能2009年第9期ENERGY CONSERVATTON(總第326期)空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造白玉仙,馬美玲2(1.大連海洋漁業(yè)集國(guó)公司動(dòng)力公司,遼寧大連116001;2.遼寧大學(xué)輕型產(chǎn)業(yè)學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110036)摘要:介紹某鑄連廠在空壓機(jī)組節(jié)能改造方面的綜合措施,通過(guò)變頻控制和余熱回收,降低了企業(yè)空壓機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗,有利于提高其經(jīng)濟(jì)性關(guān)鍵詞:空壓機(jī);節(jié)能;變頻控制;余熱回收中圖分類號(hào):TB652文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004-7948(2009)09-0052-03引言采用壓縮機(jī)間歇運(yùn)行或空載運(yùn)行?？諌簷C(jī)間歇運(yùn)行空壓機(jī)是指壓縮介質(zhì)為空氣的壓縮機(jī),它廣泛會(huì)使壓縮機(jī)頻繁起停,增大了電能損耗?？蛰d運(yùn)行地應(yīng)用于機(jī)械礦山、化工、石油、交通運(yùn)輸、建筑、航時(shí),空壓機(jī)的耗電量依然高達(dá)負(fù)載運(yùn)行的30%海等行業(yè)。由于設(shè)計(jì)制造技術(shù)落后,運(yùn)行管理水平50%,此時(shí)的電能造成浪費(fèi);另外空載起動(dòng)電流也是低,控制方式不當(dāng)?shù)仍?導(dǎo)致我國(guó)企業(yè)大部分空壓額定電流的5~7倍。除此以外,這兩種調(diào)節(jié)方式還機(jī)的能源利用率相對(duì)較低。目前空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能一有不少共同的缺點(diǎn)般采用的方法有智能集中控制、電機(jī)變頻、無(wú)功補(bǔ)償在空氣壓縮機(jī)氣缸容積不能改變的條件下,只節(jié)能、余熱回收利用以及加強(qiáng)日常管理和維護(hù)等。有調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變排氣量?？諝鈮嚎s機(jī)是某鑄造廠現(xiàn)有空氣壓縮機(jī)6臺(tái),均為英格索蘭恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,壓縮機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比;噴油螺桿壓縮機(jī)。空壓站采用中央控制系統(tǒng)、ON′在壓縮機(jī)總排氣量大于風(fēng)動(dòng)工具用氣量時(shí),通過(guò)降OFF控制的運(yùn)行方式。在該控制方式下,排氣量與低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供風(fēng)壓力,是達(dá)到壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)用氣量的關(guān)系決定機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),在機(jī)組內(nèi)部壓力運(yùn)行的有效方法。它能在一定范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行能量檢測(cè)開(kāi)關(guān)的控制下,采用間歇式供氣方式。由于缺調(diào)節(jié),滿足空壓機(jī)輕載時(shí)的運(yùn)行需要,使制風(fēng)量與實(shí)少變頻設(shè)備,且每臺(tái)空壓機(jī)的流量為20m3/min左際用風(fēng)量相匹配。右,因此在空負(fù)載的切換過(guò)程中氣體的壓力波動(dòng)很變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是通過(guò)風(fēng)壓傳感器檢測(cè)到空大。該企業(yè)通常通過(guò)減小其中3臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)氣閥門壓機(jī)的供氣管網(wǎng)風(fēng)壓后,傳給PID調(diào)節(jié)器,當(dāng)變頻開(kāi)度的方式來(lái)降低壓縮空氣的壓力波動(dòng),即采用節(jié)器接收到運(yùn)行開(kāi)始指令,變頻器按PID調(diào)節(jié)控制方流控制的運(yùn)行方式,因此造成了能源的浪費(fèi)。