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壓縮空氣是工業生產必不可少的能量載體
發表時間:2014-09-08   瀏覽次數:1154次
壓縮空氣是工業生產必不可少的能量載體。隨著科學技術的發展,空氣壓縮機作為一種重要的動力裝備,被廣泛應用于機械,冶金,建材、電子電力,化工,食品,紡織等眾多工業領域。然而,空壓機屬于高能耗設備,在某些行業耗電占到了生產耗電的30%以上,故俗稱“電老虎”。節能是一項長期的戰略任務和基本國策,也是實施十二五規劃的緊迫任務。要深入貫徹科學發展觀,以提高能源利用效率為核心;以轉變經濟增長方式,調整經濟結構,加快技術進步為根本;強化全社會的節能意識,建立嚴格的管理制度,實行有效的激勵機制;增強可持續發展能力。

一、空壓站工作現狀

傳統空壓站由N臺壓縮機組成。空壓站空壓機的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業用壓縮機功率較大,在控制上一般采用加載、卸載的控制方式,即X公斤加載,Y公斤卸載。

二、能源浪費的原因

1、空載能耗高。目前企業壓縮機為單臺N立方,壓縮機開停只有N或N的倍數,空壓機設備開停依賴人工管理的傳統。尤其在用氣負載頻繁變化時,系統不能快速反應,也不能實現壓縮機排量的微調。這形成了空壓站各壓縮機的空載。通常情況下,當壓力達到y公斤時,空壓機進入卸載運行狀態,當壓力降到x公斤時,壓縮機進入空載狀態,即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態,同時將油器預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功,但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動,電耗仍在繼續發生。實際檢測發現,空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的40%~55%。

2、爬升能耗高。螺桿壓縮機有兩種運行模式,加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤~y公斤之間來回運動。X公斤是最低工作壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力(加載壓力)。一般情況下,x公斤、y公斤之間關系可以用下式來表示:y公斤=x公斤+(1+δ),δ是一個百分數,其數值大致在10%~25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測,得知空壓機壓力每增加1公斤,能耗增加5-6%。由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機,其工作氣壓由X到Y,有一個氣壓爬升的能耗,存在事實上的能源浪費。

同時,高于x公斤的氣體在進入用氣終端前,其壓力需要經過減壓閥減壓至接近x公斤,壓力越高流速越快,這就造成同樣的工況,壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。

3、傳統管理。在空壓站的使用管理過程中,存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業對空壓機管理人員有明確的考核,那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣,不利于生產線的正常運行,或出現壓力達不到設備使用要求導致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核,這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式,其結果都會是空壓站電能浪費增大,而且不利于安全生產。

4、其他。空壓站空壓機配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時,管網供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。這就導致空壓機頻繁加、卸載,頻繁調節進氣閥,會加速進氣閥的磨損,增加維修量及維修成,同時供氣穩定性差,供氣精度達不到工藝要求,影響產品品質。

三、空壓站節能空間分析

通過空壓站節能控制系統對既有空壓站實施節能改造,可以有效改變傳統空壓站能源浪費巨大的被動局面。該系統主要從以下方面實現電能節約。


1、降低空載能耗。優化空壓站流量調節范圍,改變傳統空壓站空壓機運行控制的單臺N立方或N立方倍數開停模式,實現空壓站1-N立方自動調節。系統可以根據實際用氣量自動調整優化設備運行。當用氣量頻繁變化時,系統可以快速反應,及時地增減空壓機開停數量,達成空壓站產氣量微調,做到按需產氣,使整個空壓機房運行更加科學合理,從而有效降低電耗。同時,可以降低空壓站空壓機維護維修費用,延長空壓機使用時間。

2、降低爬升能耗。系統運行壓力,可以維持在正負0.2公斤之間,基本做到恒壓供氣,減少壓力爬升,有效節約能耗。同時,供氣壓力穩定,有利于提高終端用氣設備可靠性,延長其使用壽命,提高產品穩定性。

3、實現多機智能控制。增加可靠性,減少人工成本。系統能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時、精確調節空壓機運行的弊端。大大提升空壓站的智能化水平,減少對人工的依賴,使空壓機運行更加科學合理。

四、工業用節電控制系統原理

空壓站智能節電控制系統由恒壓調速模塊、壓力檢測單元、控制單元、PLC集中控制模塊(中央處理器)、短信報警模塊等部分組成。系統通過壓力檢測單元檢測供氣系統管線壓力,并將將該信號提供給PLC集中控制模塊(中央處理器)。該模塊自動計算空壓站空壓機的開停,運用PLC控制單元實現企業空壓機站點的“組態控制”,可以實現企業空氣壓縮系統的“統籌兼顧”,更加精準、經濟、精細地使用空壓機設備,達成整個企業用氣量的平衡和優化,深層次杜絕電能浪費。
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