一、空壓機運行的原理和特點

1、空壓機運行的原理

空壓機是以空氣為生產(chǎn)原料，一般進氣方式有室內(nèi)、室外集中進氣兩種。室外集中進氣不受室內(nèi)油氣等影響，能夠減少對室內(nèi)空氣的影響，便于進行集中預(yù)過濾處理，但初期投資比較大，而且輸送中有阻力損失。相對而言，室外集中進氣方式能夠降低功耗，還可以延長濾芯的壽命。

不論空壓機是單級還是多級壓縮，其運行效率都受到級間、排氣溫度的影響。空壓機冷卻器的作用之一就是提高空壓機的壓縮效率，相應(yīng)的降低功耗。通常排氣溫度下降10℃，功耗將會降低3%?？刂茰囟戎饕诟邷丶竟?jié)，通過全面檢查、維護空壓機冷卻系統(tǒng)，補充潤滑液，清洗、更換冷卻器，將溫度控制在要求的范圍之內(nèi)，以穩(wěn)定空壓機的運行狀態(tài)，保證合理的運行效率和功耗。

空壓機的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達到節(jié)能降耗的目的。壓力降增加的情況下需要空壓機相應(yīng)的多做功才能滿足壓力的需要，通常壓力降增多0.01MPa，功耗會相應(yīng)增加0.3%，甚至達到0.5%。過濾器、油分離器、干燥機是導(dǎo)致壓力降增加的主要部位，適時維護、更換并清洗空氣通道能夠有效的控制壓力降，空壓機的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達到節(jié)能降耗的目的。

2、空壓機運行調(diào)節(jié)的特點

通常都根據(jù)最大負荷條件設(shè)計或是選擇空壓機的型號，并留有一定的余量。在實際運行中，由于用氣端負荷處于不斷變化的狀態(tài)，需要相應(yīng)的調(diào)整供氣量。通常使用的控制方式是加/卸載，適用于連續(xù)用氣但空壓機排氣量與實際需求不匹配的工況，能夠避免頻繁啟?？諝鈾C。

空壓機在加/卸載控制方式下，有三種運行狀態(tài)：當供氣量不大于用氣量時，空壓機排氣出口壓力比壓力檢測開關(guān)極值小，處于滿載運行；當供氣量大于用氣量時，空壓機排氣出口壓力超過檢測開關(guān)上限值后關(guān)閉入口閥門，進入卸載運行；隨著卸載運行時間的增加，壓力不斷降低，空壓機排氣出口壓力低于檢測開關(guān)下限值后打開入口閥門，進入加載運行?？諌簷C在三種狀態(tài)間的間歇性運行不僅浪費了能源，還影響到供氣質(zhì)量。

二、空壓機運行存在的問題

1、卸載運行狀態(tài)下耗能嚴重

我國空壓機的負荷率在66%左右，其余時間都是處于卸載運行狀態(tài)。對于螺桿空壓機等使用傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的空壓機而言，卸載運行狀態(tài)下的能耗是滿載運行狀態(tài)下的20%以上，有的空壓機甚至達到40%左右，能耗占總能耗的9%—18%，浪費程度十分的嚴重。

2、起動電流過大

空壓機起動電流能夠達到額定電流的5倍到7倍，沖擊電網(wǎng)容易導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)，甚至威脅到用電設(shè)備的穩(wěn)定運行，減短空壓機的壽命。

3、自動化程度低

傳統(tǒng)空壓機的調(diào)節(jié)是依靠控制調(diào)節(jié)閥和加/卸載閥實現(xiàn)的，存在速度慢、壓力不穩(wěn)、精度低等缺點。

4、維護量大

由于空壓機起動時對設(shè)備的沖擊電流很大，使電動機受到了比較大的磨損，而且加/卸載的運行方式使部件不斷進行反復(fù)動作，導(dǎo)致部件老化速度加快，設(shè)備維護的工作量很大。

5、噪音大

持續(xù)高速運行、超負荷運行、加/卸載等導(dǎo)致空壓機運行的噪音很大。

從空壓機運行中的問題可以發(fā)現(xiàn)，提高空壓機的運行效率，降低管道泄露等導(dǎo)致的壓力損失，節(jié)約壓縮氣體消耗量，提高運行可靠性，降低空壓機能耗，有著非常重要的意義。

三、空壓機的節(jié)能方法

如何在空壓機運行狀態(tài)下盡量節(jié)約能源，是人們關(guān)注的熱點問題。通常，可以采取以下方法來實現(xiàn)節(jié)能的目的：

1、提高壓縮機效率

采用目前國家一級能效壓縮機代替老舊壓縮機，提高了壓縮機的效率，減少能耗。例如采用雙機頭的雙級壓縮螺桿壓縮機代替單機頭的螺桿壓縮機。

2、采用高能效電動機

永磁電機及高效能電機的出現(xiàn)給電動機節(jié)能帶來革命性的的變化，電機的效率由原來的九十以下甚至更低提高到九十三以上，效率的提供大大節(jié)省電機本身的能耗。

3、提高傳動效率

空壓機多使用V帶實現(xiàn)電動機和壓縮機間的傳動，V帶雖然有傳動平穩(wěn)等優(yōu)點，但通常要選擇多根膠帶并聯(lián)的方式，各膠帶可能由于松緊不一或是帶輪槽存在誤差而導(dǎo)致負載不均勻，降低了傳動效率，浪費了電能，還降低了V帶的使用壽命。選擇高質(zhì)量、精度的帶輪、膠帶，負載不均勻時一次性更換全部膠帶，安裝時認真調(diào)整中心距，保證所有膠帶受到相同的張緊力，可以有效的提高其傳動效率。但使用V帶的傳動方式無法徹底消除傳動上的能量損失，使用轉(zhuǎn)子與電動機同軸結(jié)構(gòu)能夠徹底解決這一問題，還增加了風(fēng)量運行，在全范圍內(nèi)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制。

