓機選擇方案通過以上分析，無論是從性能還是從空壓機的綜合使用成本來說，螺桿式空壓機都是比較合理的選擇。有了這個對主機的定性確定之后，接下來很重要的工作便是對方案中主機的數(shù)量進行確定，也就是我們的定量分析，以設(shè)計出最優(yōu)化的設(shè)計方案。本著最大化進行生產(chǎn)的要求，為實現(xiàn)空壓機的不間斷供氣，我們在進行方案設(shè)計時，必須充分考慮空壓機故障停機、維護保養(yǎng)等相關(guān)因素(factor)，所以通常在主機數(shù)量的確定上按高于額定排氣(Exhaust)量12臺進行配置主機，以實現(xiàn)主機之間的交替供氣或維修替代（用一物質(zhì)代替另一物質(zhì)（多為強者取代弱者的地位))。
　　2其他設(shè)備(shèbèi)的選擇2.1儲氣罐的選擇儲氣罐的容量應(yīng)取所有空壓機每分鐘排氣總量的30%進行配置。儲氣罐數(shù)量的配置沒有嚴(yán)格的規(guī)定，應(yīng)按照實際供氣需要進行配置相應(yīng)數(shù)量的儲氣罐。一般來說，為保證供氣壓力的穩(wěn)定，方便(維護使用(use)，我們在儲氣罐的配置上堅持一個原則：在保證儲氣罐容量的同時，配置數(shù)量以盡量少為好，單個儲氣罐容量以盡量大為好。
　　2.2冷干機的選擇冷干機是壓縮空氣(Basin air)除油、除水的關(guān)鍵設(shè)備。昆山空壓機保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。在選擇冷干機時，應(yīng)先確定冷干機的露點溫度，般為2.匕在此基礎(chǔ)上選擇冷干機的處理氣量，計算公式如下：所需處理的空氣流量，即空壓機(compressor)排氣量；Cp為進氣壓力修正系數(shù)1.00；Ct為進氣溫度修正系數(shù)（1.6；Ct為露點溫度修正系數(shù)（1.0；Ct為環(huán)境(environment)溫度修正系數(shù)1.
　　2
　　9. 2.3其他設(shè)備(shèbèi)的選擇除要選擇以上的設(shè)備外，我們還要選擇前置過濾器（作用：過濾雜質(zhì)等）、后置過濾器。昆山空壓機保養(yǎng)冷卻水通過管道進入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進行冷卻降溫，再進入后冷器對排氣進行冷卻，另一路冷卻水進水管道經(jīng)過主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進行冷卻。為了確保過濾器的處理能力，選擇的過濾器處理氣量約為空壓機的150%左右，處理精度應(yīng)按照終端（Terminal)需求的氣體質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，對氣源質(zhì)量要求高的需多配置幾道過濾器。此外應(yīng)按照不同部分的需氣量配置合適口徑的管道。
　　3總體方案(fāng àn)設(shè)計在3臺或以上空壓機主機組成的小型供氣站設(shè)計上，按照不同的生產(chǎn)用氣需要，我們一般可以采用兩種方案對其進行管網(wǎng)連接：種是對儲氣罐的串聯(lián)供氣；一種是對儲氣罐的并聯(lián)供氣
　　3.1儲氣罐的串聯(lián)供氣方案串聯(lián)供氣見實際上就是把所有的小型儲氣罐串聯(lián)組合后，相當(dāng)于個大型的儲氣罐的作用，這樣的連接方式主要應(yīng)用在集中供氣改造上，這樣可以不用再購置大型儲氣罐。但要注意采用這樣的連接方式必須滿足個前提：各部分對壓縮空氣的壓力及質(zhì)量(quality)要求沒有很大的差別。
　　3.2儲氣罐(gas container)的并聯(lián)供氣方案并聯(lián)供氣與串聯(lián)供氣唯的不同就是在儲氣罐的連接上，各個儲氣罐不相互連通一般來說，這種連接方式大多用在那些對壓縮空氣的質(zhì)量有著明顯不同要求的場合。
　　主郵1―空壓機；2―儲氣罐；3―前置過濾器；4一冷干機；5―后置過濾器儲氣罐的并聯(lián)供氣方案其他節(jié)能(Energy saving)設(shè)計注意要點1主機與儲氣罐的連接上，儲氣罐應(yīng)盡量靠近主機的地方放置。這主要是因為：儲氣罐越靠近主機，在同樣的條件下，壓縮(compression)氣體達到上限壓力時，主機的加載時間越短，耗費的電能越少。
　　2供氣壓力(pressure)的工藝設(shè)置(Settings)上，在滿足基本的供氣壓力前提下，應(yīng)將低壓(Low pressure)、高壓設(shè)置在最低范圍內(nèi)，盡量節(jié)省能耗但是定要注意，低高壓之差需大于0.15MPa，避免主機的頻繁啟動，損傷設(shè)備。
　　3主機放置上，應(yīng)首先放在通風(fēng)良好的環(huán)境中。此外，我們建議在主機的降溫上，可以實現(xiàn)水冷降溫的堅決不用風(fēng)冷降溫，可以實現(xiàn)油冷降溫的堅決不用水冷降溫。
　　5結(jié)語壓縮(compression)空氣不僅僅是紡織經(jīng)常用到的一種輔助用氣，也一般應(yīng)用在很多行業(yè)(industry)的設(shè)備加壓、環(huán)境清掃等，可以說這似乎是很不起眼的一項曰常生產(chǎn)必須。但是從另外一方面來說，正是因為其廣泛性、普遍性，在現(xiàn)今節(jié)能減排的大形勢下，如何更經(jīng)濟(jīng jì)地使用供氣設(shè)備系統(tǒng)(system)，卻又顯得意義非凡。當(dāng)然，在紡織企業(yè)舉步維艱的當(dāng)下，即使是每天可以節(jié)省一度電，也是我們應(yīng)該努力的方向。