工业企业压缩空气系统节能潜力分析

　压缩空气是现代工业生产过程中应用最广泛的动力源之一，担负着为工厂所有气动元件，包括各种气动阀门提供气源的职责。同时它也是大多数生产型企业耗能量巨大的第一类载能体。压缩空气系统由空气压缩机、空气处理设音、输送管网、冷却设音、用气设音等主要设音组成，以空气为介质生产压缩空气。大部分设音采用电力驱动，电力消耗量占企业全部电力消耗的10%~40%，其中空压机消耗的电能占系统电能消耗的90%以上0.目前，我国大部分企业压缩空气系统的能源利收穑日期：2011用率偏低。普遍存在以下问题，空压机手动开关机、加卸载频繁、长时间卸载无法自动停机、压缩空气供给压力不合理、管网压力损失与泄漏、气抢喷嘴低效和冷却水阀门手动操作等。压缩空气系统的节能问题已经成为空压机制造企业和使用企业的研究热点。

　　本文以某工业企业空压站为例，对该空压系统的某些关键节能点进行节能潜力分析，建立数学模型，计算可以节约的能源成本。结果表明，节能潜力分析对企业开展节能工作具有指导意义。企业通过采取一系列节能措施后可以有效增加节能量，降低能源成本。

　　2压缩空气系统节能分析模型空压机是把电能转化为压缩空气压力能的主要设音，由于长期连续运行，其效率的高低直接影响到电能的消耗H.空压机运转所消耗的电量可以根据电动机额定功率、运行时间和运行效率，设定电动机运行效率为100%，按如下公式计算P―装机功率，kWt―空压机总运转时数，hn负―负载率，空压机负载运转时数与总运转时数的比值n空―空载率，空压机空载运转时数与总运转时数的比值k―空载耗电系数，空压机空载时耗电占全载耗电的比例，取值30%针对压缩空气系统普遍存在的空压机手动开关机、长时间卸载无法自动停机、供给压力不合理和管网压力损失与泄漏4个突出问题。设定企业存在此4个问题的节能潜力分别为4Qi、4Q2、4Q3、4Q4，单位为kWh，则总节能潜力AQ为―空压机手动开关机节能潜力AQ2―空压机长时间卸载无法自动停机节能潜力AQ3―压缩空气供给压力不合理节能潜力AQ4―管网压力损失与泄漏节能潜力设定节能潜力对应的能源成本节约量为AS，单位为元，则本节约量现存大多数空压机设音采用人工手动开关机，不具音自动启停控制功能。手动开关机存在如下问题：（1）开机过早，产生的压缩空气不能及时利用，造成能源流失；（2）开机不及时会使生产用压缩空气压力不够，影响生产效果；（3）关机不及时会提升空气压力，增大负载电流，增加耗能。其中问题（1）与（3）将导致空压机运行时间增加，浪费能源。空压机开机时全负载运行，关机时空载运行，由式若采用压缩机群专家控制系统优化技术，设定开关机时间或压力点，实现自动开关机功能，做到开关机精确控制，能够有效减少电能的消耗量AQ1，节约电力成本AS1. 2.2长时间卸载运行无法自动停机当供气量大于末端用气量时，机组排气出口压力上升，当出口压力上升到超过压力检测开关上限设定值时，机组关闭空气入口阀门，转入卸载运行中，阿特拉斯公司提供的资料指出，压缩空气每增加0. 013MPa的压力，就要增加能耗1%.空压机的输出压力每降低0.1MPa，则耗能减少5%~6%0.因此在满足用气压力的情况下尽量降低空压机供气压力，有利于降低空压机耗能，节约能源成本根据6提出的气动功率概念，可以表示压缩空气所含有的有效能。气动功率计算公式如下p―空气绝对压力，MPa Pa大气绝对压力，MPa q，―压缩状态下的体积流量，L/min则因压缩空气供给压力不合理导致的节能潜力，结合式（8）得的压缩空气的气动功率，WP供―空压机供给的压缩空气绝对压力，P需―未经过管网，无管网压力损失和泄漏的压缩空气的绝对压力，MPa t―压缩空气系统运行时间，可知，通过合理调节空压机供气压力，可减少电力消耗AQ，节约成本A. 2.4管网压力损失与泄漏压缩空气压力比空气大，在流经空气处理设备和管道的过程中由于管网布局不合理、密封效果不佳、检漏工作不足等原因，导致产生压力损失和管网泄漏。系统泄漏量经常占到系统产气量的20%~30% =化入-对企业压缩空气系统存在的以上4个问题进行节能潜力分析之后我们得出，企业减少电力消耗AQ，可节省能源成本费用约AS.下面以某工业企业压缩空气系统为例，分析系统中存在此4个问题的节能潜力。

