壓縮空氣系統(tǒng)優(yōu)化與能效管控淺談

壓縮空氣雖然是排在水、電之后的第三大工業(yè)動(dòng)力源，但卻是最為昂貴的能量形式，其總成本中最昂貴的部分是能源，即電力消耗。

  一臺(tái)空壓機(jī)從采購、安裝、運(yùn)行與維護(hù)管理，到完全報(bào)廢停止使用的整個(gè)過程，用戶的所有支出成本稱之為設(shè)備生命周期成本。實(shí)踐證明，大多數(shù)客戶支出的成本組成中，設(shè)備初期投資占15%，使用期間的維護(hù)、管理成本占15%，其余70%的成本來源于能源消耗。也就是說，在典型的壓縮機(jī)使用壽命期間，能源成本通常是壓縮機(jī)購買價(jià)格的數(shù)倍。即便近些年永磁變頻、兩級(jí)壓縮等超一級(jí)能效空壓機(jī)出現(xiàn)，但是空壓機(jī)生命周期成本中各比例也未出現(xiàn)顛覆性的變化。因而，絕大多數(shù)客戶對(duì)于空壓機(jī)生命周期成本最低化訴求的關(guān)鍵點(diǎn)在于有效的能效管控。很多時(shí)候，更換更高能效等級(jí)的空壓機(jī)設(shè)備只是迫不得已和經(jīng)過仔細(xì)考量之后的決定，但即便更換高效設(shè)備，能效管控仍是必不可少的工作之一，否則只會(huì)事與愿違。

  進(jìn)行能效管控，降低壓縮空氣能源成本的第一步就是測量和監(jiān)控壓縮空氣系統(tǒng)的能耗、流量和工作氣壓。在此基礎(chǔ)之上，可以采取一些行之有效的措施來優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)，進(jìn)而并節(jié)省能源成本。

  1.及時(shí)關(guān)閉設(shè)備

  一周有168小時(shí)，但大多數(shù)壓縮空氣系統(tǒng)僅在60-100小時(shí)之間以或接近滿負(fù)荷運(yùn)行。中小型工廠或是一些生產(chǎn)波動(dòng)性大的行業(yè)，在淡季時(shí)可能有效運(yùn)行時(shí)間更短。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)排班情況，在晚間和周末視情況關(guān)閉部分或全部壓縮機(jī)可以減少高達(dá)20%的能源費(fèi)用。

  2.亡羊補(bǔ)牢—修復(fù)現(xiàn)有漏洞

  通常情況下，工廠的壓縮空氣泄漏量在10%-30%，如果管道系統(tǒng)時(shí)間在五年以上，泄漏量超過25%的可能性非常高，甚至可以達(dá)到50%。在0.7MPa壓力下，一個(gè)0.6mm直徑的孔洞將會(huì)因壓縮空氣泄漏，每年浪費(fèi)超過2500度電。因?yàn)楫a(chǎn)生壓縮空氣需要消耗電力，所以任何泄漏的壓縮空氣都是在浪費(fèi)金錢，增加生產(chǎn)成本。

  既然壓縮空氣泄漏治理如此重要，那是不是得到了廣大用戶的重視呢？事實(shí)并非如此，因?yàn)榇蠹s80%的空氣泄漏是聽不見的。如果在嘈雜的工廠背景下可以聽見“嘶嘶嘶”的漏氣聲，那說明泄漏已經(jīng)很嚴(yán)重了。為了盡量減少目視耳聽監(jiān)測方法的局限，可能需要第三方幫助檢測這些泄漏，或者借助專業(yè)的氣體泄漏監(jiān)測工具。

  3.防患未然—防治新泄漏

  《黃帝內(nèi)經(jīng)》曰：“上工治未病，不治已病，此之謂也”。“治”，為治理管理的意思。“治未病”即采取相應(yīng)的措施，防止疾病的發(fā)生發(fā)展。同理，壓縮空氣系統(tǒng)管理要積極主動(dòng)的檢查管道系統(tǒng)，干凈、干燥的管道表明空氣質(zhì)量良好且沒有腐蝕問題。管道中的灰塵是由壓縮空氣中的顆粒引起的，如果壓縮空氣沒有經(jīng)過過濾，或者過濾器被堵塞，就會(huì)出現(xiàn)壓降，最終產(chǎn)品污染的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加。壓縮空氣管道系統(tǒng)中的灰塵和油泥會(huì)很快引起腐蝕，并會(huì)大大增加泄漏點(diǎn)的數(shù)量和擴(kuò)大泄漏孔洞直徑。所以，要采取主動(dòng)措施，在壓縮空氣泄漏高發(fā)位置，如閥門、法蘭、接頭、彎管等處，進(jìn)行泄漏檢查。由于有些用戶管網(wǎng)密布復(fù)雜，線路長，檢查起來難度大，周期長，因此有必要在管道合適的位置安裝壓力監(jiān)測裝置，同時(shí)要及時(shí)做好設(shè)備保養(yǎng)，保持管道清潔。

