空压机及压缩空气系统 节能

   2013-06-13 上海市节能监察中心13550
核心提示:空气压缩机是一种在工业生产中广泛使用的机械设备,不同的行业或用途,空压机使用的时间也大不相同。据有关部门统计,空气压缩机
 

空气压缩机是一种在工业生产中广泛使用的机械设备,不同的行业或用途,空压机使用的时间也大不相同。据有关部门统计,空气压缩机的能量消耗占全国总发电量的10%左右。大量机械工业企业能量平衡资料表明,压缩空气站的耗电量占企业总耗电的5%-20%(平均约为10%),有的高达30%。
        目前我国螺杆式空压机在行业应用需求和产量上占绝对优势。一些螺杆压缩机采用微电脑控制技术,发展自我智能检测诊断、保护功能,在空车运行时间过长时,可以自动停机和自动启动加载,以节约能源。从空压机用户角度来看,除了应关心主机的先进性,注重整机的能效以外,更应根据实际生产用气需求合理设置空压机的运行参数,降低系统运行费用。

 
     一、节能指标
表一:一般用固定的往复活塞空气压缩机节能评价值

驱动电

动机输

入功率

/kW

额定排气压力 /MPa

0.7(0.8)

1.0

1.25

输入比功率(≤) /kW/(m 3 .min -1 )

水冷

有油

水冷

无油

风冷

有油

水冷

有油

水冷

无油

风冷

有油

水冷

有油

水冷

无油

风冷

有油

18.5

6.81 ( 7.27 )

6.99 ( 7.46 )

7.35

8.15

8.31

8.62

8.61

8.79

9.10

22

6.78 ( 7.23 )

6.96 ( 7.42 )

7.32

8.11

8.28

8.58

8.57

8.75

9.05

30

6.56 ( 7.00 )

6.74 ( 7.19 )

7.10

8.07

8.23

8.53

8.52

8.70

9.00

37

6.56 ( 7.00 )

6.74 ( 7.19 )

7.10

8.07

8.23

8.53

8.52

8.70

9.00

45

6.22 ( 6.64 )

6.52 ( 6.95 )

6.89

7.34

7.64

8.17

7.87

8.29

8.70

55

5.93 ( 6.33 )

6.29 ( 6.71 )

6.70

7.05

7.40

7.97

7.55

8.02

8.67

63

5.93 ( 6.33 )

6.29 ( 6.71 )

6.70

7.05

7.40

7.97

7.55

8.02

8.67

75

5.93 ( 6.33 )

6.28 ( 6.70 )

6.69

7.04

7.39

7.96

7.54

8.01

8.66

90

5.84 ( 6.23 )

6.16 ( 6.57 )

6.97

7.32

7.47

7.93

110

5.79 ( 6.17 )

6.05 ( 6.45 )

6.89

7.20

7.35

7.82

132

5.77 ( 6.15 )

6.02 ( 6.42 )

6.86

7.17

7.32

7.79

160

5.77 ( 6.15 )

5.98 ( 6.38 )

6.82

7.13

7.28

7.74

200

5.77 ( 6.15 )

5.96 ( 6.36 )

6.80

7.01

7.25

7.61

250

5.77 ( 6.15 )

5.94 ( 6.34 )

6.80

7.01

7.25

7.61

315

5.75 ( 6.14 )

5.93 ( 6.32 )

6.77

6.95

7.23

7.54

355

5.74 ( 6.12 )

5.92 ( 6.31 )

6.77

6.95

7.23

7.54

400

5.73 ( 6.11 )

5.90 ( 6.30 )

6.77

6.95

7.23

7.54

450

5.71 ( 6.10 )

5.89 ( 6.28 )

500

5.71 ( 6.10 )

5.88 ( 6.27 )

560

5.70 ( 6.08 )

5.87 ( 6.26 )

    表二:一般用喷油螺杆空气压缩机节能评价值

 驱动电动机输入功率 /kW

额定排气压力 /MPa

0.7(0.8)

1.0

1.25

输入比功率(≤) /kW/(m 3 .min -1 )

水冷

风冷

水冷

风冷

水冷

风冷

2.2

9.2(9.8)

11.0

12.4

3.0

4.0

5.5

7.5

7.7(8.2)

8.4(8.9)

9.7

9.9

10.8

11.2

11

15

7.3(7.7)

7.9(8.4)

9.2

9.4

10.4

10.7

18.5

22

7.0(7.4)

7.6(8.1)

8.8

9.1

9.8

10.2

30

37

45

55

6.5(6.9)

