胡越
摘 要: 根據(jù)空壓機(jī)系統(tǒng)能耗高的特點(diǎn),從空壓機(jī)的選擇與組合、系統(tǒng)控制方式、重要參數(shù)設(shè)置、配套設(shè)備完善、日常維護(hù)、能量回收和余熱利用等方面,著重探討了空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的有效措施和方法,為空壓機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能改造和運(yùn)行提供參考。
關(guān)鍵詞: 空壓機(jī)系統(tǒng);自動(dòng)化;節(jié)能控制;分析
【中圖分類號(hào)】TP273 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733(2020)04-0185-01
空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)是各種工礦企業(yè)的關(guān)鍵動(dòng)能設(shè)備,也是主要的能源消耗者。目前,我國(guó)正在全面推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。低碳、綠色、節(jié)能已成為全社會(huì)科學(xué)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的主要方向。因此,有必要加強(qiáng)對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)這一關(guān)鍵耗能設(shè)備的節(jié)能措施和方法的研究和探討。
1 節(jié)能管理的方式
1.1 空氣壓縮機(jī)的選擇:目前市場(chǎng)上廣泛使用的空氣壓縮機(jī)有三種:活塞式、螺桿式和離心式由于空氣供應(yīng)中的油含量,活塞式空氣壓縮機(jī)不適用于食品、紡織、制藥和精密儀器等行業(yè)。[1]
1.2 空壓機(jī)結(jié)構(gòu):空氣壓縮機(jī)的合理組合是安全可靠供氣的保證。從提高能效的角度來看,空氣壓縮機(jī)應(yīng)該比小壓縮機(jī)大(即在相同的供氣需求下,只有一臺(tái)大風(fēng)量空氣壓縮機(jī)必須比幾臺(tái)小風(fēng)量空氣壓縮機(jī)節(jié)能),但在選擇大型空氣壓縮機(jī)時(shí)還應(yīng)考慮以下因素:
(1)電力系統(tǒng)的局限性對(duì)于低壓(380伏級(jí))空氣壓縮機(jī),一般匹配功率應(yīng)盡可能不超過300千瓦。功率過大會(huì)導(dǎo)致供配電設(shè)備投入過多,電力設(shè)備安裝困難。尤其是大功率低壓電機(jī)會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)帶來很大的沖擊,甚至在啟動(dòng)時(shí)造成嚴(yán)重的損壞。
(2)理論設(shè)計(jì)與實(shí)際需求之間的差距在選擇空氣壓縮機(jī)時(shí),工藝設(shè)計(jì)人員經(jīng)常在空氣需求上增加過高的安全系數(shù),這可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)容量與實(shí)際工況之間存在較大差距,最終導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)的“大馬拉小車”長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行,經(jīng)常造成側(cè)流排放或空載工況,從而造成能源浪費(fèi)。作者建議機(jī)組配置能力比應(yīng)在1.3-1.3之間。
(3)在休息日、設(shè)備維護(hù)和新設(shè)備調(diào)試的條件下,供氣需求往往比正常工作條件下低得多。這時(shí),大型空氣壓縮機(jī)往往是“英雄無用武之地”。空壓機(jī)系統(tǒng)的有效組合應(yīng)充分考慮實(shí)際用氣量的波動(dòng)、季節(jié)和時(shí)間的實(shí)際需求、近期、中期和長(zhǎng)期的前瞻性計(jì)劃估算以及大、中、小型機(jī)型匹配的可行性等多種因素。
1.3 系統(tǒng)的控制方式:選擇合理有效的控制方式是空壓機(jī)系統(tǒng)安全、可靠、節(jié)能運(yùn)行的重要保證。目前,隨著工業(yè)控制技術(shù)的快速發(fā)展,空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的新控制方法也不斷涌現(xiàn)。以下方法是常見的:
(1)變頻控制技術(shù):變頻調(diào)速主要通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制空氣壓縮機(jī)單位時(shí)間的出氣量,從而控制管道壓力,調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的能量,節(jié)能效果明顯。
(2)恒壓節(jié)流控制:離心式空氣壓縮機(jī)具有獨(dú)特的節(jié)流方式,可在75-100%范圍內(nèi)有效調(diào)節(jié)。在這個(gè)范圍內(nèi),能量消耗與空氣量成比例,并且保持壓縮空氣系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定的壓力(其可以被控制在1-3%的壓力波動(dòng)范圍內(nèi)),從而避免了由裝載/卸載模式引起的能量浪費(fèi)和嚴(yán)重的壓力波動(dòng)。因此,在空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,可以充分考慮離心式空氣壓縮機(jī)獨(dú)特的控制方式,合理利用25%的風(fēng)量調(diào)節(jié)區(qū)間。
(3)集控系統(tǒng):空壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能集控,是空壓機(jī)站節(jié)能高效運(yùn)行的發(fā)展方向。雖然目前不同廠家提供的集控系統(tǒng)不同,但其核心部分主要包括以下幾個(gè)部分:
①典型的三層控制結(jié)構(gòu):設(shè)備的就地控制和信號(hào)采集、站房的集中控制和用戶的遠(yuǎn)程監(jiān)控(擴(kuò)展功能)PLC設(shè)備是控制系統(tǒng)的核心。保持與計(jì)算機(jī)的通信,完成與現(xiàn)場(chǎng)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和交換,實(shí)現(xiàn)MODBUS-RTU網(wǎng)絡(luò)。[2]
