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接地氣的空壓機節能方案大匯總—惠州空壓機

2021-06-24 09:30:24

目前,國內大多數使用壓縮空氣系統的企業對壓縮機系統節能并不是很重視,認為壓縮機性能穩定可靠就行,節能是次要的,但是,由于空氣壓縮機配置及運行并不匹配(僅僅以保證正常供氣壓力為目的),供給的壓力跳動大且偏高,泄露大,氣槍噴嘴失效,末端設備不合理用氣等問題普遍存在,這給予了空壓機系統巨大的節能空間。

一、現場典型壓縮空氣系統的構成

該系統由空壓機組,壓縮空氣緩沖罐,壓縮空氣前置過濾器、冷干機機組(吸干機)、后置過濾器(除塵、除水、除油)、控制系統等設備組成。

空壓機將空氣壓縮出來,首先進入緩沖儲氣罐,然后通過前置過濾器對壓縮空氣進行凈化處理,再通過冷干機除去壓縮空氣中的水分,再經過吸附干燥過濾器進一步除去壓縮空氣中的水分,經過后置過濾器對壓縮空氣精密過濾,達到要求后的壓縮空氣送往用氣終端。

空壓機的工作流程:空氣通過進氣過濾器將大氣中的灰塵或大顆粒物進行除塵,由進氣控制閥進入壓縮機主機,當空氣被壓縮到規定的壓力值時,Z小壓力閥開啟,排出壓縮空氣到冷卻器(水冷或風冷)進行冷卻,然后送入到后續緩沖罐設備。

壓縮空氣緩沖罐主要有以下功能:(1)起緩沖作用,首先,緩沖罐可以使輸出氣體流量安穩,延伸后續凈化設備的使用壽命。其次,利用儲氣罐來平衡系統壓力的平穩和減少空壓機的頻繁加載和卸載。(2)起降溫除水作用。壓縮空氣在儲氣罐內溫度快速降落,使大量的水蒸汽液化,從而除去大量的水分和油分,減輕后續凈化設備的工作負荷。

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前置過濾器:作用為濾除大的雜質顆粒,濾除部分油分、雜質,避免對冷干機的損害。

冷干機:作用為冷卻壓縮空氣,凝結壓縮空氣的中水分,通過自動排水閥排出水分,得到較為干燥的空氣。

吸附干燥機:由于冷凍干燥機不能完全去除空氣中水蒸氣,故對空氣要求特別嚴格的場合,需要進一步經過吸附干燥機,將空氣中水分含量控制在要求范圍內,吸附式干燥機是在高溫和高壓下用吸附劑來吸附壓縮空氣中水分達到干燥的目的。

后置過濾器:其過濾精度比前置過濾器要高,一般由3個過濾器組成:除油過濾器、除水過濾器、除塵過濾器。主要是濾除空氣中的雜質、油分、水分、固體顆粒。

二、壓縮空氣系統節能方向及措施

從壓縮空氣的生產流程及設備配置特點,結合后續供氣的要求,壓縮空氣生產的節能方向及措施有:合適的壓縮技術的選擇,壓縮機組群的合理配置和優化運行,壓縮空氣凈化處理設備選擇,配套的熱回收裝置等。

(1) 空氣壓縮技術選擇

在整個系統運行中,電能的消耗主要集中在空氣壓縮機??諝鈮嚎s機本身的能源轉換效率也是重要考慮因素之一。目前,制造業中運用廣泛的為活塞式空氣壓縮機、螺桿式空氣壓縮機、離心式空氣壓縮機。

活塞式空氣壓縮機的工作原理特點和結構型式決定其缺陷:活塞式周期性的往復運動會產生較大的振動和噪音,并因為有傳動部件、易損件較多,維護量大的問題,已逐步被螺桿式空氣壓縮機和離心式壓縮機所取代。

離心式空氣壓縮機主要適用于大流量、用氣平穩的工作狀態,在流量工作狀態下,離心式空氣壓縮機的能源轉換效率相比其它空氣壓縮機優勢明顯。但不適用用氣量小,壓力波動較大的工作環境,并且離心式空氣壓縮機噪音大,可調節性差,同時排氣量的變化容易引起壓縮機的“喘振”,也影響產氣效果。

螺桿式空氣壓縮機使用方便,產氣平穩,維護簡單,在中小排氣量場所被廣泛使用。尤其是變頻控制更加便利。采用變頻技術后,空氣壓縮機可以以Z小的卸載負荷,進行運轉,通過降低電機轉速來降低空氣壓縮機的產氣量,達到用氣管網所需要的低壓力,變頻螺桿式空氣壓縮機的能源利用效能無論在全負荷,部分負荷工況下都有待提高水平。