　　3某企业空压系统节能潜力分析某工业企业生产部门的压缩空气主要由该厂的空压站提供，空压站现配音了3台离心式空压机和4台螺杆空压机，铭牌参数与运行数据如表1所示。

　　表1某工业企业空压机参数与数据序电机额定输出累计小时空压机型号功率电压流量压力运行加载手动开关机：提前开机的平均时间为78h，延迟关机的平均时间为56h；长时间卸载运行无法自动停机：设长时间卸载运行而没有停机的平均运行时间为整个空压机平均卸载总时数的1/4，即为814h；供给压力不合理：空压机供给的压缩空气绝对压力0.88MPa；未经过管网，无管网压力损失和泄漏的压缩空气的绝对压力0.流量为133981.41L/min；空压系统运行时间为34400h；管网压力损失与泄漏：管网入口压缩空气的绝对压力0.83MPa；管网出口压缩空气的绝对压力0.8MPa；平均流量为133981.41L/min；空压系统运行时间为34400h.根据以上企业压缩空气系统运行数据，运用空压系统运行能源成本模型可计算出节能潜力，如表2.表2某工业企业压缩空气系统节能潜力手动开关机长时间卸载无法供给压力不合理管网压力损失与节能潜力自动停机节能潜力节能潜力泄漏节能潜力咕（万元）企业空压站运行至今，共计消耗电力为95万元。对压缩空气系统普遍存在的4个突出问题，进行节能潜力分析可知：解决问题后可节约的电量约3085592.27kWh；可节约的电力成本约169. 71万元，占压缩空气系统能源成本总额的2.58%. 4节能措施4.1压缩机群专家控制系统空压机群专家控制系统成为目前空压机群控制节能新技术。该控制系统根据压力需求变化"，集中控制不同空压机的启停、加卸载等，保持系统一直有合适数量和容量的压缩机处于运行状态。

　　本系统具音空压机自动启停控制和自学习功能，能够合理配置空压机，均衡各空压机的运行时间，有效减少空压机卸载时间段的运行时间。还可根据压缩机群配置信息，在保障最低供气压力的前提下，将先进的专家控制经验写入控制算法，实现最优化控制，从而实现压缩机群运行能耗最小，输出压力平稳。

　　4.2压缩空气测试系统为减少泄漏量秦宏波等提出了可以通过压缩空气测试系统直接测试系统流量、压力和空压机功率等参数的变化（这是评估压缩空气系统泄漏量的最直接和最精确的方法9）。

　　压缩空气测试系统，具有对系统流量、空压机功率和系统压力等参数的变化数据进行监测和记录的功能。通过绘制压力梯度曲线，对系统各部分阻力是否正常进行分析，评估系统运行效率，为优化系统提供依据110.压缩空气系统测试可以建立系统运行基准，挖掘系统节能优化潜力，为节能技术的成功应用提供可靠依据。

　　4.3在线故障分析与诊断技术在线故障分析与珍断技术的特点：（1）设音性能分析与故障珍断，及时预警与报警；（2）采集数据去噪过滤及有效性珍断技术；（3）管网压损分析与评价，减少不合理压降带来的损失以4）管网泄漏珍断，减少气体泄漏量。查找泄漏最好的办法是应用超声波检漏仪，通过预防性维护程序可以大大降低泄漏量。

　　5结论本文通过对企业压缩空气系统普遍存在的4个问题建立能耗模型，分析节能潜力。结合某工业企业压缩空气系统运行数据，计算节能量，得出以下结论：工业企业压缩空气系统存在4个突出问题，手动开关机、长时间卸载无法自动停机、供给压力不合理和管网压力损失与泄漏；针对此类问题可以通过建立模型，进行节能潜力分析；模型应用于某企业压缩空气系统，可知节能潜力约3085592. 71万元电力成本；应用压缩机群专家控制系统、压缩空气测试系统和在线故障分析与珍断技术等先进节能技术，对企业进行节能改造，提高空压机运行效率，增加能源利用率。减少能源消耗。降低能源成本。