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助力碳中和——空压机节能

信息来源:www.wfjckyj.com | 发布时间:2022年06月17日
是空压机节能?还是空压站节能?空压站,包括产、输、用三端。空压站节能,就是对三端做节能,而不只是产气端,即不只是空压机节能。单机节能的空压机在压缩空气系统中往往不一定能发挥出应有的效率。于是,行业开始思考压缩空气站能效问题,可是空压站节能要怎么做?


1.空压站产输用三端分别有哪些浪费?

▍产气端

一个3台空压机以上的站房,主要存在着管网高压浪费和设备性能浪费。

造成管网高压浪费的根源在于:空压机的配置及运行以保压为目的,供给压力一般都留有按全余量。

由于管道压力损耗不确定,设备启动存在流量高峰等原因,管网压力有时比末端要求压力设置得高出1-2bar。而管网压力每提高1bar,空压机的能耗提高百分之7-10,造成能源浪费。

另外,生产线正常生产的时候,需要开3台机满足用气需求,而在交接班、休息、用餐期间,用气需求明显减少,管网压力上升,管理员往往无法去站房调节,出现高压浪费。

还有按醉大压降值设置设备加卸载压力,用气波动时设备调节不合理等,都会造成管网高压,导致设备加载功率高、用气量增加,这也是产生浪费的原因。

造成设备性能浪费的根源在于:设备的控制、运维、参数设置依靠管理员经验,用气工况复杂多变,增加了参数设置的难度。

由于设备的加卸载压力设置不合理,导致多台设备同启同停,所有出现空压机加载率低于百分之80的站房,大部分都是这个原因。

生产线用气波动较大,设备各项参数设置不合理,导致工频机卸载,变频机低频运行,离心机放空,导致设备性能没有被充分调度,据数据统计,空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的百分之30-50,能源白白浪费。

并且,如果站房通风不畅,造成负压,进气量会减少,如果设备的维护保养做得不到位,空滤积灰,也会造成进气量减少,相应的产气量也会减少。

▍输气端

在大多数的工厂,到处都能听到管道漏气的声音。在气体输送的过程中,管道漏气是造成浪费的罪魁祸首,例如7bar的气体,1毫米的小孔,每年漏掉的气,损失达3276元。

每年损失:0.0742*60*24*365*0.12(用电单耗)*0.7元=3276元


而因为管道摩擦、拐弯、管道变径等设计不合理而造成的气体压力下降,属于隐形浪费,不通过压力变送器等仪器仪表的监测,根本不知道浪费有多严重。

▍用气端

工厂没有对供气压力进行分级规划,不同用气点压力需求不一样,但高低压混用,有时为了少数几台压力要求高的设备,整个调高供气的压力,在能源使用配置上机不合理。

原本是间歇性的工艺却一直在连续用气;下班后工人用压缩空气吹头发、身上的灰尘,用气成本意识薄弱。这些用气端的浪费,日积月累下来,造成的损失惊人。

以上,只是列出了空压站产输用三端部分浪费现象。空压机在行业内被称为“电老虎”,在工业生产中空压站的耗电量约占工厂耗电量的百分之10-20,部分用气大厂甚至高达百分之35。把上面这些浪费问题解决,省下来的就是真金白银。


2.怎么解决三端浪费

我们分析空压站浪费现象是分产输用三端进行的,但解决浪费的第壹步,是将空压站看作一个整体。为什么?

以上浪费现象是根据经验总结出来的,具体到一个客户的空压站,到底存在哪些浪费?分别浪费了多少?是不清楚的,因为没有数据可供分析。将空压站视为一个整体,安装电表、压力变送器、流量计、露点仪等测量仪器仪表及传感器,采集数据,分析数据,找出产输用三端浪费分别在哪里,这是解决浪费的第壹步。

第贰步

找出浪费在哪里以后,剩下的就是节能改造了。

▍用气端节能改造

1.调整用气设备压力匹配

权面评估生产用气的压力需求,在保证生产的情况下实现按需供气,减少甚至消除冗余供应,降低空压机排气压力和管网压力。

2.调整不合理用气行为

据权威数据,空压机的电能利用率仅为百分之10左右,有百分之90左右转换为热能损失掉了。我们需要反复给员工宣贯用气成本问题,坚决杜绝用压缩空气做常规清扫工作。每一立方气,都要用在该用的地方。

