电解铝行业压缩空气节能浅析

（新疆兵团第八师天山铝业有限公司，石河子市，832000）杨晓玲

电解铝行业压缩空气节能浅析

（新疆兵团第八师天山铝业有限公司，石河子市，832000）杨晓玲

通过铝电解空压机信息化技术改造可实现空压机节能降耗，本文详细介绍了铝电解压缩空气管网实施有效控制和优化调度，实现压缩空气管网节能监控系统，实时监测各部件的重要参数，通过软件算法来控制机组卸载、停机时间，保证系统输出压力的稳定性，降低能耗的技术实践。

电解铝；压缩空气；节能技术；监控系统

电解铝属于高能耗行业，随着全球市场的低迷和竞争的日趋激烈，节能降耗已成为电解铝企业发展永恒不变的主题和需求，压缩空气作为电解铝生产过程中除电能外的第二大动力能源消耗，其运行特性对整个工厂的正常生产和能耗有举足轻重的影响。空压调度是否科学合理、安全稳定，不但影响空压设备的使用寿命和生产成本，还会阻碍生产的正常运行，轻则短时间报警，重则导致电解槽废弃，输送堵管等。通过对电解铝生产过程中压缩空气管网系统的节能和优化，实现对空压机组智能化监控，提高压缩空气管网的自动监控水平和工作稳定性，增加管网系统的可靠性、灵活性、安全性，降低能源成本，提高企业自动化水平和生产设备的管理水平。

1 电解铝行业压缩空气系统概述

压缩空气的使用在电解铝企业生产中所占比重较大，电解铝生产过程中的氧化铝输送、电解槽打壳、电解烟气净化、真空抬包、阳极组装、铸造等工序都离不开压缩空气，但目前行业中压缩空气普遍存在着控制方式落后、自动化程度不高、维修量大、运转效率低和耗电量大等问题，往往仅有60%的能耗用于实际生产，其余40%的压缩空气能耗均浪费在用气不合理、供气管网配置不科学、动力设备不匹配上。

以天山铝业为例，供气方式采用压缩空气站统一配气，由6座空压机站，向30个电解工区，15个净化工段，3个铸造车间，3个阳极组装车间，20个氧化铝解包车间，2个钢板仓等用气单位供气，供气方式为单个空压站对应单条生产线。由于生产现场用气量的不规律，在用气量波动较大的场合，传统的控制方法和控制器的不足，导致空压机输出压力不稳定，即使空压站供气压力可达到0.8MPa，但是在氧化铝贮运打料时，依然无法满足电解槽用气压力的要求，同时空压设备控制方式的落后，缺乏自动调控，不但不能保证车间用气品质，还大大缩短了设备的有效寿命。

2 压缩空气节能策略手段

2.1 压缩空气管道建模

将多个独立的压缩空气管网相互连通，并合理调度，可有效降低压缩空气的压力、流量波动，提高压缩空气系统的效率。因此全厂空压机组联成一套管网，长度约16km。由于压缩空气管网为互通联网方式，气体流向根据各用气单位用气量大小互相补充，具有不确定性，压缩空气管网内气体会存在双向流动的情况，要实现用气负荷的合理分配与调控，必须根据压缩空气管道的时变、时滞和非线性特性，并结合压缩空气流动特性，利用管网拓扑结构法建立管网数学模型，清晰揭示管道拓扑结构，为管道的优化调度及合理控制奠定基础。

2.2 优化调度控制策略

安装气体流量计量管理系统，对管网压缩空气压力、流量、露点等信息进行监测，并做有效的计量。利用流量计量管理系统检测末端设备的流量变化，研究基于流量供给控制的压缩机群控制策略，建立基于流量控制节能理念的工业气动系统控制方案。利用模糊控制算法进行优化调度控制策略研究，得出空压机组的运行台数，实施空压机组的集群控制。在工作压力带范围内，增加轮换功能，使各机组均衡运行，使整个系统保持最佳工况，从而提高生产质量和工作安全性。

2.3 压缩空气管网节能控制

通过压缩空气管网之间的压力调节与流量调度，来稳定管网的压力，保证压缩空气在各压力管网间的有效分配和利用，减少供气管网的压力波动及供气盈余所造成的浪费。采用智能气体泄漏点扫描枪、智能气体泄漏检测仪来检测泄漏设备。

2.4 基于现场总线的远程监测系统

根据监控系统的功能要求和技术指标，以具有高度智能化的现场仪表和设备为基础，把企业中的所有空压机、干燥机、流量计等用线路进行连接，并将这些现场分散的测量点、控制设备作为网络节点组成控制网络，配备标准型分控单元和节能辅控单元，形成整个监控系统，对用气现场和空压机运转过程中的主要技术参数进行实时监控与安全保护，监控系统可以就企业内部用气状况、空压机以及附属的设备的运行状况进行监测，并将监测数据纳入系统中，对整个空压机组群进行集中管理。空压机组群监控系统同时配备先进的自学习功能，通过对历史用气量的分析，系统可对供气管网的用气量进行预测，进而控制空压机的加卸载，省时省电，更智能有效。

3 节能成果

铝电解空压机的节能改造可提高空压机的工作稳定性，实现空压机的近程和远程监控，使操作人员便于操作、管理和维护。具体表现在以下几个方面：

1）有利于提高压缩空气管网自动监控水平，增加系统的可靠性、灵活性、安全性，提高企业的生产效率。

2）有利于贯彻国家的节能减排政策，促进经济的快速发展。

3）通过监控系统的应用，能够实现对空压机组集中监控，提高了企业自动化水平和生产设备的维护管理水平，并能合理的为企业配置人力资源。

4）运用远程监控，可以做到分散于集中控制的相结合，即各监控点不仅能正常的独立运行，出现问题还能及时发现解决，并能保证控制中心信息的实时性，有利于提高系统的工作效率。

5）监控系统功能强大，系统稳定，安全容错，高度自动化，降低了职工的劳动强度，减少操作工人。

6）节能减排效果显著。根据节能前后的用气量数据分析得出，节能后可节约8%的用气量，年节约压缩空气量达163 987 200m3，转换成标煤为6 559.488t。

4 结语

通过对铝电解空压机进行一系列节能策略，能够实现对空压机组智能化监控，提高压缩空气管网的自动监控水平和工作稳定性，增加管网系统的可靠性、灵活性、安全性，降低能源成本，提高企业自动化水平和生产设备的管理水平，做到分散于集中控制相结合，保证控制中心信息的实时性，有利于提高系统的工作效率以及企业经济效益。

[1]孙辂，王桂芝.电解铝厂对压缩空气品质的要求及车间管路的设计[J]，轻金属，2007年增刊

[2]唐勇奇，赵葵银，伍萍辉.智能控制在工厂空气压缩机站的应用[J]，新技术新工艺，2001年02期

[3]杜虹.变频器PID控制在空压机节能恒压控制中的应用[J]，机电产品开发与创新，2008.21(5)：171-172

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1008-0899（2017）02-0047-02