  4.減壓運(yùn)行

  為了應(yīng)對(duì)突然增大的用氣需求、系統(tǒng)泄露、系統(tǒng)效率衰減等因素，在設(shè)計(jì)之初，壓縮空氣系統(tǒng)壓力往往留有一定壓力裕量。但是，系統(tǒng)壓力每降低0.1MPa可將能耗降低1%，而系統(tǒng)何時(shí)會(huì)因效率衰減、泄漏等因素導(dǎo)致壓力自然損失0.1MPa則未知，可能需要一年，也可能需要兩三年。而在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的能源浪費(fèi)。我們要檢查系統(tǒng)壓力，并抵制因管道問題或過濾器堵塞而導(dǎo)致的泄漏或壓力下降而提高壓力的沖動(dòng)。良好的生產(chǎn)計(jì)劃與可靠的空壓站智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用，可以大大降低操作壓力并有效地協(xié)調(diào)壓縮空氣生產(chǎn)。

  5.零氣耗排水

  經(jīng)空壓機(jī)壓縮過后的壓縮空氣中含有大量水分，分離出來的水不及時(shí)排出就會(huì)帶到用氣末端，容易損壞末端設(shè)備和儀器儀表等，這不僅會(huì)導(dǎo)致瑕疵品出現(xiàn)，而且會(huì)造成空壓機(jī)維修量大，使用壽命短等問題。同時(shí)，排水不當(dāng)就會(huì)造成壓縮空氣浪費(fèi)。冷凝水排放口應(yīng)定期調(diào)整，以確保它們按預(yù)期打開或不會(huì)卡在打開狀態(tài)。建議用戶用零氣耗排水器替換定時(shí)排水器，以節(jié)省壓縮空氣。

  6.優(yōu)化管道與就近供氣

  管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)化壓縮空氣在所需流量和壓力下到使用點(diǎn)的傳輸。最理想的狀態(tài)是就近供氣和直線輸氣。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，因各種原因?qū)е聣嚎s空氣管道并非按照最短距離安裝，若是經(jīng)過合理優(yōu)化，縮短空氣必須行進(jìn)的距離可以進(jìn)一步減少約20-40%的壓降。另外，將管道尺寸從DN50增加到DN80可以將壓降降低多達(dá)50%。

  通過管道的流量越多，壓降就越大。管道中的壓降隨流量增加的平方而增加，這意味著如果流量增加一倍，壓降將增加四倍。因此，空氣分配管道的直徑應(yīng)足夠大，以盡量減少壓降。

  7.系統(tǒng)性看待過濾器

  壓縮空氣系統(tǒng)中，過濾器的重要性不言而喻。過濾器的更換參照一般是時(shí)間，但時(shí)間并不是唯一要素，最重要的是過濾器的過濾效果，直觀的反應(yīng)是壓差。如果壓差過大，即便沒到更換時(shí)間，也得對(duì)過濾器進(jìn)行保養(yǎng)或者更換。過濾器堵塞，不僅僅使產(chǎn)氣量下降，還會(huì)增大電流，導(dǎo)致電耗增高。因此，要系統(tǒng)地檢查和更換過濾器，以確保空氣質(zhì)量并防止壓力下降。

  8.余熱回收利用

  空壓機(jī)的產(chǎn)氣量會(huì)隨著機(jī)組運(yùn)行溫度的升高而降低。在實(shí)際使用中，空壓機(jī)的機(jī)械效率不會(huì)穩(wěn)定在80℃標(biāo)定的區(qū)間工作，溫度每上升1℃，產(chǎn)氣量就下降0.5%，溫度升高10℃，產(chǎn)氣量就下降5%。一般風(fēng)冷散熱的空壓機(jī)都在88～96℃間運(yùn)行，其降幅在4～8%，夏天更甚。如果進(jìn)行余熱回收改造，使空壓機(jī)組排氣運(yùn)行溫度和油溫均控制在最佳溫度范圍以內(nèi)，降低散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，就可以節(jié)約大量電能，同時(shí)更好的保證出氣量。空壓機(jī)運(yùn)行散發(fā)的熱量中高達(dá)90% 的熱量可以回收利用，可以為洗手間、洗澡間以及其它工藝生產(chǎn)熱水或?qū)峥諝庖鞯缴顓^(qū)、工作區(qū)、倉庫等。

  9.轉(zhuǎn)變維修觀念

  從財(cái)務(wù)角度說，維修所消耗的資金一般被定義為成本和費(fèi)用。但是，在德國威士巴登召開第一屆歐洲維修團(tuán)體聯(lián)盟國際會(huì)議時(shí)，曾經(jīng)將“維修——為了未來的投資！”作為大會(huì)的口號(hào)提出。因?yàn)閺耐度肱c產(chǎn)出的角度看，維修投入是不斷以離散形式補(bǔ)償設(shè)備的磨損、老化和性能劣化，不斷恢復(fù)設(shè)備青春活力的投入。如果失去這一投入，設(shè)備的產(chǎn)出可能是零或負(fù)值，如果投入不足，設(shè)備的產(chǎn)出會(huì)因故障停機(jī)多、精度或者質(zhì)量缺陷而受到負(fù)面影響。因此，與大多數(shù)工業(yè)機(jī)械一樣，如果維護(hù)得當(dāng)，壓縮機(jī)的運(yùn)行效率會(huì)更高。適當(dāng)?shù)木S護(hù)保養(yǎng)可將能源成本降低約1%，并有助于防止計(jì)劃外停機(jī)和耽誤生產(chǎn)的大故障出現(xiàn)。