啤酒生产中降低空压机用电单耗的分析研究

由路 张宁 钱继跃

摘 要：在啤酒的生产过程中，很多工艺过程需要使用压缩空气。在空压机产生压缩空气的过程中，由于工艺性及控制监控的不合理性，发现了造成空压机用电单耗比较高的原因，造成压缩空气使用浪费的现象，最终导致成本的提高。在不更换设备、不影响生产的前提下，通过对空压机的运行重新组合、干燥机再生的合理化控制、排糟用气的间歇性供气等改进方式，不仅降低了空压机的电能消耗，而且节约了设备的维护与维修费用，从而对生产成本的降低，提高公司效益起到积极作用。

关键词：空压机；用电单耗；空载运行；排气量

在啤酒的生产过程中，有很多的工艺需要使用压缩空气作为动力源，空气经过空压机压缩，再经过干燥机干燥后输送给糖化、发酵过滤、包装、质检等工艺过程。因此前期的产气和送气过程也是生产中的重要环节，产气的主要设备是通过空压机来完成。空压机的主要工作原理是驱动机启动后，经三角胶带，带动压缩机曲轴旋转，通过曲柄杆机构转化为活塞在气缸内作往复运动。当活塞由盖侧向轴运动时，气缸容积增大，缸内压力低于大气压力，外界空气经滤清器，吸气阀进入气缸；到达下止点后，活塞由轴侧向盖侧运动，吸气阀关闭，气缸容积逐渐变小，缸内空气被压缩，压力升高，当压力达到一定值时，排气阀被顶开，压缩空气经管路进入储气罐内，如此压缩机周而复始地工作，不断地向储气罐内输送压缩空气，使罐内压力逐渐增大，从而获得所需的压缩空气。

1 空压机用电单耗高的原因分析

目前研究的生产线共有大小不同的四台空压机，压缩空气作为间接动力使用，而直接的生产反映就是电的消耗，并且空压机的用电单耗受到产量的影响巨大，在淡旺季的比例甚至相差3倍以上，空压机的电原单位占全厂的用电比例也最高，因此降低空压机的电原单位使用量及降低淡季空压电耗是节省生产成本的入手点。

通过对生产过程中使用压缩空气的各个环节分析研究发现，造成空压机电耗的主要原因如下：

（1）空压机的运行分为加载运行和空载运行，空压机的加载与空载运行是根据给定的压力值来进行切换运行。当压力检测装置检测到系统压力低时，空压机加载运行；压力高时，空压机空载运行。空载运行时仍继续消耗大量的电能但不产生压缩空气，相当于是一种无用功，空载运行的时间越长，空压机的运行效率就越低。经测定几年的空压机空载率高达29%，是相当大的一种浪费。

（2）啤酒原汁在发酵和储存的过程中需要控制在一定温度内。通过温度的设定来控制冷媒气动阀的开启和关闭。由于使用的是气动阀，因此必须要提供压缩空气以保证气动阀的正常工作。但是在淡季不生产时，虽然其他设备已经关闭不使用，这样用气量就很小，但是为了保证发酵罐的温度控制，空压机必须24小时连续运转，这样也造成了很大的浪费。

（3）啤酒生产的各个用气单元对压缩空气中的相对湿度有很高的要求，需要经过干燥机来进行再生处理。一般压缩空气在没有经过再生环节时的相对湿度高达80%，但是在经过再生环节后其相对湿度可降低到3%左右，完全可以保证一些精密仪器对压缩空气中相对湿度的要求。由于在再生环节中需要通过排气来将压缩空气中的水分排出，因此产生了再生排气，过度的再生也导致了压缩空气的大量浪费，进而转化为空压机的运行浪费。

2 降低空压机用电单耗的改进分析

通过对以上问题的分析及单位设备的使用分析，进而从以下几方面对空压机的用电单耗进行改进：

（1）受公司设备固有条件的限制，目前公司是使用四台大小不同的空压机，其中两台37KW，产气量6.0m3/min和两台110kw，产气量18.6m3/min的，综合加载和空载运行情况，平均每小时耗电接近90kwh。因此，通过现场统计各种生产情况下空压系统的用气量，制定新的合理的空压机开机运行组合表，选择最佳的空压机运行组合，实现大、小空压机卸加载自动化，在用气量低的时候只启动小空压机，根据不同用气量，达到最佳的运行效率。

（2）通过改变系统压力检测方法，用同一点测得的空压系统压力替代各台空压机的压缩空气出口压力，控制各台空压机的启动和加载，进而消除每台空压机各自检测时的测定误差，控制空压机的启动顺序，减少了空载运行情况。

（3）在干燥机的出口处安装了在线湿度仪，根据实际湿度控制压缩空气的再生。通过实际测试，改善后压缩空气的再生排气量减少了，大大降低了压缩空气的浪费。

（4）经现场测试发现，麦糟塞满水平管道需要10秒，再送气将麦糟排入糟罐需要7秒。如果连续供气会存在压缩空气浪费的现象，所以通过加装时间继电器和电磁阀，将排糟时的连续送气改为间隙性送气。测试结果发现生产不受影响，但是总用气量卻大大下降。

3 改进前后对比分析

通过以上改进，公司的空压机用电单耗明显下降。在产气单元，通过空压机的合理组合及干燥机再生排气量的合理控制，空压机的电原单位由改善前的22.0kwh/kL降低为改善后的20.0kwh/kL。在用气单元，通过对糖化排糟的间歇性送气等改进，空压机的电原单位由改善前的的19.0kwh/kL降低为改善后的13.1kwh/kL。在不更换设备、不影响生产的条件下，有效地降低了公司的空压机用电单耗，节约了设备的维护与维修费用，为公司节省成本，提高公司效益起到积极作用。

参考文献

[1]运建勋，郭启世.有关空压机节能降耗问题的分析[J].建筑学研究前沿，2013（1）.

[2]刘宁.空压机系统节能优化[J].能源研究与利用，2010（4）.

[3]龚洪祥，周庆凯.利用螺杆空压机压缩余热再生干燥剂[J].聚酯工业，2011，24（1）.

作者简介：由路（1973，1-），女，汉族，籍贯：山东省莱州市，上海开放大学，讲师，硕士，主要研究方向：机电一体化技术。

张宁（1981，9-），男，汉族，籍贯：上海，三得利光明啤酒（上海）有限公司，本科，高级维修电工。

钱继跃（1958，12-），男，汉族，籍贯：宁波，三得利啤酒（上海）有限公司，大专，电气工程师。