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行業(yè)資訊

空壓機(jī)節(jié)能淺析

空氣壓縮機(jī)是一種利用電動機(jī)將氣體在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。在各種行業(yè)中它擔(dān)負(fù)著為工廠中所有氣動元件,各種氣動閥門提供氣源的職責(zé)??諌簷C(jī)的能源消耗最大的一塊是電能的消耗,它占到總消耗的77%,其次是維護(hù)費(fèi)用,占到總消耗的18%,而設(shè)備投資只占到總成本的5%??諌簷C(jī)的電耗是十分驚人的。一臺空壓機(jī),少則幾萬元,多則上百萬,但購置成本只有5%的比例,可見其電耗數(shù)字的龐大。因此找到空壓機(jī)耗能的原因,有針對性的解決,才能進(jìn)行能效的提高。

空壓機(jī)耗能的主要方面:

  1. 控制方式方法:由于空壓機(jī)不排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行的可能性,所以,選型時(shí)只能按最大需求來確定電機(jī)容量,造成空壓機(jī)系統(tǒng)余量一般偏大。傳統(tǒng)空壓機(jī)都采用星三角降壓啟動,但工頻啟動時(shí)電流(Electron flow)仍然能達(dá)到額定電流的2~3倍,沖擊大,會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。且大多數(shù)空壓機(jī)是連續(xù)運(yùn)行,由于一般空壓機(jī)的電機(jī)本身不能根據(jù)壓力需求的變動來實(shí)現(xiàn)降速,使電機(jī)輸出功率與現(xiàn)場實(shí)際壓力需求量相匹配,導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候仍然要空載運(yùn)行,造成巨大的電能浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),空壓機(jī)占大型工業(yè)設(shè)備(風(fēng)機(jī)、水泵、鍋爐等)幾乎所有的耗電量的15%。加、卸載供氣控制方式存在的問題 ;通過耗能分析(Analyse)知道加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin~Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下, Pmi
  N、Pmax之間關(guān)系可以用下式來表示:CPmax=(1+δ)Pmin 是一個(gè)百分?jǐn)?shù),其數(shù)值大致在10%~25%之間。昆山空壓機(jī)維修換全部磨損的零件,檢查壓縮機(jī)所有部件,排除壓縮機(jī)所有故障??諌簷C(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后,要更換濾芯,在多灰塵地區(qū),則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī),更換所有有問題的配件。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。一般來說,螺桿機(jī)頭的設(shè)計(jì)已經(jīng)大同小異,結(jié)構(gòu)上已不存在設(shè)計(jì)問題,出現(xiàn)跑外圈主要是個(gè)別機(jī)頭零件加工超差造成。 而若采用變頻(frequency conversion)調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話,則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣壓力上,即Pmin附近。 由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)所浪費(fèi)的能量主要在2個(gè)部分:
 ?。?)壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量 在壓力達(dá)到Pmin后,原控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升(直到Pmax)。這一過程(guò chéng)同樣是一個(gè)耗能過程。
 ?。?)卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量 通常情況(Condition)下,當(dāng)壓力達(dá)到Pmax時(shí),空壓機(jī)通過如下方法來降壓卸載:關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。

  2. 氣體泄漏:空壓機(jī)所消耗的電能僅有10%轉(zhuǎn)化成壓縮空氣,剩下的90%轉(zhuǎn)化為熱能,由此可見,壓縮空氣比電費(fèi)還要貴十倍,但是往往我們都忽略了這一點(diǎn)。在大多數(shù)的工廠,到處都能聽到漏氣的聲音,但是根本沒有人理會,這種泄漏,不僅使噪聲增加,更為關(guān)鍵的是泄漏造成能源浪費(fèi),導(dǎo)致出風(fēng)量降低(reduce),成本增加。針大的眼,斗大的風(fēng)。由于泄漏,特別是管道泄漏,如果把泄漏問題解決了,就節(jié)省了大量的能源。
綜合分析主要的耗能原因,可以采取以下節(jié)能措施:

