卷烟厂空压系统节能运行研究

张磊

摘 要：在卷烟生产过程中，空压机是生产全过程中重要的能源供应设备，随着企业生产规模的不断扩大，压缩空气的需求量也在逐步增加，空压设备的单机功率和系统能耗在不断扩大，空压设备的能源消耗在企业生产成本中的比例不断提高，通过多途径探索空压设备节能运行技术，多维度提高空压系统运行效率，提高空压设备运行效率，降低能源消耗已成为设备管理工作者的重要工作内容。从空压设备的选型到安装的全流程，科学的进行配置，可有效提高空压系统的运行效率，从根本上提高设备的能源节约水平。

关键词：空压系统;节能降耗;全流程

前言

随着工业自动化水平的快速发展和工业生产规模的不断扩大，各大工厂都在努力提高设备运行效率和能效等级来降低能源消耗以此来减少生产成本，以提高产品的竞争力。本企业作为公司重要的产品生产基地，生产任务重，产量大，生产具有较强的连续性。其中，生产过程中对压缩空气的需求量较大，日压缩空气需求量约2000-2400立方米，且对压缩空气的品质要求较高，压缩空气的含尘量必须达到3级，含水量达到2级，含油量达到3级，这就要求空压机具备较高的运行条件，工厂安装有8台无油螺杆空压机组，其中5台315KW，3台55KW，系统的耗电量约占工厂总耗电量的16～24%，可见提高空压机组运行效率，降低空压机能耗，能够有效的降低工厂的整体用电消耗，从而降低生产成本。通过近几年的设备运行探索，以下结合实际工作经验介绍几种提高空压机运行效率降低能耗的措施方法。

1 根据末端设备用气量，合理配备空压机组。

设备运行的一大忌讳就是大马拉小车或小马拉大车，一是无法发挥设备最佳的运行效率，提高设备运行能耗。二是加重设备运行负荷，缩短设备运行寿命。能源供应部门要根据生产现场的实际需求，合理选型配置设备，通过阶梯型的设备搭配模式，扩大生产现场不同需求量时机组充分的配对模式，将每台机组保持在最佳的运行负荷，降低设备低负荷运行时间，提高单机台的设备运行效率，工频机组满负荷运行，变频机组运行负荷保持在80%-90%，减少机组加卸载频次和时间，这样以来提高了设备运行效率，降低了设备能耗，同时可有效减少设备故障频次，降低设备的维修成本。

2 采用变频+工频方式，通过多联机模式实现空压机供气量的随动调节。

为提高提高空压机产气量能随着用气设备的用气量变化而自动调节运行负荷，对空压机系统可采用变频+工频方式控制方式。工频空压机达到设定压力时，会自动卸载，频繁的加卸载一方面给机组带来较高的磨损，同时机组的用电负荷不断变化，在较长时间的运行后机组的运行效率不断下降，同时部件的磨损不断严重。采用变频控制技术，空压机可以避免这种现象，机组可以随着末端设备用气量的来调节自身输出负荷的变化，通过减慢速度可以减少空气压缩机的空气生成，从而降低机组运行功率。同时空压系统采用多联机集中控制方式：通过采用多台空压机集中控制方式，同时变频机组同工频机组搭配运行，不同气量机组阶梯分布，自控系统根据用气量自动调节空压机数量及运行机组。如果末端用气设备空气消耗量发生变化，自控系统根据末端用气量情况，自动搭配空压机组运行，使空压系统的产气量达到最优组合，满足末端用气的情况下最大程度降低总的系统运行功率。同时，如果工厂条件允许的情况下，对空压机组进行余热回收，空压机在能量装换过程中，一部分能量转换为动能，一部分能量转换为热能，空压机余热回收是一种非常环保节能的方式，这也是目前一种最有效的节能方法，能够最大程度的对空压机的能量进行回收利用。最为常用的方法可以将空压机余热利用换热技术将高温油中的热量从空压机中传递到冷水中，冷水被加热后流入热水箱，达到热回收的目的，实现能源的二次利用。

3 采用机组热备模式，减少机组启动能耗。

在工厂的工业自动化水平不断提升的步伐下，压缩空气系统在工业生产中的作用也在不断的凸显。压缩空气不仅是仅次于电源的第二大能源，而且是一种具有多种用途的工艺气源。范围包括石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车、电子、食品、医药、生物化学、国防、科研等行业和部门。在大多数的工厂生产过程中，压缩空气作为生产设备动力能源直接参与到一线产品生产流程，在考虑到压缩空气对于连续和保证压缩空气稳定供应的重要性，需要压缩空气的不间断供应，为达到这一目标，能源供应部门通常在压缩空气系统中放置备用空气压缩机。但由于空气消耗量的增加，许多压缩空气系统必须设置多台空气压缩机和一台或多台备用空气压缩机，当运行中的空压机发生故障时，应启动备用空压机，以保证压缩空气的供应不中断。但当使用离心式空压机组作为供气设备是，离心式空压机同螺杆式空压机相比较，最大的特点就是冷态启动阶段较长，通常长达几分钟甚至十几分钟，如果工艺气体负荷发生重大变化或某一压缩机系统因冷态启动备用空压机时间过长而发生故障，往往会导致压缩空气不足造成的总管的压降。然而，许多工艺流程对供气压力有严格的要求。当压力下降时，工艺设备容易关闭，带来极为重大的工艺事故和经济损失。为避免这一后果的发生，就可以采用备用机热备模式，热备机定期使用，使热备用机器始终处于空载状态，如果系统压力突然下降，热备机可立即向系统供气，以稳定系统压力。空压机在热备用状态下不给系统供气，但总是耗电，产量很低。但冷启动不可避免地会影响管网压力，甚至使工艺设备失效，造成重大的工艺质量事故，综合考虑设备运行模式同生产情况，采用备用机热备模式，消耗较低的电量确保工艺生产流程的稳定，具有较强的操作价值。

4 采用自动控制方式，实现空压系统自动运行

自动控制系统是工业化发展的趋势，实现设备的自动化控制，通过PLC对多机组进行科学调节，根据机组性能和生产车间能源需求，科学搭配运行机组，实现资源的最优配置，能有效提高设备运行效率，减少设备能耗。我们生产车间负责生产线的空压系统有8组空压机组负责生产车间的压缩空气供应。该系统由5台315KW的空压机和三台55KWk的空压机提供动力，单台压缩空气机组最大产气量50m3/min，日均電耗约20000kwh，每小时产气量83～166m3/min。通过PLC实现8台机组的组网控制，对机组的运行数据进行记录分析，通过数据记录技术对系统数据进行统计并建立现有空气系统运行规律分析，了解额掌握空压机的运行效率，根据当前生产用气需求，对生产车间的需求进行测量和分析，经过大量的分析计算，在目前的生产条件和系统状态下，通过大数据计算科学搭配和运行空压机组，实现不同机组的最优配合，提高对生产车间用气的供应匹配度，有效降低过度开机造成的资源浪费。