6.9(7.3)

8.4

8.7

9.4

9.7

63

75

90

110

6.3(6.7)

6.7(7.1)

8.1

8.3

9.1

9.4

132

160

200

6.0(6.4)

6.2(6.6)

7.9

8.1

8.8

9.2

250

315

355

5.8(6.1)

7.5

8.3

400

450

500

560

630 


    二、节能计算机
    三、常见问题解答
当空压机出口压力远大于用气设备的使用压力时,使用前就减压,会造成压缩空气品质下降及能量损失,因此,应按用气设备的使用压力适当调整空压机的出口压力,既满足了使用需求,又可降低空压机的负荷,减少不必要的损失,节省电能。

一般的空压机空转时,虽然不做功,但功率消耗却为额定功率的1/3,所以合理调整空压机负荷,减少空压机空载时间,是空压机节电的有效措施之一。

一般新型空压机具有待机功能,即负荷很低时,空压机停止,压缩机停止运行,只是控制电路部分带电工作,此时的功耗很低,只有几十到几百瓦,一旦有负荷需求时,压缩机马上正常工作,而且对压缩机有保护作用。而空转的功耗很高,相当于额定功耗的1/3,且影响压缩机使用寿命。

进风温度越高,空压机制气效率就越低,电耗就越高。常用的降低进风温度的方法:1、利用室外空气作为进风,进气口应采取遮阳措施(主要考虑夏季高温季节),尽量降低空压机进气温度。2、对于放置空冷式的空压机房,应采取措施把废气排放到室外。3、空压站房内保持良好的通风,降低室内温度。 

空压机在制气过程中,由于空气压缩后,体积减少,温度升高,以及压缩机做功等都将产生大量热量,而这些热量还要及时排放,否则影响压缩机正常工作,这些热量通称为废热,如果附近对热源有需求,如热水、热空气等,则可以通过热交换器把空压机产生的废热转换成可以利用的热源,一举两得,节约能源。

  • 选择高效空压机
  • 优先选择有待机功能的空压机
  • 有多台时,尽量选择不同容量搭配或一台有调速功能的空压机
  • 配套的空气干燥器要高效、省电或省气

排气量的大小是空压机的主要参数之一,选择空压机的气量要和自己所需的排气量相匹配,并至少留有10%的余量。否则如果用气量大而空压机排气量小,风动工具一开动,会造成空压机排气压力的大大降低,而不能驱动风动工具。当然盲目追求大排气量也是错误的,因为排气量越大压缩机配的电机越大,不但价格高,而且浪费购置资金,使用时也会浪费电力能源。在选排气量时还要考虑高峰用量和通常用量及低谷用量。如果低谷用量较大而通常用量和高峰用量都不大,通常的办法是以较小排气量的空压机并联取得较大的排气量,随着用气量的增大,而逐一开机,这样不但对电网有好处,而且能节约能源(用几台开几台),并有备机

干燥机是用于干燥压缩空气。离开后冷却器的空气通常是完全饱和的,就是说任何降温都会产生冷凝水。冷冻式干燥机是通过降低压缩空气的温度,析去水分,然后将空气再加热到接近原来的温度。再生式干燥机是使空气通过含有化学物质的过滤器以析出水分。这种装置比冷冻式装置更能吸附水气,但干燥剂的再生需消耗电能或压缩空气。

一般情况下可把干燥器位于贮气罐之后,这样,从后冷却器出来的气流能在贮气罐内得到冷却。罐内形成的冷凝水应通过冷凝水排水管导出。由此可使得压缩空气干燥器有较低的入口温度,这对节省功率有积极效果。在特殊情况下,只需较小的干燥器就够用了。此外,通过贮气罐的缓冲作用及与之相联系的干燥器负荷均匀,可达到较稳定的压力露点。但是注意,如有少数较大的用气装置,可能会出现干燥器的过载。干燥器的规格应适应平均耗气量。  

工业生产中使用的中、低压空压机,多采用两级压缩。其间配有中间冷却器降低压缩空气温度,节能能耗,保证安全生产和空压机的出气能力。为了降低压缩空气排出温度,还配置有末端冷却器。水冷式空压机的空冷器一般采用工业水冷却。因此,空冷器长期运行后其内部都有水垢生成。水垢增生防碍了热交换,减少了空冷器内部截面积,严重时完全堵塞管路,造成空压机排气温度超过工艺要求的现象。如能定期对空冷器除垢,有以下优点:

