空氣壓縮機(jī)是一種利用電動(dòng)機(jī)將氣體在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。

 

在各種行業(yè)中它擔(dān)負(fù)著為工廠中所有氣動(dòng)元件，各種氣動(dòng)閥門提供氣源的職責(zé)?？諌簷C(jī)的能源消耗最大的一塊是電能的消耗，它占到總消耗的77%，其次是維護(hù)費(fèi)用，占到總消耗的18%，而設(shè)備投資只占到總成本的5%。

 

空壓機(jī)的電耗是十分驚人的。一臺(tái)空壓機(jī)，少則幾萬(wàn)元，多則上百萬(wàn)，但購(gòu)置成本只有5%的比例，可見其電耗數(shù)字的龐大。因此找到空壓機(jī)耗能的原因，有針對(duì)性的解決，才能進(jìn)行能效的提高。

空壓機(jī)耗能的主要方面

控制方式：

由于空壓機(jī)不排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以，選型時(shí)只能按最大需求來(lái)確定電機(jī)容量，造成空壓機(jī)系統(tǒng)余量一般偏大。傳統(tǒng)空壓機(jī)都采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)，但工頻啟動(dòng)時(shí)電流仍然能達(dá)到額定電流的2～3倍，沖擊大，會(huì)影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

且大多數(shù)空壓機(jī)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空壓機(jī)的電機(jī)本身不能根據(jù)壓力需求的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速，使電機(jī)輸出功率與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際壓力需求量相匹配，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候仍然要空載運(yùn)行，造成巨大的電能浪費(fèi)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，空壓機(jī)占大型工業(yè)設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵、鍋爐等）幾乎所有的耗電量的15%。加、卸載供氣控制方式存在的問(wèn)題 ；通過(guò)耗能分析知道加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin～Pmax之間來(lái)回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下， Pmin、Pmax之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。

 

而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話，則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。

 

由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)所浪費(fèi)的能量主要在2個(gè)部分：

 

（1）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量 在壓力達(dá)到Pmin后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升（直到Pmax）。這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。

 

（2）卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量 通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到Pmax時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。

 

氣體泄漏：

 

空壓機(jī)所消耗的電能僅有10%轉(zhuǎn)化成壓縮空氣，剩下的90%轉(zhuǎn)化為熱能，由此可見，壓縮空氣比電費(fèi)還要貴十倍，但是往往我們都忽略了這一點(diǎn)。在大多數(shù)的工廠，到處都能聽到漏氣的聲音，但是根本沒有人理會(huì)，這種泄漏，不僅使噪聲增加，更為關(guān)鍵的是泄漏造成能源浪費(fèi)，導(dǎo)致出風(fēng)量降低，成本增加。針大的眼，斗大的風(fēng)。由于泄漏，特別是管道泄漏，如果把泄漏問(wèn)題解決了，就節(jié)省了大量的能源。

 

綜合分析主要的耗能原因，可以采取以下節(jié)能措施：

 

(1)控制方式的改變：

 

根據(jù)空壓機(jī)運(yùn)行特性知： Q1 / Q2 = n1 / n2； H1 / H2 =（ n1 / n2）2 ；P1 / P2 =（ n1 / n2）3 ；（式中 Q―空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量； H―管網(wǎng)壓力； P―電機(jī)消耗功率； n―空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。）

 

由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%，則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機(jī)消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。

 

經(jīng)過(guò)上述分析，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣。通過(guò)壓力變送器采集實(shí)際壓力P送給PID智能調(diào)速器，與壓力設(shè)定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。

 

采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來(lái)的壓力儲(chǔ)氣罐上加裝一個(gè)壓力傳感器，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電信號(hào)，送到變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將信號(hào)與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，變頻器根據(jù)該信號(hào)輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。

 

變頻節(jié)能表現(xiàn)在：

 

（1）變頻器通過(guò)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整氣體流量，使電機(jī)的輸出功率與流量需求成正比，保持電機(jī)高效率工作，功率因數(shù)高，無(wú)功損耗小，節(jié)電效果明顯；

 

（2）按嚴(yán)格的EMS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得V&T變頻器諧波失真和電機(jī)的電能損耗最小化；

 

（3）自動(dòng)快速休眠使得空載時(shí)間變短，電機(jī)完全停止，最大程度節(jié)能。無(wú)沖擊啟動(dòng)及低頻大轉(zhuǎn)矩特性保證變頻器隨時(shí)帶載起停。

 

(2)氣體泄漏的防治：

 

壓縮空氣到底利用率是多少？據(jù)測(cè)算，壓縮空氣能夠愉送出去的只有50%，而30%是泄漏，還有15%是人為需求，其他的5%是操作問(wèn)題。在上組數(shù)字中，泄露占30%，這是我們能夠設(shè)法進(jìn)行控制的部分。

 

空壓機(jī)的泄漏存在于整個(gè)系統(tǒng)，包括主機(jī)、儲(chǔ)氣罐、后處理、管道、用戶等。經(jīng)測(cè)算，一個(gè)只有3毫米的小孔，每月的泄露損失就能達(dá)到2000多元.但是，在整個(gè)系統(tǒng)中絕不會(huì)只有一個(gè)這樣的泄漏點(diǎn)，而是無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)法察覺的泄漏點(diǎn)組成的。

 

而這樣的泄漏點(diǎn)所造成的損失是無(wú)法估量的。常見的泄漏點(diǎn)主要有管道、接頭、法蘭、軟管、排污閥、分支管路等。大的泄漏用聲音判斷就能夠察覺出來(lái)，但是對(duì)于小的泄漏用耳朵和眼睛就不行了。目前的測(cè)漏方法主要是電子超聲波測(cè)漏，用超聲波測(cè)漏時(shí)，一般能夠發(fā)現(xiàn)上百個(gè)泄漏點(diǎn).發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)之后，治漏的主要辦法就是密封，可用膠質(zhì)材料堵漏。連接部分泄露比較明顯的也應(yīng)該重新組裝，添加密封材料。

 

治漏效果是根據(jù)空壓機(jī)的大小，每年可節(jié)約成本少則幾十萬(wàn)元，多則上百萬(wàn)元。此外可以裝備無(wú)損閥裝置，這些配件采用電子控制，體積較小，自動(dòng)化程度高，成本較低，可有效地排泄冷凝水，自身泄漏幾乎是零，而且規(guī)格和品種也比較多，能夠滿足各種空壓機(jī)的需求。

 

空壓機(jī)的節(jié)能措施有多種，分析主要的耗能原因，利用PID控制技術(shù)、防泄漏方法來(lái)實(shí)現(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能運(yùn)行的目的，并由此提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。