劉姝瑋

摘要：本文對空壓機選型及其工程應(yīng)用耗能現(xiàn)狀進行了介紹，并探討了空壓機本體調(diào)節(jié)方法、壓空系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)和節(jié)能評估的內(nèi)容，以期為今后空壓機的工程應(yīng)用提供更加優(yōu)化和節(jié)能的設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：空壓機;節(jié)能技術(shù);節(jié)能評估

空氣壓縮機通過電動機輸入電能轉(zhuǎn)化為機械能把吸入空氣壓縮后輸出，產(chǎn)出氣體經(jīng)后處理以后為各行業(yè)工廠氣動閥門或其它氣動元件提供氣源，或作為吹掃或輸送介質(zhì)使用?？諌簷C整個設(shè)備生命周期使用費包括前期購置成本和安裝調(diào)試費，使用過程中電能消耗成本，定期維護檢修費等，其中電能消耗費約占全部使用費的80%，降低空壓機使用的電能消耗有很大的節(jié)能空間和節(jié)能價值。

一、空壓機選型

工程領(lǐng)域應(yīng)用的空壓機常用類型有活塞式空壓機、離心式空壓機和螺桿式空壓機，可根據(jù)用戶用氣量，用氣壓力和用氣特點選擇適宜不同應(yīng)用范圍的空壓機?；钊娇諌簷C供氣壓力最高可達350MPa，但噪音大;離心式空壓機占地小、使用壽命長，但排氣壓力低、成本高、不宜頻繁啟停;螺桿式空壓機氣量調(diào)節(jié)范圍廣，排氣壓力不能超過3MPa，在該壓力范圍內(nèi)除對用氣品質(zhì)有超嚴格的要求外，一般工業(yè)廠房多選用螺桿式空氣壓縮機。根據(jù)用戶用氣品質(zhì)要求，壓空系統(tǒng)還需選配相應(yīng)等級的除油器、干燥機、過濾器和為保持供氣平穩(wěn)的緩沖罐和儲氣罐。

二、空壓機應(yīng)用現(xiàn)狀

通常使用空氣壓縮機的企業(yè)，其設(shè)備耗電量占企業(yè)整體耗電量的比重很大，

大多數(shù)企業(yè)一般都會依據(jù)最大負荷參數(shù)來明確設(shè)備規(guī)格，并且通常都會考慮很大的安全富裕系數(shù)^[1]。而在空壓機平時運行過程中，設(shè)備通常都未在最佳效率且滿負荷情況下運行，若空壓機負荷值在0.6～0.7間或隨著用戶用氣流程空壓系統(tǒng)需減載或停機過程中均為非額定工況運行，與之配套的是傳統(tǒng)固定轉(zhuǎn)速壓縮機，在如此低負荷狀態(tài)下運行，所產(chǎn)生的能效會明顯降低。

空氣經(jīng)壓縮機壓縮后壓力和溫度都會升高，但用戶一般不允許壓縮空氣供氣溫度太高，在空壓機壓縮完成后都要經(jīng)過后冷卻器將產(chǎn)品空氣定壓冷卻至適宜的溫度。排氣量小的空壓機多通過空氣流通帶走空氣壓縮升溫產(chǎn)生的熱量，而排氣量大的空壓機多采用水冷，冷卻水在室外冷卻塔循環(huán)散熱對空氣壓縮后升溫的氣體降溫，造成能源的浪費，因此探究空壓機工程應(yīng)用的節(jié)能方案勢在必行。

三、空壓機本體調(diào)節(jié)

本文以螺桿式空壓機為例，簡述空壓機設(shè)備本體排氣量的有效調(diào)節(jié)方式。螺桿空壓機是一種容積式的壓縮機，其主要是利用陰陽轉(zhuǎn)子和殼體所產(chǎn)生的容積變化來對氣體進行壓縮^[2]?；诼輻U式空壓機的工作原理有以下幾種排氣量的調(diào)節(jié)方式：變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)、進氣節(jié)流調(diào)節(jié)、停止吸入調(diào)節(jié)、進、排氣管道連通調(diào)節(jié)、空轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)、滑閥調(diào)節(jié)。考慮各調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點和調(diào)節(jié)經(jīng)濟性，本文簡述螺桿式空壓機常用的滑閥調(diào)節(jié)和停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的工作原理和特點，活塞式和離心式空壓機也有與其結(jié)構(gòu)特點相適應(yīng)的調(diào)節(jié)方式，工程設(shè)計時應(yīng)結(jié)合用戶的用氣特點提出合理的設(shè)備請購技術(shù)要求。

（一） 滑閥調(diào)節(jié)

滑閥調(diào)節(jié)是利用滑動調(diào)節(jié)閥來減少有效的螺桿軸向長度，進而起到調(diào)節(jié)排氣量的作用，螺桿齒間容積隨著滑動調(diào)節(jié)閥在氣缸軸線方向的平行來回移動發(fā)生變化，調(diào)節(jié)吸入和回流氣體的氣量。滑閥調(diào)節(jié)范圍廣，在10%～100%范圍內(nèi)可實現(xiàn)自動無級調(diào)節(jié)，尤其在50%～100%氣量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，壓縮機排氣量的減少將成比例地降低原動機的消耗功率，滑閥調(diào)節(jié)有很好的經(jīng)濟性。