1)将大大提高换热效率,空压机的正常运行得到了保证。

2)从空压机前一级出来的空气,经过除垢后的中冷却器移除多余的热量后,降低了气体进入二级压缩的起点供压缩终了的温度,从而减少了动力消耗。因此,空压机的操作运行也就越经济。

3)空冷器除垢后,冷却水的利用率大大地提高,冷却水耗量大大地降低。困此,减少了空冷器对冷却水流量和压力供给的需要。

4)空冷器除垢后,提高了送出压缩空气的质量,因为除垢后的空冷器,降低了送出空气的温度,析出的水分由末冷器的气水分离器排除。这样,经过有效冷却分离除去水分送出的空气更为干燥。 


储气罐的主要功能是起缓冲作用,用气设备的用气不均衡必然导致压缩机的工作负荷不断变化,这不但影响压缩机的工作效率和使用寿命,而且有时会供气不足,影响生产,所以一般除了在空压机房设置储气罐,有条件的情况下,在用气点附近也要设置储气罐,用气负荷变化频繁的情况下,应尽量选择大容量的储气罐,用来调节和平衡供气能力。

如当系统集中用气时用气量很大,但时间较短时,最好适当增加储气罐的容积,这样可减少空压机空重车的转换次数。


压缩空气管网焊接、连接处,容易产生压缩空气泄漏。特别是较老的管线中因法兰连接处密封圈腐蚀而泄漏﹑焊接处锈蚀,废弃管路漏气较易发生,应对这些部位定期检查,及时消除泄漏点,以防浪费压缩空气。

当各种用气设备所需压缩空气的压力相差较大且有相当用气量时,应根据使用压力不同,分别供给相应压力的空气,避免用同一管路高压供气,低压设备再减压使用,造成高品质压缩空气低品质使用。只有在用气设备的使用压力较低,而用气量很少时,可以考虑用高压空气供应。当用气设备的使用压力较高,且用气量很小时,就应考虑单独供气,不应提高整条管路的压力等级,再经减压供给用气量大的其他用气设备,从而避免较大的能源浪费。

相同用气压力等级、用气点集中适宜于空压机集中供气。

用气压力等级相差较大、用气点较分散适宜于压缩机分散(就地)供气。


一般来说,企业终端用气点都比较多,且漏气较多。一是用气终端设备密封圈易老化、损坏,二是由于现场噪声大,很难发觉漏气,三是由于管理不严,致使空气阀门常开,非正常使用时常漏气等等。所以加强用气终端的使用管理、加强漏气检查,是减小压缩空气消耗,节约电力的有效措施。

1)活塞式空压机有气阀、活塞、活塞阀等诸多易损件,连续运行可靠性差,且这些易损件的磨损和损坏都将造成气体压缩时候更大的泄漏。同螺杆空压机相比,活塞式空压机的效率低,特别是长期连续运行,其经济性更差。

2)活塞式空压机是往复间断性供气,运行时气流脉动大,螺杆式压缩机转速高,输气平稳,无气流脉动,能够满足要求较高气量用户的需求。

3)活塞式空压机基本没有自动控制系统,螺杆式空压机有完善的自动控制和保护系统,属于机电一体化的产品,降低了能耗。

4)活塞式空压机存在活塞环的磨损,这样仍有不少的润滑油窜到气缸中随气体一起排除,既降低了气体的品质,又增加了油耗。螺杆空压机有高效的油气分离系统和过滤设备,无磨损件,供气品质高、耗油量低。

5)活塞式空压机为往复式运动机构,运行时振动大,噪音较高。螺杆空压机为回转式运动机构,平衡性较好,其振动小,噪音低,减少了对工作环境的污染。


在实际运行中,当储气罐内压力上升达到设定压力时,一般采用两种办法:一种是空压机卸荷运行,不产生压缩气体,电动机处于空载运转,其用电量仍为满负载的30-60%,这部分电能被白白浪废掉。另外一种办法是停止空压机运行,这样似乎空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了,但是若无容积较大的储气罐,将会带来电动机的频繁启动,空压机的空载启动电流大约是额定电流的5-7倍,对电网及其它用电设备冲击较大,同时使空压机的使用寿命也会缩短。如采用变频调速技术,可实现整个空压站的恒压自动控制,使系统可以根据储气罐压力的变化,自动调节空压机的转速,实现空压机的供气压力—-转速的动态匹配,减少了电机的实际输入功率,达到节能目的。此外空压机没有了空转,电机不存在轻载运行,这部分能量也是很可观。
 
 
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