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    空壓機(jī)的應(yīng)用與壓空系統(tǒng)節(jié)能分析

    2019-09-10 20:59:23劉姝瑋
    關(guān)鍵詞:空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)

    劉姝瑋

    摘要:本文對(duì)空壓機(jī)選型及其工程應(yīng)用耗能現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,并探討了空壓機(jī)本體調(diào)節(jié)方法、壓空系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和節(jié)能評(píng)估的內(nèi)容,以期為今后空壓機(jī)的工程應(yīng)用提供更加優(yōu)化和節(jié)能的設(shè)計(jì)思路。

    關(guān)鍵詞:空壓機(jī);節(jié)能技術(shù);節(jié)能評(píng)估

    空氣壓縮機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)輸入電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把吸入空氣壓縮后輸出,產(chǎn)出氣體經(jīng)后處理以后為各行業(yè)工廠氣動(dòng)閥門(mén)或其它氣動(dòng)元件提供氣源,或作為吹掃或輸送介質(zhì)使用??諌簷C(jī)整個(gè)設(shè)備生命周期使用費(fèi)包括前期購(gòu)置成本和安裝調(diào)試費(fèi),使用過(guò)程中電能消耗成本,定期維護(hù)檢修費(fèi)等,其中電能消耗費(fèi)約占全部使用費(fèi)的80%,降低空壓機(jī)使用的電能消耗有很大的節(jié)能空間和節(jié)能價(jià)值。

    一、空壓機(jī)選型

    工程領(lǐng)域應(yīng)用的空壓機(jī)常用類型有活塞式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī),可根據(jù)用戶用氣量,用氣壓力和用氣特點(diǎn)選擇適宜不同應(yīng)用范圍的空壓機(jī)?;钊娇諌簷C(jī)供氣壓力最高可達(dá)350MPa,但噪音大;離心式空壓機(jī)占地小、使用壽命長(zhǎng),但排氣壓力低、成本高、不宜頻繁啟停;螺桿式空壓機(jī)氣量調(diào)節(jié)范圍廣,排氣壓力不能超過(guò)3MPa,在該壓力范圍內(nèi)除對(duì)用氣品質(zhì)有超嚴(yán)格的要求外,一般工業(yè)廠房多選用螺桿式空氣壓縮機(jī)。根據(jù)用戶用氣品質(zhì)要求,壓空系統(tǒng)還需選配相應(yīng)等級(jí)的除油器、干燥機(jī)、過(guò)濾器和為保持供氣平穩(wěn)的緩沖罐和儲(chǔ)氣罐。

    二、空壓機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

    通常使用空氣壓縮機(jī)的企業(yè),其設(shè)備耗電量占企業(yè)整體耗電量的比重很大,

    大多數(shù)企業(yè)一般都會(huì)依據(jù)最大負(fù)荷參數(shù)來(lái)明確設(shè)備規(guī)格,并且通常都會(huì)考慮很大的安全富裕系數(shù)[1]。而在空壓機(jī)平時(shí)運(yùn)行過(guò)程中,設(shè)備通常都未在最佳效率且滿負(fù)荷情況下運(yùn)行,若空壓機(jī)負(fù)荷值在0.6~0.7間或隨著用戶用氣流程空壓系統(tǒng)需減載或停機(jī)過(guò)程中均為非額定工況運(yùn)行,與之配套的是傳統(tǒng)固定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī),在如此低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,所產(chǎn)生的能效會(huì)明顯降低。

    空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后壓力和溫度都會(huì)升高,但用戶一般不允許壓縮空氣供氣溫度太高,在空壓機(jī)壓縮完成后都要經(jīng)過(guò)后冷卻器將產(chǎn)品空氣定壓冷卻至適宜的溫度。排氣量小的空壓機(jī)多通過(guò)空氣流通帶走空氣壓縮升溫產(chǎn)生的熱量,而排氣量大的空壓機(jī)多采用水冷,冷卻水在室外冷卻塔循環(huán)散熱對(duì)空氣壓縮后升溫的氣體降溫,造成能源的浪費(fèi),因此探究空壓機(jī)工程應(yīng)用的節(jié)能方案勢(shì)在必行。