▍输气端节能改造

1、治理泄漏

权面检查所有的输送管网及用气点,特别是接头、阀门等处,及时处理泄漏点。

容易泄漏的地点:

(1、管道接头、快插接头

(2、压力调节器(FRL)

(3、经常打开的冷凝水排放阀

(4、破损的软管,破裂的管道。

厂型:

(1)、新建系统(少于1年)或小型工厂,泄漏率控制在百分之5到百分之7之间

(2)、对于2~5年的系统或中型工厂,泄漏率在百分之7到百分之10之间

(3)、对于超过10年的系统或大型工厂,泄漏率在百分之10到百分之12之间

在实践中,有三种方法常被用来定量评估压缩空气的泄漏量,它们分别是:

(1).储气容积测定法

(2).压缩机运行测定法

(3).超声波泄漏检查法

举个例子,一个空气系统,其储气总容积(包括储气罐和管路等)为6 m3,泄漏的压缩空气导致3分钟内储气罐压力从7bar下降到6bar,那么泄漏量为:Q=2 m /min,在3分钟内共计泄漏了6 m的空气。

再举个例子,一个空气系统中只有一台10m/min的压缩机在运行,压力设定点是7bar~8bar,平均加载运行时间1.5分钟,卸载运行时间1分钟,那么泄漏量为:Q=6 m/min,在3分钟内共计泄漏了18 m的空气。

2、压降治理

通过管路分段设立压力表检测压力,详细检查各段压降,有问题的管网段及时检查维护。一般空压机出口到用气点,压降不超过百分之10即0.7bar,冷干过滤段的压降一般0.2bar。工厂尽量布置环型管网,平衡各点用气压力。

3、更换气动元件:

常见品牌有:SMC FESTO PARKER CKD


▍产气端节能改造

1.做好设备维护、清洁

增加空压机散热效果,水冷、空冷等换热器的交换效果,保持油质、空滤清洁。

2.空压机余热回收

回收空压机油系热量制备热水,用于其他工艺或辅助生活设施。

3.干燥系统改造或更换

新型干燥装备用空压风余热对压缩空气进行干燥脱水,节能率超过百分之80。

第三步

产气端节能改造的核心——智能控制

传统空压机的控制是通过设定上下限压力值,先根据生产设备的醉低压力要求,结合管道醉大压降设定空压机输出压力的下限,也就是空压机开始加载的压力;再在醉低压力上加1bar左右,作为空压机输出压力的上限,即开始卸载的压力。空压机的输出工作压力在上下限之间波动。

如果有多台空压机同时运行,每台空压机的输出压力都将随着管网的压力波动在上下限间波动,造成层叠式压力带。

解决这个问题思路也就是空压站节能的第三步。


不再根据一个“写死的”固定逻辑去控制设备,而是根据空压站实时变化的特性灵活去控制设备启停运行。通过强大的AI算法计算出流量变化的特性,建立工厂流量变化模型,实时预测用气端用气特征,并实时计算压降情况,同步计算出单台设备的实际排气量及设备运行组合。

将空压站产、输、用三端,由原来的未知数X变成具体的数字,就能在产气端生成醉佳的控制策略,既满足用气需求,又能实现能效醉优。

这种控制方式醉大的优势是不再通过给定固定的余量来保障稳定供气,而是通过控制的及时性来确保稳压供气。而准确实时的控制能力,需要依靠强大的AI能力,算得对且算得快,以万变应万变,才能珍正避免出现“压力不够了开一台,压力高了就关一台”的现象。

如果只做空压机单机节能,只占压缩空气系统节能中很小的一部分,节能空间就非常小,而压缩空气站是根据用户用气量的大小,匹配空压机和气体净化设备运行数量,节能空间更大,更容易让用户去接受。”

空压站节能的本质就是按需供气。需要多少就给多少,什么时候需要多少就能什么时候给多少。

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