压缩空气系统的运行现状与节能改造

　　机床与液压压缩空气系统的运行现状与节能改造孙铁源。蔡茂林北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191企业气动系统各个构成环节的不科学用气现象。同时对工业压缩空气系统目前存在的和新兴的节能技术的特点及适用范围进行了分析和探讨，为企业进行节能改造提供理论依据。

　　关饨词缩空气；节能改造空机控制，漏检测余热收作为工业领域应用广泛的动力源。1缩空气在业生产中占总能耗的1035.压缩空气系统能耗的9为工业压缩机的耗电我国工业压缩机每年的电耗占全国总电耗的6以上12.空压机运行成本由采购成木维护成本和能源运行成本组成。由全生命周期评价理论，采购成本仅占1收左右，而能源成本却高达77.说明我国在进行产业经济结构调整的哪木还需大力提压缩今气系统的能源利用效率。

　　随着企业对压缩空气系统认识的深入和节能减排造以达到最好的节能效果。笔者依托于国内首家专注于压缩空气系统节能单位北航3，节能环保中心，近两来对国工业企业调研得扎贳能改造需求主要来自以下3个方面1空压机能耗占企业用电比例过高；2压缩空气系统供气不稳定压力波动等影响设备的正常工作；3随着生产规校的扩欠，企业对原有压缩空气系统改造优化以适应增长需求。因企业压缩空气系统的特点和适用的节能技术不14为提高改造成功率，节能改造不能盲目实施。在对整个系统进行全面分析测试和评估的基础上，选择适合压缩空气使用情况的调查，对目前存在的和新兴的些节能技术的特点和适用范围进行了分析和探讨。

　　1系统节能策略理论1从系统构成的各个环节入手，总体采取如下节能措施压缩空气的产生。不同类型压缩机的合理配置和维护，运行模式的优化，空气净化设备的日常管理压缩空气的输送。管网配置的优化，高低压供气管近分离耗气分配的实时监符。泄漏的曰常点检与最小化，接头处的压损改进=压缩空气的使用。气缸驱动回路的改进，使用针对本行业开发的节能产品，如电解铝行业打壳缸专用节气阀，以及节能型气枪喷嘴等。

　　压缩机余热回收。通过热交换等手段将空气压缩过程中产生的热量回收，用于辅助采暖和工艺加热等。

　　2压缩空气的产生2.1单台空卡机节能目前工业中应用最广泛的空压机主要分为往复收稿日期2010排气比率。，2，排骂比赢80加载御载控制进气节流控制方式。t；WiiV速控制进气口阀门只有全开全闭两种方式。

　　通过控制进气阀的开关实行加载或卸载控制采用进气节流控制。在卸载压力区间内。以比例阀控制进气阀开度，保持系统供气压力的稳定变频器控制通常低速启动，系统正常运行时，变频器通过检测系统中压力士经过调输出控制电机转搡到所需压力出现较早，不能维持管网恒压；卸载运行时，虽不产生压缩空气电机空载运行。卸载后储气筒压力降低至润滑油喷入转子所需压力，满负荷时的2535的功率进气阀多为蝶阀或气缸闸阀开度减小时，压缩机进气压力降低，压缩比，加，压缩行程中泄漏量，加。进气阀完全关闭，仍消耗满负荷运行时7制的功率；当出气量为满负荷时的5取；时。仍消耗满负荷功率的8，变频改造只对处于低负荷的空压机运行起到变速调节的作用，且在负荷变化大的情况。节能效果才能显现出来。与离心式风机和水泵不同。空压机属于恒转矩。其功率与转速近似成次方的关系。只适用于在负载变化较大且很少处于满载状态的单个压缩机应用场合效果最佳可控于用；离心式在纺织企业应用广泛，运行稳定，效率高，但系统压力突变时容易发生喘振。采用的主要节能措施有1保证进口空气洁净度，尤其是纺织企业做好级粗滤，以滤掉空气中大量的短纤维。2降低空压机进气温度，提高效率。3润滑油油压对离心机转子振动影响大，选用含消泡剂和氧化稳定剂管网的冷凝水排放点要定期排放；6为防止空41求变化过快等引起喘振。注意调整机组设记的比例带和积分时间，尽量避免用气突减。7选用节能效果显著的级离心机；尽量选用高压电机，减少线损，使空压站温升低。

　　螺杆式空压机应用广泛，下面重点对螺杆式空压TIx特压力波动范围输入功率百分比肩气比率对比曲线分析当前空压机加郝载和恒压调节方式存在的问，可以得出靠机械方式调节进气阀，供气量无法快速连续调节。当用气量不断变化时，供气压力不可避免±也产生较大幅度的波动。

　　单纯变频控制通过加装变频器调节空压机系统，用于1厂气量波动不欠的情况波动在单机产气量的4070节能效果最显著。2.2宁压机群专家控制系统4空压机群专家控制系统成为目前空压机群控制节能新技术。该控制系统根据压力需求变化，集中控制不同空压机的启停加卸载等，保持系统直有合适数量和容量的压缩机处于运行状态系统中单台空压机的转速来控制空压机单位时间内的产气量叫置工厂低玉供系统用气他小的波也般选择对哪台空压机变频改造，需要专业人员对系统进行全而的测试汁算寸能决定通过以分析比较，可以发现我国很多压缩空气系统能效有很大的提升空间。

　　压缩机变频改造只有结合企业自身压缩空气系统的运行情况才能达到节能效果，需要经过专业人员全面测试和评，后才能使用空压机群专家控制系统特别适合于多台空压机同时运行的场合，实行阶梯组合配置，可以很好满足企业需求。