4、降低摩擦功耗

轉(zhuǎn)子、氣缸間的間隙大小和潤滑情況影響著空壓機效率。間隙過大會產(chǎn)生漏氣損耗，太小則不能形成有效潤滑，增加摩擦損耗，使空壓機能耗增大。 只有合適的間隙下才能保持有效的潤滑。降低摩擦功耗的措施有：精密控制間隙，保證油液黏度合適、循環(huán)迅速，定期進行維護保養(yǎng)。另外，應(yīng)注意根據(jù)季節(jié)、氣候的變化更換潤滑油，在潤滑性能好的前提下盡可能的選擇黏度低的潤滑油。

5、減少壓力損失

氣路系統(tǒng)包括進氣濾器、進氣閥、冷卻器等組成，能夠?qū)嚎s空氣運輸?shù)绞褂迷O(shè)備。如果出現(xiàn)進氣閥失修或修理不當?shù)葐栴}，會形成漏氣，減少排氣量，從而降低空壓機運行效率。減少壓力損失，首先要在滿足工藝的前提下盡量減小氣路系統(tǒng)的流動阻力和壓強損失，例如盡量少裝閥門、吸氣管路盡量短等等；其次要使用大管徑的氣路系統(tǒng)和低速送氣方式；再次要減少設(shè)備內(nèi)外泄露；要使用高質(zhì)量的氣動元件，例如進氣閥應(yīng)具備良好的密封性能和較低的阻力，空氣過濾器應(yīng)選擇新型的ND片過濾器等等；應(yīng)做好安裝和日常管理工作，進行定期檢測維護，確保氣路系統(tǒng)安全可靠運行。

6、提高交換熱性能，加強余熱回收

空壓機壓縮氣體有等溫、絕熱、多變壓縮三種，理論上等溫壓縮能耗最小，但實際運行過程中都是多變壓縮。 為降低壓縮過程中的能耗，需要提高冷卻效率。冷卻水系統(tǒng)中有中間和后冷卻器，提高中間冷卻器的性能，能夠使二次進氣溫度更接近于等溫壓縮下的溫度，確?；乩渫晟?。降低冷卻水溫度，提高流量，清除管道、設(shè)備內(nèi)的沉積物，使用水處理劑提高水質(zhì)，可以提高冷卻器性能。

合理配置水泵，控制用水量，減少水路損失，能夠有效的降低功耗。在開式冷卻水系統(tǒng)中，能量以熱的形式被白白浪費掉，加強余熱回收，采取綜合利用廢熱措施能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。例如將水引入浴室等熱水供應(yīng)，可以實現(xiàn)能量的再利用。閉式冷卻水系統(tǒng)中，可以使用加大循環(huán)水池面積等方法加快熱水降溫速度，但應(yīng)控制冷卻水用量，避免增加循環(huán)水泵的能耗。

7、無功補償節(jié)能

空壓機通常使用異步電動機，而異步電動機的功率因數(shù)比較低，多在0.2—0.85之間，隨負載的變化而大幅度變化，能量損耗大。

無功補償是在電動機正常運行的前提下，提高功率因數(shù)，降低能量損耗。在受電端安設(shè)電力電容器能夠有效的改善功率因數(shù)，尤其適用于經(jīng)常連續(xù)運行的低壓中型電動機。

8、變頻調(diào)速節(jié)能

變頻調(diào)速節(jié)能通過在電網(wǎng)與電動機間安設(shè)變頻器改變電壓和電動機頻率，來實現(xiàn)電動機調(diào)速。通過變頻器控制空壓機轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)能量，滿足輕載的運行需要，讓排氣量與用氣量相匹配。 通過實踐證明，使用變頻調(diào)速方法能夠提高空壓機輕載運行狀態(tài)下的工作效率，減少空壓機的能量消耗，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)控制輸出壓力，將反饋信號接到變頻器上，再與給定信號做比較，由PID調(diào)節(jié)后將綜合信號發(fā)送到輸入給定端，按壓力變動量調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速和功率。

9、實施工業(yè)電腦及PLC聯(lián)控。

運用PLC技術(shù)改造空壓機組群，實現(xiàn)企業(yè)所有空壓機站點的組態(tài)控制，可以實現(xiàn)企業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)的統(tǒng)籌兼顧，更加精準、經(jīng)濟、精細地使用空壓機設(shè)備，達成整個企業(yè)用氣量的平衡和優(yōu)化，深層次杜絕電能浪費。規(guī)模較大企業(yè)多個空壓機站點，不同負荷與工況、不同的值機人員素質(zhì)與操作習(xí)慣等因素，都難免導(dǎo)致電能的很大浪費。這些問題，只有通過空壓機PLC聯(lián)控、群組控制，才能最終解決。通過實施智能化控制，最大化地減少空壓系統(tǒng)對人的簡單依賴，運行更加科學(xué)合理，而且可以按照需要設(shè)定空壓機運行時間、臺數(shù)、工況等參數(shù)，在相當程度上優(yōu)化員工的作業(yè)條件，讓以人為本在本企業(yè)變得更加具體。

10、先進技術(shù)的應(yīng)用

用氣管線及工藝的改進、漏點智能檢測、變流量控制、節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)、機群專家控制系統(tǒng)、等先進技術(shù)的應(yīng)用也能產(chǎn)生很大的節(jié)能效益。

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