白學(xué)利，安惠勇，李利波

(1.山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046021;2.北京國(guó)際電氣工程有限責(zé)任公司，北京 100041)

0 引言

壓縮空氣現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域，在火力發(fā)電廠中，它的主要用途可分為2種:一種是向自動(dòng)控制設(shè)備儀表提供動(dòng)力的儀用壓縮空氣;另一種是向氣力除灰系統(tǒng)提供輸送動(dòng)力及其他用戶(hù)提供冷卻或吹掃介質(zhì)的雜用壓縮空氣。

壓縮空氣依賴(lài)空氣壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī))消耗電能做功產(chǎn)生，耗電成本高達(dá)年運(yùn)行成本的80%以上［1］，是較為昂貴的工藝產(chǎn)品。壓縮空氣系統(tǒng)屬于公用系統(tǒng)，對(duì)其可靠性的要求較高，在日常運(yùn)行中，節(jié)能降耗和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行關(guān)注較少，很少有工廠對(duì)壓縮空氣進(jìn)行計(jì)量、能耗檢測(cè)和分析，這也是造成空壓機(jī)能耗偏高、壓縮空氣浪費(fèi)嚴(yán)重的主要原因。

1 壓縮空氣系統(tǒng)成本分析

某火力發(fā)電廠有2座空壓機(jī)站，分別安裝8臺(tái)和13臺(tái)空壓機(jī)(設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1)，以2009年和2010年空壓機(jī)運(yùn)行和維護(hù)成本為例，簡(jiǎn)要分析壓縮空氣的成本構(gòu)成，見(jiàn)表2。

表1 空壓機(jī)設(shè)備參數(shù)

空壓機(jī)將90%的電力轉(zhuǎn)換成熱量，僅將10%轉(zhuǎn)換成壓縮空氣的能量，其能源轉(zhuǎn)化效率較低。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為空氣是免費(fèi)的，實(shí)際上，壓縮空氣是一種較為昂貴的能源介質(zhì)。壓縮空氣泄漏后無(wú)法回收，因此，壓縮空氣節(jié)能潛力巨大。

表2 空壓機(jī)維護(hù)耗材和檢修成本

2 空壓機(jī)的能耗檢測(cè)方法

如何評(píng)價(jià)空壓機(jī)的能耗水平，最重要的定量指標(biāo)是比功率，(kW·h)/m3［2］，其計(jì)算公式為

比功率=空壓機(jī)輸出功率(kW)/空壓機(jī)排氣量(m3/h)。

在壓縮空氣系統(tǒng)安裝流量計(jì)(見(jiàn)表3)用于檢測(cè)空壓機(jī)單體性能，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果合理安排運(yùn)行方式和維修計(jì)劃?？諌簷C(jī)能耗測(cè)試的方法和步驟如下:

(1)選取空壓機(jī)出口直段管道，先焊接20 mm長(zhǎng)的鋼管，安裝12.7mm全口徑球閥，再用專(zhuān)用鉆頭開(kāi)口，便于放置專(zhuān)用探頭。

(2)在空壓機(jī)電流互感器上取電流信號(hào)或直接測(cè)量電流。

(3)測(cè)量空壓機(jī)在不同負(fù)載時(shí)瞬時(shí)的產(chǎn)氣量、電流和排氣壓力。

(4)用空壓系統(tǒng)分析軟件(CAA)自動(dòng)分析不同負(fù)載段的比功率，得出流量與電耗的關(guān)系曲線(xiàn)。

(5)比較不同運(yùn)行方式下的經(jīng)濟(jì)性，決定空壓機(jī)組的各種負(fù)載下最優(yōu)運(yùn)行方式和最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。

3 空壓機(jī)能耗檢測(cè)和分析

3.1 一期 #4空壓機(jī)檢測(cè)與分析

對(duì)一期#4空壓機(jī)進(jìn)行12 h連續(xù)檢測(cè)，測(cè)量空壓機(jī)排氣壓力、產(chǎn)氣量、電動(dòng)機(jī)電流、瞬時(shí)流量4個(gè)參數(shù)(如圖1所示)，CAA自動(dòng)計(jì)算出該空壓機(jī)的比功率。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，該空壓機(jī)最佳比功率為0.097(kW·h)/m3(692 kPa平均排氣壓力下)，平均比功率為0.128(kW·h)/m3(710 kPa平均排氣壓力下)。

從檢測(cè)數(shù)據(jù)得出，在滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，排氣壓力相差90 kPa的工況下(高壓717 kPa，低壓627 kPa)，電流相差 25 A(最高 437 A，最低 412 A)，電耗相差5.7%。根據(jù)排氣壓力與電耗成正比的關(guān)系，可推算出在額定排氣壓力750 kPa工況下，該空氣壓縮機(jī)比功率為 0.103(kW·h)/m3，比設(shè)計(jì)值 0.101(kW·h)/m3稍高，較設(shè)計(jì)性能相差2.0%，一期#4空壓機(jī)能耗指標(biāo)優(yōu)良。

3.2 二期 #10空壓機(jī)檢測(cè)與分析

對(duì)二期#10空壓機(jī)進(jìn)行12 h連續(xù)檢測(cè)，測(cè)量空壓機(jī)排氣壓力、產(chǎn)氣量、電動(dòng)機(jī)電流、瞬時(shí)流量4個(gè)參數(shù)(如圖2所示)，CAA分析軟件自動(dòng)計(jì)算出該空壓機(jī)的比功率。

表3 測(cè)量?jī)x表的主要參數(shù)

圖1 2010－10－31—11－01一期 #4空壓機(jī)檢測(cè)參數(shù)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，該空壓機(jī)最佳比功率為0.1290(kW·h)/m3(663.00 kPa平均排氣壓力下)，平均比功率為 0.212 0(kW·h)/m3(736.00 kPa平均排氣壓力下)。

從檢測(cè)數(shù)據(jù)可以得出:在滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，排氣壓力相差65 kPa的工況下(高壓728 kPa，低壓663 kPa)，電流相差25 A(最高462 A，最低437 A)，電耗相差5.4%。根據(jù)排氣壓力與電耗成正比的關(guān)系，可推算出在額定排氣壓力0.75 kPa工況下，該空壓機(jī)比功率為 0.135 9(kW·h)/m3，比設(shè)計(jì)值 0.105 0(kW·h)/m3稍高，較設(shè)計(jì)性能相差29.4%，二期#10空壓機(jī)能耗指標(biāo)較差。

圖2 2010－10－28—29二期 #10空壓機(jī)檢測(cè)參數(shù)

4 結(jié)論

從檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比可以看出，2臺(tái)空壓機(jī)的能耗指標(biāo)相差較大。安排能耗指標(biāo)優(yōu)良的空壓機(jī)多運(yùn)行，能耗較差的空壓機(jī)停運(yùn)檢修，這樣可達(dá)到節(jié)能之目的。此外，利用這種檢測(cè)方法，可以對(duì)壓縮空氣用戶(hù)進(jìn)行檢測(cè)，以分析其用氣量特點(diǎn)，優(yōu)化用氣方式。還可以給壓縮空氣用戶(hù)下達(dá)用氣量指標(biāo)，做到精細(xì)管理。

［1］劉寧.空氣機(jī)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化［J］.能源研究與利用，2010(4):26－28.

［2］鄭家強(qiáng)，趙躍進(jìn)，陳向東.空氣壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的探討與研究［J］.標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2010(8):31－36.