　　2.3压缩空4干燥工艺的改进冻式无热再生式和微热再生复合式，主要性能比处，1方式优点缺点冷冻式技术成熟运行可靠露点般只能到13，耗电占压缩机耗电的3左右无热再生式价格较低，使用方便，露点可达70，露点不稳定，随运行时间处理质量下降，再生耗气量占总产出的1挪15微热再生复合式工艺成熟，管理方便，露点可达7，C价格贵，加热及用气反吹结合，再生用气占扒8节能改造方向遵循以下原则1若原系统对空气进行过高纯度处理时，改成较低的匹配的处理方式。2改进干燥工艺，减少干燥处理环节的压损某些系统干燥器处压损达Q050.1MPa减少能量消耗，智能气休泄漏检测仪。泄漏点扫描枪等，采取措施防止压缩空气系统的跑冒滴漏，据此开展维修工作和元器件更换工作= 4压缩空气的使用气枪在制造加工的精修工序机加工等工艺现场被广泛使用，其耗气量在某些产业领域达到总供气量过高用直铜管做喷嘴以及线工人擅自提高工作压力等现象，造成巨大的用气浪费。

　　在气动设备中用气不合理现象也较突出，例如确定工件是否卡到位的气体背压检测真空发生器给气等存在不工作时不间断供气现象。尤其在化学药液槽，用于搅拌的用气。轮胎制造的记型充气等都存在这心叫，节能改造措施使用新型气动喷嘴节能装置和脉冲式气枪。在特定行业采用专业气动设备，如电解错行业推广使用的打壳缸专用节气阀等。

　　3，缩空气的输送3.1管路系统管路系统的压降不应超过工作压力的1.5.当前很多空压站的输气管道没有主次之分，不必要的弯头弯管过多，压力脉动频繁，压损严重。气动管道5空压机余热叫收根据全生命周期评价，空压机消耗的电能有8，9，转化成热的形式散失掉，空压机的屯热消耗分布除去辐射到环境中和存于压缩空气自身的热量外，剩余94的能量均可以采用余有的埋于地沟，无法监测泄漏。为保证任何情况下系统压力需求，运行管理人员提高整个系统的运行压力0.1a2MPa引入人为压力损失。空压机排气压力每增加0.1仍空1机功耗将增加710，同时系统压力的提高，使空气泄漏量增加。

　　节能改造措施1将支路布置的管线改成环路布置，实行高低压供气分离，并安装高低压精密溢流单元；2节能改造时更改局部阻力偏大的管线，降低管道阻力，对管内壁酸洗除锈等净化处理，保证管壁光滑。

　　3.2泄漏检漏和堵漏大部分工厂泄漏严重，泄漏量达到2制35，主要发生在各用气设备的阀门接头联件电磁阀螺纹连接和气缸前端盖等处；有的设备超压工作，自动卸荷，频繁排气。泄漏造成的损失几乎超出大多数人的想象。如汽车点焊工位的个焊渣在气管上造成的个直径的小孔，每年电费损失高达3525，1几乎相当于两个口之间的全年家庭用电1刁。

　　节能措施1对主要生产车间的供气管道安热叫收的方式加以利用。

　　0辐射到环境中口存于压缩空气中□电机散热，后冷却回收□油冷却回收余热回收就是通过换热器等合适的手段将空气压缩过程中产生的热量回收用来加热空气或水，典型的使如辅助采暖。，艺加热和锅炉补水预热等通过合理改进，5090的热能可以回收并利用。安装热能回收装置可以将空压机运行温度有效控制在最佳运温心使润滑油丁作状态更良好空压机排气会增加26.对于空冷式空压机，可以停止空压机自身的冷却风机，采用循环水泵回收热量；水冷5，6余热回收相对电热设备几乎无需能耗；相对于燃油燃气设备零排放，是清洁环保的节能方装流量计量管理系统确定工艺用量限额。2调整工艺气量，尽可能减少阀门接头的数量。减少泄漏点，3加强管理，使用业工1记明巡检。

　　总之，企业可以采用些专业监测设备如并联接入式6结论于压缩空气系统能量损失分析现论。对企业现下转第43页道位移的影响。5对比了考虑耦合效应和不考虑费合效应下压力变化曲线从阁5可以发现，在系统瞬态变化期间，耦合作用对管路的压力几乎没有影响。

　　4结论推导了包含径向振动方程的输流管道耦合模型，并利用FEM和MOC方法求解。该模型对运动控制体非惯性动量方程中速度和作用力两项进行了适当的假设，使投型得到简化，仿真结，明随着管道长度厚度，管道振幅会和应减少，上接第0页存不介理气现象和节能措施作了分析和总结在企业节能改造时。首先针对不的系统做详细的测试评，在此基础上应用，合的优化措施以达到巧能标0，可以提高整个压缩空气系统的运行效率。目前国内专业检测评估机构如北航3，节能环保中心等嗔能捉供专业节能服务。新的节能措施也任不断涌现，对我国的节能减排工作意义重大。

　　1蔡茂林。压缩空气系统的能耗现状及节能潜力4.中2李莉。提高工业压缩空气系统能效途径的探讨。能源技术与管理。2007387SU3蔡茂林香利春。气动系统的能量消耗评价体系及能量损失分析斗机械工程学报，2007 43969744彭庆宪，唐吉灯。螺杆空压机的节能实践。科技资W，200924，6064 5秦宏波。胡寿根。基于系统性能分析的压缩空气系统变频技术研宄和应用4.电机与控制应用。2009 6张业明。蔡茂林。面向压缩机群控制的新型节能智能控制器的研宄。液压气动与密封，2008514177蔡茂林。压缩空气泄漏损失及其对策。中国设备工g，200944850 8孙铁源。蔡茂林。基于2；0；技术的流量计量监控系统蔡茂林。现代气动技术理论与实践第十讲气动系统的

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