空压机节能浅析

　　空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。在各种行业中它担负着为工厂中所有气动元件，各种气动阀门提供气源的职责。空压机的能源消耗大的一块是电能的消耗，它占到总消耗的77%，其次是维护费用，占到总消耗的18%，而设备投资只占到总成本的5%。空压机的电耗是十分惊人的。一台空压机，少则几万元，多则上百万，但购置成本只有5%的比例，可见其电耗数字的庞大。因此找到空压机耗能的原因，有针对性的解决，才能进行能效的提高。

　　空压机耗能的主要方面：

　　1. 控制方式：由于空压机不排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以，选型时只能按大需求来确定电机容量，造成空压机系统余量一般偏大。传统空压机都采用星三角降压启动，但工频启动时电流仍然能达到额定电流的2～3倍，冲击大，会影响到电网的稳定性。且大多数空压机是连续运行，由于一般空压机的电机本身不能根据压力需求的变动来实现降速，使电机输出功率与现场实际压力需求量相匹配，导致在用气量少的时候仍然要空载运行，造成巨大的电能浪费。据统计，空压机占大型工业设备（风机、水泵、锅炉等）几乎所有的耗电量的15%。加、卸载供气控制方式存在的问题 ；通过耗能分析知道加、载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是低压力值，即能够保证用户正常工作的低压力。一般情况下， Pmin、Pmax之间关系可以用下式来表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一个百分数，其数值大致在10%～25%之间。 而若采用变频调速技术可连续调节供气量的话，则可将管网压力始终维持在能满足供气压力上，即Pmin附近。 由此可知，在加、卸载供气控制方式下的空压机所浪费的能量主要在2个部分： （1）压缩空气压力超过Pmin所消耗的能量 在压力达到Pmin后，原控制方式决定其压力会继续上升（直到Pmax）。这一过程同样是一个耗能过程。 （2）卸载时调节方法不合理所消耗的能量 通常情况下，当压力达到Pmax时，空压机通过如下方法来降压卸载：关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。

　　2. 气体泄漏：空压机所消耗的电能仅有10%转化成压缩空气，剩下的90%转化为热能，由此可见，压缩空气比电费还要贵十倍，但是往往我们都忽略了这一点。在大多数的工厂，到处都能听到漏气的声音，但是根本没有人理会，这种泄漏，不仅使噪声增加，更为关键的是泄漏造成能源浪费，导致出风量降低，成本增加。针大的眼，斗大的风。由于泄漏，特别是管道泄漏，如果把泄漏问题解决了，就节省了大量的能源。

　　综合分析主要的耗能原因，可以采取以下节能措施：

　　1. 控制方式的改变：根据空压机运行特性知： Q1 / Q2 = n1 / n2； H1 / H2 =（ n1 / n2）2 ；P1 / P2 =（ n1 / n2）3 ；（式中 Q―空压机供给管网风量； H―管网压力； P―电机消耗功率； n―空压机转速。） 由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%，则空压机供给管网风量降为80%，管网压力降为（80%）2，电机消耗功率则降为（80%）3，即51.2%，去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40%，这就是调速节能的原理所在。 经过上述分析，应用变频调速技术进行恒压供气。通过压力变送器采集实际压力P送给PID智能调速器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速VVVF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。本系统采用压力闭环调节方式，在原来的压力储气罐上加装一个压力传感器，将压力信号转换成4-20mA的电信号，送到变频器内部的PID调节器，调节器将信号与压力设定值进行比较运算后输出控制信号，变频器根据该信号输出频率，改变电动机的转速，调节供气压力，保持压力的恒定，使空压机始终处于节电运行状态。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

　　变频节能表现在： （1）变频器通过调整电机的转速来调整气体流量，使电机的输出功率与流量需求成正比，保持电机高效率工作，功率因数高，无功损耗小，节电效果明显； （2）按严格的EMS标准设计，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得V&T变频器谐波失真和电机的电能损耗小化；（3）自动快速休眠使得空载时间变短，电机完全停止，大程度节能。无冲击启动及低频大转矩特性保证变频器随时带载起停。

　　2. 气体泄漏的防治：压缩空气到底利用率是多少？据测算，压缩空气能够愉送出去的只有50%，而30%是泄漏，还有15%是人为需求，其他的5%是操作问题。在上组数字中，泄露占30%，这是我们能够设法进行控制的部分。空压机的泄漏存在于整个系统，包括主机、储气罐、后处理、管道、用户等。经测算，一个只有3毫米的小孔，每月的泄露损失就能达到2000多元.但是，在整个系统中绝不会只有一个这样的泄漏点，而是无数个无法察觉的泄漏点组成的。而这样的泄漏点所造成的损失是无法估量的。常见的泄漏点主要有管道、接头、法兰、软管、排污阀、分支管路等。大的泄漏用声音判断就能够察觉出来，但是对于小的泄漏用耳朵和眼睛就不行了。目前的测漏方法主要是电子超声波测漏，用超声波测漏时，一般能够发现上百个泄漏点.发现泄漏点之后，治漏的主要办法就是密封，可用胶质材料堵漏。连接部分泄露比较明显的也应该重新组装，添加密封材料。治漏效果是根据空压机的大小，每年可节约成本少则几十万元，多则上百万元。此外可以装备无损阀装置，这些配件采用电子控制，体积较小，自动化程度高，成本较低，可有效地排泄冷凝水，自身泄漏几乎是零，而且规格和品种也比较多，能够满足各种空压机的需求。　　　

　　空压机的节能措施有多种，分析主要的耗能原因，利用PID控制技术、防泄漏方法来实现就可以实现高效节能运行的目的，并由此提高企业经济效益和社会效益。

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