式對(duì)給定信號(hào)與端子臺(tái)上的反饋信號(hào)比較后自動(dòng)控另外在目前的運(yùn)行狀態(tài)下,空壓機(jī)排出的大量制輸出頻率,如圖1所示。熱量都是通過(guò)風(fēng)冷直接排放到大氣中,沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的回收或利用造成了這部分能量(由電能轉(zhuǎn)化給定信號(hào)而來(lái))浪費(fèi)鑒于以上問(wèn)題,該企業(yè)選用了電機(jī)變頻和余熱饋信號(hào)回收利用技術(shù)對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造,改造后空壓機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果明顯。△=給定信號(hào)-反饋信號(hào)1節(jié)能原理分析0:負(fù)作用,當(dāng)△>0時(shí)頻率上升;當(dāng)Δ<0時(shí)頻率下降1.1變頻控制原理1:正作用,當(dāng)Δ>0時(shí),頻率下降;當(dāng)Δ<0時(shí)頻率上升。圖1信號(hào)傳輸圖空氣壓縮機(jī)氣量的供求關(guān)系主要表現(xiàn)為排氣壓力的變化,當(dāng)排氣量正好滿足生產(chǎn)用氣量要求時(shí)儲(chǔ)當(dāng)傳感器檢測(cè)到的壓力大于設(shè)定壓力時(shí),PID氣壓力保持不變。在生產(chǎn)中由于用風(fēng)量不均衡,空調(diào)凵中國(guó)煤化工器輸出頻率降低壓機(jī)供風(fēng)量一般大于實(shí)際用風(fēng)量,為保持儲(chǔ)氣壓力空CNMHG當(dāng)傳感器檢測(cè)到的不變,就必須要釆用調(diào)節(jié)方式。壓力小于設(shè)定壓力時(shí),PD調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)增強(qiáng),使目前,壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)方式最為常見(jiàn)的就是變頻器輸出頻率增大,空壓機(jī)轉(zhuǎn)速也增大輸出風(fēng)壓200年第9期節(jié)能(總第326期)ENERGY CONSERVATION53也就增大,從而達(dá)到自動(dòng)控制風(fēng)壓的目的。行改造。改造后空壓機(jī)的變頻控制系統(tǒng)包括變頻1.2余熱回收原理器、可編程控制器、變頻柜、電抗器、壓力變送器震對(duì)于空壓機(jī)來(lái)說(shuō),其輸入能源的80%左右將轉(zhuǎn)蕩傳感器、接觸器、空氣開(kāi)關(guān)、電纜電流表、電壓表、化為熱能,如果根據(jù)相應(yīng)類型壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理,按鈕、互感器等?；赑LC的變頻控制系統(tǒng)原理如適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改造,將其熱量回收,就可以變廢為寶,圖3所示。將原本排入環(huán)境的熱量收集利用,減少用于其他用壓力變送途加熱的燃料消耗量。熱回收原理如圖2所示。壓機(jī)的電能熱消耗電機(jī)可通過(guò)油可通過(guò)后壓縮機(jī)輻保留在壓空壓機(jī)散熱冷器回收冷器冋收射到環(huán)境空氣中9%的熱量72%的熱量13%中的熱量2%的熱量4%圖3基于PLC的空壓機(jī)變頻控制系統(tǒng)圖可回收的熱量94%PLC由觸摸屏、電源CPU、模擬量輸出模塊、開(kāi)圖2熱回收量圖關(guān)量輸人/輸出模塊等組成。其中采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的氣體壓縮過(guò)程可看作絕熱壓縮過(guò)程,電氣部分的控制,其控制包括起動(dòng)、運(yùn)行、停止、切其溫度關(guān)系按式(1)計(jì)算:換、報(bào)警及故障自診斷(1)起動(dòng)。兩臺(tái)電機(jī)M、M2,可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)T(1)關(guān)選擇變頻/工頻起動(dòng)式中:T2一壓縮后空氣的絕對(duì)溫度,K;T1一壓(2)運(yùn)行。