空压机的稳压节能技术运用

彭青松

摘 要：文章论述了汽车涂装工厂使用的空压机采用IFC稳压节能技术所带来的节能效率，及对机器人等压缩空气使用设备提供稳定的动力所带来的故障率降低，为涂装车间的节能改造提供可行性思路，响应低成本制造技术。

关键词：降成本;稳压;智能流量控制器IFC

中图分类号：TH45  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）21-73-04

Abstract： This paper discusses the energy-saving efficiency of the air compressor in the automobile painting factory after adopting IFC voltage stabilizing and energy-saving technology， and the failure rate reduction caused by providing stable air pressure for the compressed air equipment such as robot. This technology provides feasible ideas for the energy-saving transformation of the coating plant and responds to the low-cost manufacturing technology.

Keywords： The cost reduction; Voltage stabilization; Intelligent flow controller IFC

CLC NO.： TH45  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）21-73-04

1 前言

隨着中国汽车的快速发展，各厂涂装车间用能大户都在想尽各种办法节能降耗，以提高产品的竞争力。而我司涂装车间的动能消耗约占整个公司的65%左右，因此节能技术的运用更为迫切与立竿见影。整个涂装车间的耗电设备主要是空压机与制冷机及大功率送风空调。据统计，空气压缩机的用电耗电量约占整个涂装车间的耗电量的10-20%。因此降低空压机的耗电量，相应的会取得良好的节能效果。

2 车间设备使用状态

2.1 为达成节能降耗，先期对现有设备进行研究

我司现配置的机器人压缩空气通过冷干机、吸干机后使用。

2.2 空压机运行情况统计

我司涂装一线空气系统现有螺杆空压机6台，空压站最大产气能力为249m3/min，最大产气功率1341KW。运用Data Logger测量技术对系统压力进行了专业监测，并对现有空气系统的布局、空压机运行效能、压缩站和用气车间的需求等进行了测量分析。

在目前的生产用气需求条件下，系统为2台350HP空压机加2台250HP运行，日平均功率消耗约为16000kwh，耗气量范围为83～166m3/min。

（1）经过综合分析及测算，在目前的生产需求条件及系统现状下，错觉需求产生的浪费损失10%以上，在满足安全生产的前提下可实现不低于6%的节能。

（2）关键用气单位ABB喷漆机器人系统压力波动大（1.1bar），直接影响涂装车间生产设备的动作稳定性、准确性、可靠性、效率等，直接影响工艺控制、产品质量及工时控制;影响空压机的调节动作频率，影响系统的泄漏量，最终造成整个系统的压缩空气使用率下降，能源浪费。

3 解决方案

增加IFC节能方案：

4 IFC说明

IFC 是智能流量控制器的英文名称缩写，是压缩空气系统用于精确控制用气量、降低空压机负载的节能设备，并通过恒压供气优化生产工艺提高生产质量。在工业发达国家，IFC流量控制器（用气端需求控制）与VSD变频空压机（产气端供应控制）一样，都已成为压缩空气系统节能优化的标配设备。在亚洲，已经有超过500家客户的压缩空气系统在使用寿力IFC。

虽然变频空压机（VSD）随用气量条件变化其节能效果也相应变化，但人们依然都认为VSD可以节能。一般来说，一个空压站只会安装一台VSD，需求增加则空压机转速升高流量增大，需求下降则空压机转速下降流量减少。IFC也是根据用气量（需求）的变化灵敏控制总流量（供应）的输出，但不同的是，变频一般只控制1台空压机的单机供应量，而IFC则是控制整个空压站的系统总量，且恒压精度更高。

压缩空气系统的供求平衡控制是依靠压力信号的变化及空压机供应的响应实现的，压力信号从用气端传递到产气端、再由产气端做功产气并输送到用气端的循环周期中需要经过整个空气系统并耗费一定的时间，必然导致信号的损失及响应的滞后性。所以，当压缩空气输送到达用气车间时，用气车间的需求又变化了，这时才完成的需求响应就成为了浪费，这种需求类似一种错觉，被称为错觉需求。IFC专门解决这种错觉需求产生的浪费损失，其产品特征主要：

（1）稳定的压力输出（±1PSI）;

（2）具备压力输出的日程预设功能;

（3）故障旁通功能;

（4）断电后上电自启动功能;

（5）远程控制功能;

（6）自身能耗及保养成本极低;

（7）安装简单工程量小。

5 安装后效果统计

项目实施主要分压缩空气管道改造及设备安装两部分，已于10月国庆期间改造完成。改造前、后图片见如下所示：

5.1 稳压功能

在压缩空气系统中空压机出口、后处理出口、车间用气点安装压力记录仪Data Logger（检测精度±1PSI），分别记录开启IFC设备前后压力变化曲线，抽取不同时段测量3次，每次测量1天压力值的变化情况，监测系统压力的波动是否符合验收要求（±1PSI）。

测试结果如下：

验收结论：IFC设备稳压性能达到（±1psi）要求。

5.2 空压机节能率

在满足规定的条件下，停止IFC控制器后，运行空气系统处于改造前的运行工况条件（高壓母管平均压力0.88MPa，低压母管平均压力0.66MPa），连续四周进行生产，并记录系统产耗情况、空压机运行等数据，统计得出连续生产时段空压机能耗（kwh/台成品），如下：

为使开启与关闭IFC设备工况近似，选取车间早上9点-11点、下午13点-15点共四小时连续生产时段的能耗，产量采集机器人上线数量。同时，由于喷涂不同产量的车身用气量不一样，故数据仅取一定区间产量，并按照公式：

计算结果如下表：

结论：IFC设备综合节能率为7.29%，满足规定的≥7%的要求。

5.3 设备可靠性

IFC智能流量控制系统，仅对原空压站房出口管道进行改造，改造后空压机组、用气设备的绩效参数为不需要变更，该设备对车间内其他设备影响可以忽略不计。IFC设备从19年10月投入使用以来，未出现任何设备故障、管道泄漏情况。

6 项目效益

6.1 经济效益

以涂装二线2019年空压站房实际产生电量计算，空压机站房月度电量，如下表：

2019年累计电量为4557861kwh，经济效益=4557861x 7.29%x0.65=215974元。

6.2 质量效益

IFC 智能流量控制系统能够提供保证用气端压力的稳定，给用气端提供一个稳定的压力输出，提高喷漆机器人控制系统的稳定性，使喷涂机器人动作稳定性、可靠性，间接影响产品质量。

7 综述

空压机节能技术有很多种方案，如供气端节能解决方案：能效联机控制系统（EMC系统），变容控制空压机（VCC螺旋阀系列），变频控制空压机（VSD系列），高效双级压缩空压机（TS系列）;中间系统节能解决方案：中间系统压损检测改进，泄漏检测处理技术;用气端节能解决方案：变流量需求控制系统（IFC控制器）复杂需求系统设计（多站房、多需求、剧变需求等）等等，本次采用变流量需求控制系统，只是上述方案中的尝试，抛砖引玉之作用。

参考文献

[1] 王虹，冯荣贞，段焕林.基于IFC控制的空压机系统节能改造浅析[J].资源节约与环保， 2016， 000（002）：8-9.

[2] 陈克炎，史华刚.智能流量控制节能空压系统在纺织厂的应用[J]. 棉纺织技术， 2016， 044（007）：42-46.

[3] 仝飞.降低离心式空压机能耗[J].时代农机，2018.

[4] 寿力IFCSF-200华南广东天之元节能科技智能流量控制器_天之元http：//blog.sina.com.cn/s/blog_1453eebc90102xjet.html，2019.