日照港裕廊公司风机与空压机系统节能改造

赵则坤 刘乃峰 邓洪伟 孙振宇

摘 要：日照港裕廊公司风机系统和空压机系统存在较大的能耗空间，公司利用能效控制器对110台风机、5台空压机系统实施节能改造，实现运行能耗下降16%-26%，每年可节约电费177万元。

关键词：风机；空压机；节能

1 背景

日照港裕廊码头有限公司空压机用电系统（5台，总功率322KW）、风机用电系统（110台，总功率2036KW）存在较大的能耗空间，利用能效控制器改造，使单位产值能耗最低化，实现可观节能效益。

1.1 空压机设备

共有三个空压机机房，按机房1#、机房2#、机房3#进行区分。

机房1有3台粉尘防爆螺杆式空气压缩机，2005年投入运行，电机功率75KW，星三角启动方式；设计使用压力1.0Mpa，排气量10.9m3/min，实际设定输出压力为0.8Mpa-0.02Mpa；每台空压机对独立管道供气，不并管运行，每台空压机各配备1个压力容器罐。

机房2有4台螺杆式空气压缩机，2007年投入运行，电机功率75KW，星三角启动方式；设计最大排气压力1.05Mpa，排气量11.6m3/min，实际设定压力为0.72Mpa～0.85Mpa之间，4台空压机输出并管运行，共配备4个压力容器罐。

机房3有2台螺杆式空气压缩机，2005年投入运行，电机功率22KW；设计最大排气压力1.0Mpa，排气量3.11m3/min，实际设定压力为0.75Mpa～0.85Mpa之间；2台空压机输出并管运行，共配备2个压力容器罐。

空压机设备平均工作时间：20小时/天，22天/月，12个月/年，使用率约80%，电费均价1.13元/KWH。

1.2 风机设备

风机主要散粮系统风机、灌包系统风机、散粮与木薯干除尘风机，共110台。电机多YFB系列粉尘防爆电机，主要耗能部份为功率5.5KW～30KW的电机，额定电压380V，额定转速介于2900r/min～2950r/min之间，电机标称效率86%～91.2%，标称功率因数0.88～0.9，防护等级为IP54或IP55。依据变电房控制柜电流表显示的运行电流约为额定电流的76%-90%之间。

2 节能分析

2.1 空压机系统

压缩空气末端需求最低压力是0.6Mpa，实际到达末端压力为0.75Mpa左右，供应压力值与需求压力值之间存在0.15Mpa的压力差； 同时由于空压机采用加卸载方式运行，在卸载（轻载）状态下会浪费很大一部份的电能，如机房1#的空压机约有35%的时间运行在轻载状态下，轻载状态下的运行功率达到了41.4KW，每小时就会造成14.5KW的电能作无用功形成浪费，占到空压机用电量的24.7%。因此判断空压机系统存在一定的节能空间，依据能效控制器节能效率计算，对风机用电系统进行节能改造后，能够实现20%的节能效益。

2.2 风机系统

2.2.1 鼓风机

与传统的托辊式带式输送机相比，气垫带式输送机会节能20%。因其采用气垫方式阻力小且气垫沿输送方向是连续的，输送带运行稳定而不颠簸，所以输送角度和速度可大为提高，进而可提高运输效率。托辊数量减少90%左右，维护工作量及相应费用约减少60%。

气垫带式输送机的关键技术是如何尽最大可能提供均匀稳定的气垫层，即要根据不同的使用环境、不同的工艺要求、不同的工艺条件，提供适应所要求达到的输送量，即必须根据不同的带宽、带速、输送量，不同的物料容重、粒度、装料断面形状，不同的作业环境、装载条件、给料状况，优化好风量和风压的匹配。为此，没有成熟的数学模型和计算软件，难以科学匹配好所需风量和风压。根据对风机系统工作状况的分析，由于跟鼓风机配套使用的皮带运输设备实际运行负荷仅为最初设计负荷的60%左右，运行中存在着大马拉小车现象。同时，由于实际运输负荷偏低于设计值，按设计值运行且不可调节的鼓风机设备就存在供大于需的现象，理论上这部份的余量可理解为40%左右。

2.2.2 除尘风机

现场调研风机设备末安装档板等工艺调节装置，实际运行值即为最初设计的最大值。但在实际使用中，由于受各种因素产生的工艺波动和现场工况的变化，会带来对风量等参数需求量的改变，但受制于原系统不能实现调节的控制方式，产生了大量的能量浪费。

由此可以判断，风机系统存在较大的节能空间。依据能效控制器节能效率计算，对风机用电系统进行节能改造后，能够实现20%-35%的节能效益。

3 节能方案

3.1 节能解决方案思路

依据空压机、风机用电系统现有用能状况，结合空压机、风机用电系统用能特点，使用环境对空压机、风机的要求，在不影响空压机、风机正常工作，同时满足工艺要求值的前提下，能源最低化。

3.2 节能解决方案理论基础

流量与转速成正比 Q=N

扬程H与转速二次方成正比 H=N2

轴功率P与转速的三次方成正比 P=N3

3.3 节能方案工作原理

3.3.1 空压机系统

依据节能分析结果，空压机用电系统存在着节能空间。据此我们根据空压机的设备特性结合实际运行工况，采用闭环控制和恒压控制技术，在用气设备的供气端加装压力传感装置，实时动态跟踪检测用气设备的压力需求值，使空压机系统的供气压力跟用气设备的需要压力精确匹配，实现能量的供需平衡，减少空压机用电系统运行中由于压力余量过大、卸载状态作无用功等能源浪费，最大限度的降低空压机系统的单位气量能耗值，达到节能目的。

3.3.2 风机系统

依据依据节能分析结果，风机用电系统存在着节能空间。据此我们根据风机的设备特性结合实际运行工况。采用闭环控制方式，在风管管道上加装相应传感器，检测运输系统在运行中工艺变化值与波动值，在满足工艺要求的前提下，动态调整风机的运行功率，使风机的输出值与运输系统需求的工艺要求值精确匹配，降低由于设计过大且不可调节、需求量变化与波动而不能随动跟踪造成的能耗浪费，达到节能目的。

4 节能效益

公司共投入200多万元，于2013年11月全部完成节能改造项目。通过测量，空压机系统节能率为20%，风机系统节能率为24%，达到设计要求。空压机、风机系统节能改造后每年可节约用电量1566576KWH，电费为177万元。

日照港裕廊公司节能改造系统积极响国家“十二五”规划中节能目标、改善港城环境、提高人民生活质量的需要，倾力打造“整洁美观、生态环保、安全有序、优质高效”的日照港服务品牌，在创造环保和谐友好的氛围中努力实现港口事业的稳健有序发展。

参考文献

[1]蔡茂林.压缩空气系统的能耗现状及节能潜力[J].中国设备工程，2009（7）.

[2]李文华韦蕊蕊张益祥.改善空压机运行的节能技术[J].煤矿机械，2007（8）.