②集控系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要包括單機(jī)遠(yuǎn)程手動(dòng)操作和主控PLC自動(dòng)聯(lián)鎖操作前者在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù),通過計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行啟停操作、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)置和設(shè)備運(yùn)行模式選擇。設(shè)備之間沒有連鎖關(guān)系。后者通過集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供氣恒壓控制、設(shè)備順序啟動(dòng)控制、外圍設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制和故障處理功能。
③計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制應(yīng)具有實(shí)時(shí)參數(shù)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)趨勢(shì)顯示、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)報(bào)警提示、歷史報(bào)告生成和友好的人機(jī)界面等功能。通過智能集中控制,空壓機(jī)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)無人值守,而且可以根據(jù)實(shí)際需要合理調(diào)整系統(tǒng)中空壓機(jī)及其配套設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),從而最大限度地實(shí)現(xiàn)一體化節(jié)能運(yùn)行。
2 日常維護(hù)保養(yǎng)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的正確及時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)是保證整個(gè)系統(tǒng)高效節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵
2.1 定期清洗冷卻器空壓機(jī)、后冷卻器和油冷卻器,長(zhǎng)期高溫運(yùn)行,冷卻水會(huì)有一定的雜質(zhì)和細(xì)菌,所以換熱器表面容易形成水垢,這將嚴(yán)重影響空壓機(jī)的換熱效率空氣壓縮機(jī)的溫度,因此,換熱效率變差,不僅會(huì)給設(shè)備帶來安全隱患,還會(huì)加劇無效能耗。因此,所有冷卻器必須定期清洗,化學(xué)清洗或拆卸機(jī)械清洗可用于常規(guī)清洗。清洗周期可根據(jù)冷卻水質(zhì)量每半年或每年確定一次。
2.2 吸入過濾器應(yīng)及時(shí)清洗或更換。在空氣質(zhì)量差的環(huán)境中,空氣壓縮機(jī)的吸入過濾器會(huì)因長(zhǎng)期吸入灰塵或油氣而堵塞,導(dǎo)致進(jìn)氣量不足或進(jìn)氣壓力升高。進(jìn)氣量不足會(huì)導(dǎo)致排氣量下降,導(dǎo)致需要增加啟動(dòng)次數(shù)來保證供氣負(fù)荷。然而,空氣壓縮機(jī)的功率將隨著進(jìn)氣壓力增加而增加,這將直接導(dǎo)致吸入阻力過大,并在嚴(yán)重情況下停機(jī)。因此,加強(qiáng)吸濾器的日常維護(hù)或檢修是非常必要的。
2.3 加強(qiáng)冷卻水水質(zhì)處理由于空氣壓縮機(jī)的冷卻循環(huán)水一般是一個(gè)開放系統(tǒng),含鹽濃度高的冷卻水容易在冷卻器的換熱面上形成密集的水垢試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)換熱界面上出現(xiàn)0.6毫米刻度時(shí),維持相同的換熱效果需要增加10%的能耗??諝鈮嚎s機(jī)冷卻系統(tǒng)采用水質(zhì)處理,對(duì)空氣壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能起著非常重要的作用。目前,常見的水質(zhì)處理方法包括酸堿度調(diào)節(jié)、軟化水處理、電子靜電場(chǎng)處理、磁化處理和通過手動(dòng)/自動(dòng)加藥設(shè)備對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加藥等。作者認(rèn)為傳統(tǒng)的化學(xué)水處理方法是一種更可靠、更可行的方法。同時(shí),為了保持水質(zhì)在一定范圍內(nèi),建議采用自動(dòng)加藥和濃度管理系統(tǒng),控制循環(huán)冷卻水的濃度倍數(shù)。這不僅可以確保防腐和防垢,還可以減少水資源的排放能量回收和余熱再利用。[3]
結(jié)束語(yǔ):為了有效提高空壓機(jī)系統(tǒng)的整體能量利用效率,必須從多角度出發(fā),綜合考慮、綜合分析和有效利用設(shè)備的選擇和配置、日常運(yùn)行和管理、有效控制方法以及新技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用等。確??煽抗馀c節(jié)能的匹配點(diǎn),充分發(fā)揮空壓機(jī)系統(tǒng)的最大效率,為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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[2] 湯鈺鵬,李永平,徐建軍.空壓機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化節(jié)能控制[C]//中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)測(cè)控技術(shù)在資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.2001.
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