空壓機(jī)的穩(wěn)壓節(jié)能技術(shù)運(yùn)用

李文柱

中核第七研究設(shè)計(jì)院有限公司 山西太原 030012

1 空壓機(jī)現(xiàn)狀

1.1 空壓機(jī)的定義

空壓機(jī)是氣源裝置中的主體。它是將原動(dòng)機(jī)（通常是電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。空壓機(jī)已廣泛用于制造業(yè)、紡織業(yè)、五金加工、木材家具、機(jī)械加工、醫(yī)療、印刷、冶金鑄造及儀表等行業(yè)?，F(xiàn)在常用的空壓機(jī)有活塞式空壓機(jī)、螺桿式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)以及滑片式空壓機(jī)。大多數(shù)空壓機(jī)不具備聯(lián)網(wǎng)能力，主要作為氣體壓力的產(chǎn)出單元。

1.2 空壓機(jī)能耗現(xiàn)狀

在工業(yè)生產(chǎn)中，空壓機(jī)耗電量占據(jù)工廠總量的10%～20%，部分紡織行業(yè)工廠甚至高達(dá)35%，因此空壓機(jī)系統(tǒng)成為節(jié)能工作的重點(diǎn)。空壓機(jī)至今已形成全球年銷(xiāo)售額約110億美元的市場(chǎng)份額，其中中國(guó)銷(xiāo)售額達(dá)到近50億人民幣。在能源日益萎縮和愈加注重環(huán)保的今天，能源浪費(fèi)嚴(yán)重引起全社會(huì)的關(guān)注，空壓機(jī)能耗和如何節(jié)能環(huán)保成為我們急須解決的問(wèn)題。空壓機(jī)一般在使用中采取間歇式運(yùn)行或空載運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)能量。頻繁地間歇式啟停運(yùn)行會(huì)大大增加電能損耗，引起電網(wǎng)波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)影響設(shè)備壽命。而空載運(yùn)行不僅會(huì)加劇空壓機(jī)的損耗，增加零器件的運(yùn)行成本，也會(huì)造成全球能源的浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，空壓機(jī)慣有使用方式存在的問(wèn)題，及全球行業(yè)對(duì)于空壓機(jī)的市場(chǎng)需求，使得空壓機(jī)能耗的改進(jìn)與技術(shù)升級(jí)成為空壓機(jī)行業(yè)中的重中之重。

2 空壓機(jī)的穩(wěn)壓節(jié)能技術(shù)運(yùn)用

2.1 IFC 說(shuō)明

IFC是智能流量控制器的英文名稱(chēng)縮寫(xiě)，是壓縮空氣系統(tǒng)用于精確控制用氣量、降低空壓機(jī)負(fù)載的節(jié)能設(shè)備，并通過(guò)恒壓供氣優(yōu)化生產(chǎn)工藝提高生產(chǎn)質(zhì)量。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，IFC流量控制器（用氣端需求控制）與VSD變頻空壓機(jī)（產(chǎn)氣端供應(yīng)控制）一樣，都已成為壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的標(biāo)配設(shè)備。在亞洲，已經(jīng)有超過(guò)500家客戶(hù)的壓縮空氣系統(tǒng)在使用壽力IFC。雖然變頻空壓機(jī)（VSD）隨用氣量條件變化其節(jié)能效果也相應(yīng)變化，但人們依然都認(rèn)為VSD可以節(jié)能。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)空壓站只會(huì)安裝一臺(tái)VSD，需求增加則空壓機(jī)轉(zhuǎn)速升高流量增大，需求下降則空壓機(jī)轉(zhuǎn)速下降流量減少。IFC也是根據(jù)用氣量（需求）的變化靈敏控制總流量（供應(yīng)）的輸出，但不同的是，變頻一般只控制1臺(tái)空壓機(jī)的單機(jī)供應(yīng)量，而IFC則是控制整個(gè)空壓站的系統(tǒng)總量，且恒壓精度更高。壓縮空氣系統(tǒng)的供求平衡控制是依靠壓力信號(hào)的變化及空壓機(jī)供應(yīng)的響應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，壓力信號(hào)從用氣端傳遞到產(chǎn)氣端、再由產(chǎn)氣端做功產(chǎn)氣并輸送到用氣端的循環(huán)周期中需要經(jīng)過(guò)整個(gè)空氣系統(tǒng)并耗費(fèi)一定的時(shí)間，必然導(dǎo)致信號(hào)的損失及響應(yīng)的滯后性。所以，當(dāng)壓縮空氣輸送到達(dá)用氣車(chē)間時(shí)，用氣車(chē)間的需求又變化了，這時(shí)才完成的需求響應(yīng)就成為了浪費(fèi)，這種需求類(lèi)似一種錯(cuò)覺(jué)，被稱(chēng)為錯(cuò)覺(jué)需求。IFC專(zhuān)門(mén)解決這種錯(cuò)覺(jué)需求產(chǎn)生的浪費(fèi)損失，其產(chǎn)品特征主要：①穩(wěn)定的壓力輸出（±1PSI）；②具備壓力輸出的日程預(yù)設(shè)功能；③故障旁通功能；④斷電后上電自啟動(dòng)功能；⑤遠(yuǎn)程控制功能；⑥自身能耗及保養(yǎng)成本極低；⑦安裝簡(jiǎn)單工程量小。