正常情況,電機(jī)M1處于變頻調(diào)速狀縮前空氣的絕對(duì)溫度,K;P2壓縮后空氣的絕對(duì)壓態(tài),電機(jī)M2處于停機(jī)狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)壓力變送器檢測(cè)力,Pa;P1-壓縮前空氣的絕對(duì)壓力,Pa;k-絕熱指管網(wǎng)出口壓力,并與給定值比較,經(jīng)PD指令運(yùn)算數(shù),對(duì)于空氣,取14。得到頻率信號(hào),調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到所需壓力。壓縮后對(duì)空氣的冷卻過(guò)程為定壓冷卻,其散熱(3)停止。按下停止按鈕,PLC控制所有的接量按式(2)計(jì)算:觸器斷開(kāi),變頻器停止工作。Q=pVc (t2-to)(2)(4)切換。實(shí)現(xiàn)M1、M2工頻和變頻相互切換。式中:Q一壓縮空氣冷卻過(guò)程中的散熱量,J2.2余熱利用改造方案p-吸人空氣的密度kg/m3;基于余熱回收的原理,該企業(yè)通過(guò)在空壓機(jī)的空氣的體積,m3;油路中增加換熱器及相應(yīng)的控制裝置,將全部或部cp一空氣的定壓比熱容,取10053/(kg分原本由油冷卻器排風(fēng)扇帶走的熱量收集起來(lái),對(duì)℃)企業(yè)的浴池鍋爐給水進(jìn)行加熱,從而減少了原先加t2-冷卻前空氣的溫度,2=T2-273,℃;熱所需的能源。冷卻器進(jìn)口油溫大概為85b-冷卻后空氣的溫度,即空壓機(jī)的排氣溫100℃,通過(guò)安裝相應(yīng)的換熱器使用逆流換熱和合度,一般比環(huán)境溫度高10℃。適的油溫和水溫控制措施,將出口水溫提高到65~該鑄造廠的空壓機(jī)功率為10kw,自由排氣量80℃,同時(shí)保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。具體的熱回收為20m/min,排氣壓力為80×10Pa,以此空壓機(jī)系統(tǒng)流程如圖4所示。為例,計(jì)算其散熱量。取環(huán)境溫度20℃,壓力9810Pa,將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上述公式,可計(jì)算得該機(jī)軟水箱器的冷卻散熱量為92.86kW,同時(shí)可得壓縮空氣冷卻前的溫度2高達(dá)261℃。可以看出空壓機(jī)的冷中國(guó)煤化工卻散熱量大,而且溫度高,完全可以回收利用。2改造方案CNMH2.I變頻改造方案圖4熱回收系統(tǒng)簡(jiǎn)圖經(jīng)空壓機(jī)變頻節(jié)能原理分析,對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)節(jié)2009年第9期ENERGY CONSERVATION(總第326期)由圖4可知,軟水從水箱中由泵抽出打入空壓4結(jié)論機(jī)的熱回收裝置中,在油冷卻器管道上裝探頭探測(cè)空壓機(jī)變頻調(diào)速使電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)降油溫的同時(shí)控制冷卻排風(fēng)扇的變頻器,從而在滿足低了起動(dòng)電流,且起動(dòng)平滑,無(wú)機(jī)械沖擊,因而延長(zhǎng)空壓機(jī)能承受正常油溫的前提下,通過(guò)油溫探頭降了機(jī)械設(shè)備的壽命;對(duì)電網(wǎng)的影響也減小輸氣壓力低排風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,讓熱交換器聚熱,用循環(huán)的軟水來(lái)帶穩(wěn)定,調(diào)整可靠性高,主要是節(jié)能效果明顯,節(jié)電量走熱交換器熱量,從而使軟水水溫升高,再通過(guò)水泵大。同時(shí)進(jìn)行的熱能回收系統(tǒng)是一項(xiàng)幾乎無(wú)需能耗打入軟水箱中。的節(jié)能方式,因而也是清潔、環(huán)保的節(jié)能方式,相對(duì)3改造后節(jié)能效果于燃油燃?xì)鉄崴O(shè)備可做到零排放,相對(duì)于電熱水進(jìn)行變頻控制后,空壓機(jī)的年運(yùn)行時(shí)間為設(shè)備和熱泵做到零消耗。6000h,加載時(shí)間為20s,卸載時(shí)間為15s,加載電流該廠對(duì)其空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)變頻和余熱回收為190A,卸載電流為90A。