(2) 空氣壓縮機群的合理配置和優化運行

現有企業對供氣量的需求存在波動情況,可以根據波動氣量測試計算,采用工頻機配置變頻機組組合構成空氣壓縮機群組,其中離心式工頻壓縮機或固定轉速螺桿式空氣壓縮機保持滿負荷運行,效率高。與其組合的變頻螺桿式空氣壓縮機組變頻運行,作為部分負荷的調節,同樣運行效率。

對于空氣壓縮機組群的控制需要采用集中控制器,集中控制器根據后續系統氣量、壓力的需求不同,自主調控壓縮機組群的運行狀態,達到節約運行成本效果。

(3) 壓縮空氣凈化后處理設備

壓縮空氣的干燥設備主要為冷凍式干燥機、吸附式干燥機,在選擇干燥設備時,除了滿足壓縮空氣的品質要求外,還應減少干燥處理設備的壓力損失,減少壓縮空氣的能量消耗。同時,對于吸附式干燥機,應選擇再生耗氣量少的設備,避免壓縮空氣的浪費,造成能量損失。

在某些場合,對壓縮空氣含油量有嚴格要求,為了滿足壓縮空氣的品質,需要前端選擇合適的空氣壓縮機,這樣后續的除油過濾器負荷較小,壓力損失小,能量損失小。

(4) 配套熱量回收裝置

空氣在被壓縮的過程中,壓縮機所消耗的電能有80%-50%被轉換成熱能,目前10%-20%的電能轉換為有效能。熱量回收裝置就是通過能量交換器等手段將空氣壓縮過程中產生的熱量回收利用。這些能量被二次利用,作為可再回收利用能源供給,提高空氣壓縮機運行效率

三、壓縮空氣輸送和節能措施

壓縮空氣輸送的節能措施主要是以下方面:輸送管路系統的合理設計,輸送管路的堵漏,局部增壓技術。

(1)輸送管路系統的合理設計

壓縮空氣輸送管路系統的合理設計可以大大降低輸送管線的阻力損失??諝鈮嚎s機為了達到后續工藝用氣的需求,往往將空氣壓縮機出口壓力提高0.1-0.2MPa,而空氣壓縮機排氣壓力每增加0.1MPa,其能耗將增加3%-10%。因此,降低壓縮空氣輸送管線的阻力損失很關鍵。

輸送管路系統的主要節能措施:一是根據輸送管線內經驗值選擇合理,經濟的管道口徑,避免大口徑浪費,從理論上講小口徑造成管道阻力大,能量損失大,二是空氣壓縮機與用氣區域管道阻力大,降低管網壓降;三是減少管線彎頭數量,采用低壓降的閥門,用氣管路是用環形設計等都可以降低管網壓降,減少能量損失。

(2)輸送管線的堵漏

工廠中壓縮空氣在用氣設備的漏電、閥門、接頭、法蘭,螺紋連接等處的泄漏量通常占供氣量的10%-30%,泄露量直接造成能量損失,故輸送管線的堵漏的主要措施:一是盡可能減少相關焊接數量、閥門數量、法蘭、螺紋連接數量,減少易泄露點的數量;二是采用專業監測設備,技術對壓縮氣體輸送管線、設備進行泄露點監測,預防壓縮空氣輸送系統的跑、冒、漏。

(3)局部增壓技術

在整個用氣系統中,經常存在少數設備需要高壓供氣,常見的做法是提高空氣壓縮機供氣壓力,這樣會造成空氣壓縮機組的負荷增加,能耗增大,同時,提高整個管網壓力,會使管路的泄露量增加。為了解決局部需要高壓力壓縮空氣的需要,可以采用局部增壓的方式。目前有兩種方式:

A、電動增壓技術。利用電力通過機械設備為壓縮空氣增壓。此類電動增壓機通過壓縮機改進而成,其輸出流量大,壓力高,能量轉換效率可達80%,但此類設備缺少控制,易對工廠的電網和氣網造成沖擊,以及對設備本身損壞比較大;

B、氣動增壓技術。通過改變壓縮空氣,利用活塞對空氣進行壓縮,達到增壓的目的,此類增壓器以壓縮空氣為動力,不需要電源,結果簡單,體積小,易于使用,在一些需要少量,局部高壓空氣的場合得到廣泛的推廣,但此類設備能量轉換效率僅僅為20%,也可采用一種高效、大流量壓縮空氣增壓技術,以滿足工業上大流量局部增壓要求。

總之,節約能耗的目的是提高壓縮空氣系統的有效利用率,一系列的選型,壓縮空氣系統的輸送,局部增壓都是為了給末端用戶提供高品質的壓縮空氣,滿足精密加工制造用氣問題。

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