  1. 控制(control)方式的改變:根據(jù)空壓機(jī)運(yùn)行特性知: Q1 / Q2 = n1 / n2; H1 / H2 =( n1 / n2)2 ;P1 / P2 =( n1 / n2)3 ;(式中 Q―空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量; H―管網(wǎng)壓力; P―電機(jī)消耗功率; n―空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。) 由上式可知,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%,則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為80%,管網(wǎng)壓力降為(80%)2,電機(jī)消耗功率則降為(80%)3,即51.2%,篩除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響(influence),節(jié)能效率也接近40%,這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。 經(jīng)過上述分析(Analyse),應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實(shí)際壓力P送給PID智能調(diào)速器,與壓力設(shè)定值P0作比較,并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算,產(chǎn)生控制信號送變頻調(diào)速VVVF,通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速,從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式,在原來的壓力儲氣罐上加裝一個(gè)壓力傳感器,將壓力信號轉(zhuǎn)換成4-20mA的電信號,送到變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器將信號與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出控制信號,變頻器根據(jù)該信號輸出頻率,改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)供氣壓力,保持壓力的恒定,使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí),該方案可增加工頻與變頻切換功能,并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng),另外,采用該方案后,空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來啟動,實(shí)現(xiàn)了軟啟動,避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機(jī)帶來的機(jī)械沖擊。
變頻節(jié)能表現(xiàn)在:
 ?。?)變頻器通過調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整氣體流量,使電機(jī)的輸出功率與流量需求成正比,保持電機(jī)高效率(efficiency)工作,功率因數(shù)高,無功損耗小,節(jié)電效果明顯;
 ?。?)按嚴(yán)格的EMS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制(control)算法,使得V&T變頻(frequency conversion)器諧波失真和電機(jī)的電能損耗最小化;(3)自動快速休眠使得空載時(shí)間變短,電機(jī)完全停止,最大程度節(jié)能。無沖擊啟動及低頻大轉(zhuǎn)矩特性保證變頻器隨時(shí)帶載起停。

  2. 氣體泄漏的防治:壓縮空氣到底利用率(availability)是多少?據(jù)測算,壓縮空氣能夠愉送出去的只有50%,而30%是泄漏,還有15%是人為需求,其他的5%是操作問題。在上組數(shù)字中,泄露占30%,這是我們能夠設(shè)法進(jìn)行控制的部分??諌簷C(jī)的泄漏存在于整個(gè)系統(tǒng),包括主機(jī)、儲氣罐、后處理、管道、用戶等。經(jīng)測算,一個(gè)只有3毫米的小孔,每月的泄露損失就能達(dá)到2000多元.但是,在整個(gè)系統(tǒng)中絕不會只有一個(gè)這樣的泄漏點(diǎn),而是無數(shù)個(gè)沒有辦法察覺的泄漏點(diǎn)組成的。而這樣的泄漏點(diǎn)所造成的損失是無法估量的。常見的泄漏點(diǎn)主要有管道、接頭、法蘭、軟管、排污閥、分支管路等。大的泄漏用聲音判斷就能夠察覺出來,但是對于小的泄漏用耳朵和眼睛就不行了。目前的測漏方法主要是電子超聲波(是一種頻率高于20000赫茲的聲波)測漏,用超聲波測漏時(shí),一般能夠發(fā)現(xiàn)上百個(gè)泄漏點(diǎn).發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)之后,治漏的主要辦法就是密封,可用膠質(zhì)材料堵漏。連接部分泄露比較明顯的也應(yīng)該重新組裝,添加密封材料。治漏效果是根據(jù)空壓機(jī)的大小,每年可節(jié)約成本少則幾十萬元,多則上百萬元。此外可以裝備無損閥裝置,這些配件采用電子控制,體積(volume)較小,自動化程度高,成本較低,可有效地排泄冷凝水,自身泄漏幾乎是零,而且規(guī)格和品種也比較多,能夠滿足各種空壓機(jī)的需求。
空壓機(jī)的節(jié)能措施有多種,分析主要的耗能原因,利用PID控制技術(shù)、防泄漏方法來實(shí)現(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能運(yùn)行的目的,并由此提高公司經(jīng)濟(jì)(jīng jì)效益和社會效益。昆山空壓機(jī)空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入,通過PLC自動清洗過濾器,空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級壓縮,經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高,然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi),氣走管外,中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統(tǒng),為避免系統(tǒng)中的氣體倒入壓縮腔內(nèi)(避免帶壓起動)在壓縮機(jī)的排氣管道安裝有一只懸掛全啟式止回閥,壓縮機(jī)排出的氣體推開止回閥進(jìn)入排氣消聲器,然后進(jìn)入一級后冷器,二級后冷器,再進(jìn)入排氣主管道。 


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