（二） 停轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)

在系統(tǒng)壓力已調(diào)至客戶所設(shè)上限的情況下，壓縮機便會自動停機，伴隨客戶的用氣量，系統(tǒng)壓力會逐漸降低，在到達最低下限的時候，空壓機會自動重新啟機，這種方式比較適合工況變化較大的用戶使用，但是如果經(jīng)常反復(fù)啟動一定會對空壓機使用壽命產(chǎn)生影響，同時也會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊^[3]。

四、壓空系統(tǒng)的節(jié)能方式

（一） 調(diào)速變頻節(jié)能技術(shù)

結(jié)合客戶不斷變化的用氣需求量，利用壓力傳感調(diào)速裝置來調(diào)控空壓機轉(zhuǎn)速，由此完成氣量調(diào)節(jié)，不同轉(zhuǎn)速下空壓機中氣體的熱力過程基本相似。將自動控制系統(tǒng)與空壓機連鎖，及時響應(yīng)，排氣量減小時空壓機功率也隨之降低。這種方式的工作效率非常高，調(diào)節(jié)范圍也較大，同時還可以保證供氣壓力的安全性。由此可以有效解決以往空壓機啟動控制的非經(jīng)濟性運行，防止對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，對電機和空壓機部件起到保護作用。

（二） 余熱回收節(jié)能技術(shù)

由于空壓機在其運行時用于增強空氣壓力勢能所消耗的電能僅占總耗電量的較少部分，大部分耗電轉(zhuǎn)變成熱能，利用風冷和水冷的形式排放至空氣當中^[4]。當空壓站規(guī)模較大時，其散熱排放損失也非常可觀，利用余熱回收技術(shù)節(jié)能所產(chǎn)生的效果會非常突出，而回報周期又非常短，回收的熱量主要用于鍋爐補水、冬季供暖、工人洗浴和工藝用水等，該技術(shù)具備經(jīng)濟性、可循環(huán)性、環(huán)保性等優(yōu)點。

（三） 管路優(yōu)化節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)時期在工程應(yīng)用中選用的壓空管路包含碳鋼管路和不銹鋼管路，應(yīng)用碳鋼管路的初期成本投資較低，但使用一段時間后會產(chǎn)生銹蝕或是泄露的情況，管路內(nèi)銹蝕不但會增大壓縮空氣阻力，增加壓降，同時還會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，而不銹鋼管道盡管初期會投入較高成本，但從長遠來分析，不會產(chǎn)生銹蝕的情況，如此能夠保證生產(chǎn)安全性。

（四） 空壓機系統(tǒng)節(jié)能評估

壓空系統(tǒng)將設(shè)備本體調(diào)節(jié)與用戶末端用氣情況自控連鎖，提高控制邏輯和設(shè)備響應(yīng)的精準度，可對壓空系統(tǒng)建立不同程度的節(jié)能評估，促進壓空系統(tǒng)設(shè)計和運行方式的不斷優(yōu)化。

1、 Intellisurvey評估法

Intellisurvey評估是在客戶空壓機中收集壓力、電流數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)采集完成后對數(shù)據(jù)進行分析，由此為客戶出示評估報告，報告包含用戶現(xiàn)時期空壓機運行情況、系統(tǒng)節(jié)能空間情況、可行節(jié)能措施等^[5]。

2、供氣端評估法

供氣端評估的內(nèi)容除包含Intellisurvey評估還包含了空壓機后處理設(shè)備，由于空壓機所形成的壓縮空氣必定要經(jīng)過處理設(shè)備進行凈化處理以后，才可以輸送至用氣端，在此情況下，后處理設(shè)備是不是存在浪費和泄漏問題，會對運行形成直接影響，如經(jīng)過評估后發(fā)現(xiàn)后處理壓降會增大或是泄漏問題，須及時采取科學(xué)合理的方法來處理。

3、 空氣系統(tǒng)的全面評估

這種評估方式主要是在供氣端評估的前提下，還須結(jié)合用氣端評估來實施，經(jīng)過系統(tǒng)的全面評估后為壓空用戶呈現(xiàn)全企業(yè)空氣管路泄漏及管路的設(shè)計是否合理規(guī)范等信息，同時，還可為用戶提供有效解決空氣系統(tǒng)問題的對策和方案。

五、結(jié)語：

隨著時代的快速發(fā)展，人們對能源的需求不斷增高，我國能源出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，而空壓機工程項目存在一定的節(jié)能空間，工程設(shè)計或改造時采用空壓機的多種節(jié)能利用技術(shù)與我國現(xiàn)階段節(jié)能降耗的總體發(fā)展戰(zhàn)略相符，在為企業(yè)獲得經(jīng)濟效益的同時還取得了社會效益。

參考文獻：

[1]相宇，茍義昌.空壓機智能節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與淺析[J].化工管理，2018（31）：144-145.

[2]王蒙，張智勇.空壓機的變頻節(jié)能改造措施研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（11）：74-75.

[3]成強，周靜.雙級壓縮技術(shù)在節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2018（04）：252-254.

[4]宋君君.PLC和變頻器在空壓機節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（08）：169.

[5]白德龍，陳韻竹，陳江華.試析空壓機節(jié)能方法[J].無線互聯(lián)科技，2016（18）：98-99.