浅谈空压站的节能降耗

浅谈空压站的节能降耗

刘劲松

深圳市奥宇低碳技术股份有限公司  广东省深圳市  518000

摘要：空压站是压缩空气站的简称，它是由空气压缩机、储气罐、空气处理净化设备、冷干机组成的工业环保动力源，为工业生产提供无污染的清洁动力能源，具有工作环境适应性强、携带方便和危险系数低等优点，被广泛应用到机械、电子、纺织和建材等多个行业当中。在空压站的运行过程中，会难以避免的出现能源浪费问题，为了实现空压站的长远发展，就需要针对空压站的能耗高问题制定针对性的策略，降低空压站的能耗，提高能源的利用效率。

    关键词：空压站；能源浪费；自动化监控；节能降耗

    引言：

随着我国的工业生产结构调整，清洁能源所占比重不断上升，空压站的作用也日益突显，特别是在工业发电中，空压站将空气进行压缩，将原动机的机械能转化为了气体压力能，满足了设备运行和生产的需求，同时也降低了工业生产造成的污染。但空压站还存在着空压机选型不当、设备控制方式滞后、管道压流损耗和压缩气体泄漏等问题，需要严格规范设备选型流程、对变频节能进行改造，建立起自动化节能监控系统，对管道配置进行优化，全面降低空压站的能耗，提高能源的利用效率。

    1.空压站节能降耗的必要性

空压站作为工业生产中的重要设施，发挥着提供清洁能源的重要作用，且随着工业结构的调整和技术的革新，空压站的应用范围也会不断扩大。由于我国的工业发展历程较短，技术水平有限，在工业发展初期的空压机选型方面存在着严重的疏漏，资源浪费的问题十分严重。特别是在能源危机突显和环境污染加剧的背景下，空压机的节能减排工作愈发受到重视。

对于企业而言，空压机的运营成本主要包括设备购置费用、设备维护费用和电费三大部分，根据相关调查可以得知，空压机的一次性成本和维护费用仅占20%左右，电费高达80%，对空压机进行节能降耗可以有效的促进我国节能减排战略的落实[1]。

2.空压站运行过程中存在的问题

空压站的应用范围较广，在工业生产中有着重要的地位，对空压站存在的问题进行深入研究，有利于今后对空压站进行节能降耗处理，提高能源的利用效率。当前空压站存在以下几点问题：

2.1 空压机选型不当

空压机种类繁多，各行各业所使用的空压机型号不一，对空压机的性能要求也各不相同，部分企业在选购空压机时过分考虑设备的一次投资而把性能指标和能耗指标放到了次要位置，导致最终设备选型不当，可能存在设备排气压力与排气量过大，和实际使用不匹配，造成较大余量，降低了设备的运行效率存在较大的资源浪费情况。

2.2 设备控制方式滞后

传统的空压站一般采用人工值守控制，空压机的启动和停车需要根据生产需求随时调整，根据生产调度需求，工人对空压机进行相应的启动和停车操作。为了避免空压机的频繁启停，我国的空压机供气控制方式大部分采用加载和卸载的控制方式，该控制方式下空压机一般以 3 种状态交替运行: 当设备供气量小于或等于末端用气量时，设备排气出口端压力小于空压机内部压力，设备满载运行; 当设备供气量大于末端用气量时，设备排气出口端压力大于空压机内部压力，设备进入卸载运行，关闭空气入口阀，以降低供气端压力; 当设备供气量逐渐低于末端用气量时，设备再次切换至加载运行[2]。

2.3 管道压力损耗、压缩气体泄漏和余热浪费等问题

空压机排气到达末端前需经过冷却器、干燥机、过滤器、控制阀以及传输管道等，在传输过程中由于管道的管径、管头和管长等设计不合理会使排气压力受损，排气压力每损耗 1 × 105 Pa，对应的电能将多损耗 7.5% ，因此对管网进行优化可以进一步减少空压站系统耗能。