    三、空壓機(jī)本體調(diào)節(jié)

    本文以螺桿式空壓機(jī)為例,簡(jiǎn)述空壓機(jī)設(shè)備本體排氣量的有效調(diào)節(jié)方式。螺桿空壓機(jī)是一種容積式的壓縮機(jī),其主要是利用陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子和殼體所產(chǎn)生的容積變化來(lái)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮[2]?;诼輻U式空壓機(jī)的工作原理有以下幾種排氣量的調(diào)節(jié)方式:變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)、進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)、停止吸入調(diào)節(jié)、進(jìn)、排氣管道連通調(diào)節(jié)、空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)、滑閥調(diào)節(jié)??紤]各調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)和調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性,本文簡(jiǎn)述螺桿式空壓機(jī)常用的滑閥調(diào)節(jié)和停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的工作原理和特點(diǎn),活塞式和離心式空壓機(jī)也有與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相適應(yīng)的調(diào)節(jié)方式,工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合用戶的用氣特點(diǎn)提出合理的設(shè)備請(qǐng)購(gòu)技術(shù)要求。

    (一) 滑閥調(diào)節(jié)

    滑閥調(diào)節(jié)是利用滑動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)減少有效的螺桿軸向長(zhǎng)度,進(jìn)而起到調(diào)節(jié)排氣量的作用,螺桿齒間容積隨著滑動(dòng)調(diào)節(jié)閥在氣缸軸線方向的平行來(lái)回移動(dòng)發(fā)生變化,調(diào)節(jié)吸入和回流氣體的氣量。滑閥調(diào)節(jié)范圍廣,在10%~100%范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),尤其在50%~100%氣量調(diào)節(jié)范圍內(nèi),壓縮機(jī)排氣量的減少將成比例地降低原動(dòng)機(jī)的消耗功率,滑閥調(diào)節(jié)有很好的經(jīng)濟(jì)性。

    (二) 停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)

    在系統(tǒng)壓力已調(diào)至客戶所設(shè)上限的情況下,壓縮機(jī)便會(huì)自動(dòng)停機(jī),伴隨客戶的用氣量,系統(tǒng)壓力會(huì)逐漸降低,在到達(dá)最低下限的時(shí)候,空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)重新啟機(jī),這種方式比較適合工況變化較大的用戶使用,但是如果經(jīng)常反復(fù)啟動(dòng)一定會(huì)對(duì)空壓機(jī)使用壽命產(chǎn)生影響,同時(shí)也會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊[3]。

    四、壓空系統(tǒng)的節(jié)能方式

    (一) 調(diào)速變頻節(jié)能技術(shù)

    結(jié)合客戶不斷變化的用氣需求量,利用壓力傳感調(diào)速裝置來(lái)調(diào)控空壓機(jī)轉(zhuǎn)速,由此完成氣量調(diào)節(jié),不同轉(zhuǎn)速下空壓機(jī)中氣體的熱力過(guò)程基本相似。將自動(dòng)控制系統(tǒng)與空壓機(jī)連鎖,及時(shí)響應(yīng),排氣量減小時(shí)空壓機(jī)功率也隨之降低。這種方式的工作效率非常高,調(diào)節(jié)范圍也較大,同時(shí)還可以保證供氣壓力的安全性。由此可以有效解決以往空壓機(jī)啟動(dòng)控制的非經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行,防止對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊,對(duì)電機(jī)和空壓機(jī)部件起到保護(hù)作用。

    (二) 余熱回收節(jié)能技術(shù)

    由于空壓機(jī)在其運(yùn)行時(shí)用于增強(qiáng)空氣壓力勢(shì)能所消耗的電能僅占總耗電量的較少部分,大部分耗電轉(zhuǎn)變成熱能,利用風(fēng)冷和水冷的形式排放至空氣當(dāng)中[4]。當(dāng)空壓站規(guī)模較大時(shí),其散熱排放損失也非常可觀,利用余熱回收技術(shù)節(jié)能所產(chǎn)生的效果會(huì)非常突出,而回報(bào)周期又非常短,回收的熱量主要用于鍋爐補(bǔ)水、冬季供暖、工人洗浴和工藝用水等,該技術(shù)具備經(jīng)濟(jì)性、可循環(huán)性、環(huán)保性等優(yōu)點(diǎn)。

