空压机系统节能改造方案探讨

王猛 秦怀宇 孔德成

摘 要：空压机系统是新疆中泰纺织集团的生产线的关键辅助设备，其能源消耗达到企业总能耗的15.6%;碳吸附车间空压系统主要有7台，包括两台185kW，两台135kW，两台200kW，一台22kW。目前碳吸附车间一期压缩空气系统老旧，使用年限较长，并且主机磨损，排气量降低、设备利用率低下，有时不能满足生产;加载经常达不到设定压力，属于单级压缩螺杆空压机组，输入比功率较高而利用率低，不属于国家节能认证设备。

关键词：空压机系统;节能;使用

空压机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。作为基础工业装备，空压机广泛的用于驱动各种风动机械、风动工具，在冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等行业有广泛的应用，是许多工艺流程中的关键设备。传统的螺杆式空压机存在一些明显的技术弱点：如供气量无法连续调节，气压容易产生大幅的波动;卸载时严重浪费能源;频繁的启停，影响电机的使用寿命，设备维护量大等等。近年来，通过变频调速技术改变空压机电机的转速，而且空压机的供气流量随着用气流量的改变自行调节，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最佳工作效率，变频螺杆式空压机成为空压机市场的发展趋势。空压机作为制造厂最常用的设备之一，其所产生的廉价、适用的压缩空气能源倍受许多家企业青睐。根据某企业统计，空气压缩系统总成本中，运转能源消耗费用占约75%，压缩系统初期购置费用仅占总成本的约12%，其高额的运转能源消耗费用无形中增加了企业的运营成本;更为严重的是，空压机主机磨损、多台设备并联供气、管路布置不合理等均可造成巨大的能源浪费。因此设计一套安全可靠、节能高效、压力稳定的空气压缩系统已成为大多数企业的迫切需求。

1 节能改造方案分析

1.1供气管道改造

通过系统性的规划设计，每条管路、弯头及辅助装置配置更加合理，减少每条供气管路的压力损耗，同时采用更加耐腐蚀的不锈钢合金材料代替原无缝钢管管道，其防腐性可将泄露的风险降到最低，减少管道内锈渣，减少管损，减少不必要的浪费;不锈钢材质内光滑表面能以更少压降提供更多的空气，从而显著的降低运行成本，保障用气末端的压力。

1.2高效设备节能改造

建议改造后的空压机为两级压缩永磁变频空压机，主机采用大小不同的两组螺杆转子，实现合理的压力分配，降低了每次压缩的压缩比。比功率达到5.81kW/m3/min，为一级能效机组。改造后运行方式为2用1备，其中1台为变频控制，运行时为1工频与1变频配合，根据现场的实际用气按需输出，变频智能调速恒压供气，保障工频一直处于加载状态，避免空压机频繁加卸载，保护空压机，启动时减轻电网的负荷，同时变频和工频可切换（变频故障时不影响机器使用）。将输出压力设定在恒压输出（精确到0.1Bar）可节省过压造成的浪费，同时延长气动工具的寿命，提高输气质量，既保障了稳定生产又能达到能效最大化。

1.3智能化改造

建议改造后的空压机使用智能管理系统，可将处于各地的空压机通过互联网加入到云计算平台，可实时监控系统下的空压机，发现空压机运行中存在的问题，能够查询完整的报警历史曲线，以便对故障进行推断和预防，提供空压机的节能分析报告，可为后续发现节能改造空间，降低运行成本，提供技术支持。

2 节能改造后的优点

2.1节省人工

各个车间空压站合并为一个集中供气的空压站，可减少一个站人工，同时实现智能控制以后，能够远程实时监测空压机运行狀态，减少员工劳动强度。

2.2安全可靠

压缩空气主要用于制取氮气和仪表气源，一旦出现问题会造成不良影响。改造后空压机采用大转子低转速主机、角接触球高效轴承，可靠性更加稳定。稳定运行方式，增加备台，联合控制，保障紧急停机或故障的供气稳定。同时采用双回路供电，进一步提升供气安全。

2.3降低噪音

改造后空压机采用低噪音主机，低转速离心风扇以及变频油冷风扇，同时对壳体和压缩机进气消音，噪音与原系统比较下降约20至25分贝。变频器根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小，由于变频以调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载，频繁加卸载的噪音也没有了，持续加压，气压不稳产生的噪音也消失了。

2.4供气压力稳定。

传统的空压机，通过设定“工作压力上限”和“工作压力下限”将气压稳定在一定的范围，这就导致，气压必定是不稳定的，而且有很大的浪费。变频器可以闭环实时监测供气管路中气体的压力，PID调节器比较当前压力与设定压力差值比较，保证输出压力始终维持在设定压力，输出压力保持恒定，提高生产效率和产品工艺质量。

2.5启动电流小、对电网无冲击。

传统的空压机主电机采用Y-△减压起动，起动电流约为额定电流3倍，仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击;电机实现软启停，避免冲击电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。

2.6 节约能源。

传统的控制方式，空压机在加载时：从设定压力到卸载压力的加压过程中，电能白白浪费掉，而经过减压阀减压的过程，也是在浪费能量;空压机卸载时：关闭电磁阀使电机一直在空转，这种调整方法同样是极大的能力浪费，卸载时的功耗约占满载的20%～40%。在变频控制方式下，变频驱动系统通过控制电机转速来控制气压，使输出压力始终维持在设定压力，输出压力保持恒定，避免频繁加卸载导致的电能浪费。

结束语：

空压机系统做为公司的生产辅助设备和动力设备，其稳定性和运行成本直接关乎公司的效益。改造后空压机系统既实现安全、可靠、恒压供气，又提高空压机运行效率，达到最佳节能效果，进一步提升公司市场竞争力。

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