压缩气体泄漏是空压站的一大隐患，空压站设备工作环境复杂，设备检修保养工作量大，空压站管网存在孔洞、密封片老化或松动等问题，如不及时维修会使管网压缩气体泄漏加剧，增加空压站的能效损耗，据统计空压站的压缩气体泄漏量约占压缩气体总产量的 20% ～ 25% ，其损耗量惊人，减少压缩气体泄漏也是提高空压站节能效率的重要手段[3]。

3.空压站节能降耗的具体措施

3.1 规范设备选型

企业在选购空压机的时候要综合考虑以下因素：（1）准确了解所选购空压机的容量、额定功率、排气压力、排气量以及耗气量等参数，将其作为选购空压机的参数依据。（2）从企业整体规划出发，结合企业自身实际情况，充分考虑空压机的耗气量随季节以及企业自身生产规律的变化情况，对其进行尽可能详细准确的评估，以制订企业的中长期供气量计划。（3）在耗气量变化不大的情况下，不必为了方便备用零件选型以及设备维修而选择相同容量、型号的空压机，根据生产需求选择不同容量的空压机合理配合使用，不仅可以满足企业的供气需求还可以减少设备的空载率，大大降低设备闲置或空载运行带来的能耗[4]。

3.2 变频节能改造

变频节能改造是在空压机的电动机与电源之间加装变频调节器，选择满足设备工作需求的最小压力作为给定压力，设备输出压力通过压力传感器传给具有 PID 调节功能的变频调节器，变频调节器将输出端压力与给定压力进行对比，并将 PID 调节后的结果通过变频调节器传输给电动机，以控制电动机转速来改变设备的供气量达到调节空压机输出端气压的目的。在管网压力上下波动时，通过变频器调节空压机转速的快慢来达到控制空压机气体输出量，匹配排气量与用气量和稳定管网压力的目的，满足生产需求

[5]。

3.3 建立自动化节能监控系统

自动化节能控制系统以计算机技术为基础，通过 PLC 集成控制系统实现空压站多台空压机的自动化节能优化控制。传统的生产中，在用气量很大并且用气负荷波动较大的场合，使用单台大容量空压机难以满足负荷的用气需求时，常常需要使用多台小容量的空压机或者使用大容量空压机与小容量空压机联合运行。而在实际生产中，传统的做法是将多台空压机同时启动，通过加载和卸载的控制方式来维持供气量与用气量的平衡。由于用气端负荷波段较为频繁，为了维持气压平衡，需要频繁地对空压机进行加载、卸载控制操作，频繁地切换空压机的控制模式，大大增加了设备耗电量，造成了较严重的资源浪费。采用基于 PLC 集成控制技术的多机组自动化节能控制系统，可以实时监控空压机末端负荷用气量，合理分配各台空压机的供气量，再通过变频技术控制各台空压机的转速，以达到所需的供气量。

3.4 优化管道配置、减少磨损与泄漏

早期空压站输气管道架设混乱，主要表现在主次管道区分不明，不必要的弯头、弯管数量过多和管道铺设距离配置不合理等方面。对输气管道进行优化配置，合理设计管道铺设结构，缩短输送距离，减少不必要的弯头和弯管，尽量少装阀门。此外还要对管体进行防腐、防锈、抛光和除垢处理，减少压缩空气在管道内的压力损耗，提高管道的输送质量。

4.结束语

空压站作为工业生产中的重要设施，发挥着提供清洁能源的重要作用，且随着工业结构的调整和技术的革新，空压站的应用范围也会不断扩大。需要根据企业发展状况选择型号适当的压缩机，建立起自动化节能管理系统，对管道进行优化设计，降低能耗。

参考文献：

[1] 刘成红,吕森,张静波.浅谈钢铁行业空压站节能的发展趋势[J].中国设备工程.2022.(11):214-216.

[2] 黄晓冠,刘建华,夏志刚,龚高成.一种空压站集控及变频节能改造方案[J]. 电子测试.2021.(08):94-96.

[3] 柴梅,辛苗苗,张延迟.空压站节能研究综述[J].电气自动化.2019.41(03):1-3+15.

[4] 刘玉亭,王纪成.空压站节能管控系统开发研究[J].现代制造技术与装备.2019.(04):35-36+39.

[5] 吴海忠.空压站节能改造方案选择与分析[J].设备管理与维修.2019.(07):195-197.