    (三) 管路優(yōu)化節(jié)能技術(shù)

    現(xiàn)時(shí)期在工程應(yīng)用中選用的壓空管路包含碳鋼管路和不銹鋼管路,應(yīng)用碳鋼管路的初期成本投資較低,但使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生銹蝕或是泄露的情況,管路內(nèi)銹蝕不但會(huì)增大壓縮空氣阻力,增加壓降,同時(shí)還會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響,而不銹鋼管道盡管初期會(huì)投入較高成本,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)分析,不會(huì)產(chǎn)生銹蝕的情況,如此能夠保證生產(chǎn)安全性。

    (四) 空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能評(píng)估

    壓空系統(tǒng)將設(shè)備本體調(diào)節(jié)與用戶末端用氣情況自控連鎖,提高控制邏輯和設(shè)備響應(yīng)的精準(zhǔn)度,可對(duì)壓空系統(tǒng)建立不同程度的節(jié)能評(píng)估,促進(jìn)壓空系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式的不斷優(yōu)化。

    1、 Intellisurvey評(píng)估法

    Intellisurvey評(píng)估是在客戶空壓機(jī)中收集壓力、電流數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)采集完成后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,由此為客戶出示評(píng)估報(bào)告,報(bào)告包含用戶現(xiàn)時(shí)期空壓機(jī)運(yùn)行情況、系統(tǒng)節(jié)能空間情況、可行節(jié)能措施等[5]。

    2、供氣端評(píng)估法

    供氣端評(píng)估的內(nèi)容除包含Intellisurvey評(píng)估還包含了空壓機(jī)后處理設(shè)備,由于空壓機(jī)所形成的壓縮空氣必定要經(jīng)過(guò)處理設(shè)備進(jìn)行凈化處理以后,才可以輸送至用氣端,在此情況下,后處理設(shè)備是不是存在浪費(fèi)和泄漏問(wèn)題,會(huì)對(duì)運(yùn)行形成直接影響,如經(jīng)過(guò)評(píng)估后發(fā)現(xiàn)后處理壓降會(huì)增大或是泄漏問(wèn)題,須及時(shí)采取科學(xué)合理的方法來(lái)處理。

    3、 空氣系統(tǒng)的全面評(píng)估

    這種評(píng)估方式主要是在供氣端評(píng)估的前提下,還須結(jié)合用氣端評(píng)估來(lái)實(shí)施,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的全面評(píng)估后為壓空用戶呈現(xiàn)全企業(yè)空氣管路泄漏及管路的設(shè)計(jì)是否合理規(guī)范等信息,同時(shí),還可為用戶提供有效解決空氣系統(tǒng)問(wèn)題的對(duì)策和方案。

    五、結(jié)語(yǔ):

    隨著時(shí)代的快速發(fā)展,人們對(duì)能源的需求不斷增高,我國(guó)能源出現(xiàn)短缺現(xiàn)象,而空壓機(jī)工程項(xiàng)目存在一定的節(jié)能空間,工程設(shè)計(jì)或改造時(shí)采用空壓機(jī)的多種節(jié)能利用技術(shù)與我國(guó)現(xiàn)階段節(jié)能降耗的總體發(fā)展戰(zhàn)略相符,在為企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還取得了社會(huì)效益。

    參考文獻(xiàn):

    [1]相宇,茍義昌.空壓機(jī)智能節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與淺析[J].化工管理,2018(31):144-145.

    [2]王蒙,張智勇.空壓機(jī)的變頻節(jié)能改造措施研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2018(11):74-75.

    [3]成強(qiáng),周靜.雙級(jí)壓縮技術(shù)在節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].上海節(jié)能,2018(04):252-254.

    [4]宋君君.PLC和變頻器在空壓機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(08):169.

    [5]白德龍,陳韻竹,陳江華.試析空壓機(jī)節(jié)能方法[J].無(wú)線互聯(lián)科技,2016(18):98-99.

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