在測(cè)試了一段時(shí)間后,節(jié)能改造,節(jié)能效果顯著,回收期短,技術(shù)上可行,挖該廠空壓機(jī)變頻改造后的節(jié)電率在30%以上。按掘企業(yè)的空壓機(jī)節(jié)能潛力,使用價(jià)值高。30%計(jì),其年節(jié)電量為6000×110×30%=198萬(wàn)參考文獻(xiàn)kWh,所以6臺(tái)空壓機(jī)的年節(jié)電量為6×19.8〓[1]歐陽(yáng)焰嘯關(guān)于空壓機(jī)節(jié)能方法的探索[J環(huán)境保護(hù),118.8萬(wàn)kWh2009,(5):58-60進(jìn)行余熱回收后。該廠的6臺(tái)空壓機(jī)若同時(shí)運(yùn)[2]李文華李蕊蕊,張益祥改善空壓機(jī)運(yùn)行的節(jié)能技術(shù)行,冷卻散熱量將為557.172kW。如果將這部分熱[J].煤礦機(jī)械,2007,28(8):173-174.量用于加熱浴池鍋爐給水,年運(yùn)行時(shí)間為6000h,熱[3]洪天星空壓機(jī)的變頻調(diào)節(jié)技術(shù)[J]壓縮機(jī)技術(shù),2006,水鍋爐效率70%,換熱器熱效率按80%計(jì)算,則年節(jié)標(biāo)煤量為557.172×6000×0.0001229×0.7/0.8[4]季翔.空壓機(jī)集中控制系統(tǒng)的研制[].鐵道車輛,200359.5t,年節(jié)約原煤量為359.5/0.714341(7):30-32503.29t[5]朱立民,閔圣愷噴油螺桿空壓機(jī)熱回收節(jié)能實(shí)踐[J以上兩項(xiàng)節(jié)能改造,該鑄造廠年節(jié)能量為840電力通用機(jī)械,2009,(2):79-8噸標(biāo)煤,年節(jié)能效益為82萬(wàn)元,設(shè)備、安裝等投資合計(jì)為120萬(wàn)元,15a即可收回投資,節(jié)能效益顯著。作者簡(jiǎn)介:白玉仙(1966-),女,山東萊州人,大學(xué),工程師從長(zhǎng)期運(yùn)行狀況來(lái)看,空壓系統(tǒng)的運(yùn)行非常穩(wěn)定,同從事熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱及水電暖動(dòng)力供應(yīng)工作。時(shí)實(shí)施變頻改造后有效降低了空壓機(jī)組的噪音。收稿日期:2009-07-16;修回日期:2009-07-24名刊推薦《節(jié)能》(月刊)郵發(fā)代號(hào):8-150《節(jié)能》雜志創(chuàng)刊于1981年,由遼寧省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所、遼寧省能源研究會(huì)主辦。多年來(lái)秉承專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng),刊物質(zhì)量穩(wěn)定,在能源生產(chǎn)與使用的技術(shù)領(lǐng)域享有較高威望?！豆?jié)能》雜志主要內(nèi)容:深入探討節(jié)能降耗新技術(shù),積極交流一線生產(chǎn)節(jié)能經(jīng)驗(yàn),全面展示節(jié)能新產(chǎn)品、推廣節(jié)能新成果,注重樹(shù)立節(jié)能工作先進(jìn)典型節(jié)能》雜志主要欄目:綜述、研究與探討、專利技術(shù)、熱點(diǎn)技術(shù)、節(jié)能設(shè)備、事故與故障、電力行業(yè)節(jié)能冶金行業(yè)節(jié)能、石化行業(yè)節(jié)能、社會(huì)公共節(jié)能、建筑行業(yè)節(jié)能等?！豆?jié)能》雜志主要讀者:產(chǎn)能企業(yè),耗能企業(yè),技術(shù)開(kāi)發(fā)公司,節(jié)能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)能源管理公司,機(jī)關(guān)、事業(yè)單位,科研單位,高等院校。節(jié)能》雜志刊登廣告,針對(duì)性強(qiáng),有效讀者數(shù)量大,效果明顯。《節(jié)能》雜志2010年全新改版,大16開(kāi),80版,定價(jià)10.00中國(guó)煤化工月15日出版。編輯部全年辦理匯款訂閱業(yè)務(wù),全國(guó)各地郵局均可訂閱(郵發(fā)代匯款地址:沈陽(yáng)市沈河區(qū)青年大街274號(hào)《節(jié)能》雜志社TYHCNMHG編輯部電話:024-23933125聯(lián)系人:佟昕Ftt:www.china-energyconservationcomE-mail:jieneng1981@