2.2 空壓機(jī)常見(jiàn)故障處理

空壓機(jī)常見(jiàn)的主要是過(guò)熱故障，由于這種機(jī)型會(huì)有溫度設(shè)置，因此容易因?yàn)闇囟冗^(guò)高而停機(jī)。若超過(guò)該機(jī)型設(shè)定最高排氣溫度110℃，柴油機(jī)熄火電磁閥動(dòng)作，空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)停機(jī)。①擋墻類(lèi)障礙物會(huì)導(dǎo)致氣流循環(huán)受阻，加上空壓機(jī)工作環(huán)境通風(fēng)散熱狀況不佳，無(wú)法形成散熱循環(huán)氣流。②散熱效果受到影響可能因?yàn)樯崞鞫氯驗(yàn)V油器太臟，空壓機(jī)周?chē)h(huán)境粉塵多，散熱器外表黏附粉塵或油泥，內(nèi)部銅管也容易因油垢積累而堵塞。③機(jī)油油面過(guò)低或機(jī)油品質(zhì)差。機(jī)油對(duì)能夠潤(rùn)滑和冷卻壓縮機(jī)，不是生產(chǎn)廠商的專(zhuān)用壓縮機(jī)油，其他的潤(rùn)滑油黏度及比熱達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)造成溫度過(guò)高。④冷卻風(fēng)扇故障。風(fēng)扇停轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速降低主要是因?yàn)轱L(fēng)扇膠帶斷裂或膠帶太松，從而影響散熱。⑤斷油閥失靈。沒(méi)有開(kāi)啟斷油閥，壓縮機(jī)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子得不到潤(rùn)滑冷卻，壓縮機(jī)溫度上升達(dá)到設(shè)定溫度就會(huì)停機(jī)。拆下斷油閥如撥動(dòng)或回位困難，需進(jìn)一步將斷油閥解體。細(xì)砂紙打磨直至能輕松滑動(dòng)閥桿或閥孔，之后還能繼續(xù)使用。⑥負(fù)荷過(guò)重會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)升溫，排氣壓力過(guò)高，升溫導(dǎo)致自動(dòng)停機(jī)，排除故障需要檢查和調(diào)節(jié)壓力閥以及柴油機(jī)油門(mén)控制系統(tǒng)。⑦過(guò)熱停機(jī)可能是因?yàn)橛蜌夥蛛x器濾芯太臟時(shí)，清理或更換濾芯能夠避免這種情況。⑧溫控器旁通閥失靈后就可能一直處于開(kāi)啟位置，冷卻油就不通過(guò)散熱器而直接流回空壓機(jī)，空壓機(jī)溫度會(huì)慢慢升高而停機(jī)，其檢修方法與斷油閥的檢修相似。

2.3 氣體路徑的循環(huán)系統(tǒng)

當(dāng)壓縮機(jī)在進(jìn)行工作時(shí)，空氣過(guò)濾器（一般選用自潔式空氣過(guò)濾器）會(huì)吸人大量的空氣，當(dāng)這些空氣經(jīng)過(guò)相應(yīng)的通道時(shí)，機(jī)器會(huì)對(duì)它們進(jìn)行一級(jí)壓縮。因?yàn)榻?jīng)過(guò)一級(jí)壓縮的氣體溫度較高，狀態(tài)不是很穩(wěn)定，導(dǎo)致操作時(shí)不確定因素增多，所以我們需要對(duì)這些高溫空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s。這就需要我們對(duì)空氣進(jìn)行引導(dǎo)，使它們進(jìn)人中間冷卻器進(jìn)行氣體的冷卻。當(dāng)這些高溫氣體達(dá)到冷卻的相應(yīng)溫度后，就可以進(jìn)人到二級(jí)壓縮系統(tǒng)了。為避免在循環(huán)系統(tǒng)中由于氣體回流造成帶壓起動(dòng)等狀況的產(chǎn)生，我們需要在壓縮機(jī)的排氣管道上安裝懸掛全啟式止回閥，在壓縮機(jī)排出氣體后直接就可以推開(kāi)止回閥進(jìn)人排氣消聲器，排除隱患。

3 結(jié)語(yǔ)

空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)有很多種方案，如供氣端節(jié)能解決方案：能效聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)（EMC系統(tǒng)），變?nèi)菘刂瓶諌簷C(jī)（VCC螺旋閥系列），變頻控制空壓機(jī)（VSD系列），高效雙級(jí)壓縮空壓機(jī)（TS系列）；中間系統(tǒng)節(jié)能解決方案：中間系統(tǒng)壓損檢測(cè)改進(jìn)，泄漏檢測(cè)處理技術(shù)；用氣端節(jié)能解決方案：變流量需求控制系統(tǒng)（IFC控制器）復(fù)雜需求系統(tǒng)設(shè)計(jì)（多站房、多需求、劇變需求等）等等，本次方案僅做拋磚引玉之用。