啤酒生產(chǎn)中降低空壓機用電單耗的分析研究

由路 張寧 錢繼躍

摘 要：在啤酒的生產(chǎn)過程中，很多工藝過程需要使用壓縮空氣。在空壓機產(chǎn)生壓縮空氣的過程中，由于工藝性及控制監(jiān)控的不合理性，發(fā)現(xiàn)了造成空壓機用電單耗比較高的原因，造成壓縮空氣使用浪費的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致成本的提高。在不更換設(shè)備、不影響生產(chǎn)的前提下，通過對空壓機的運行重新組合、干燥機再生的合理化控制、排糟用氣的間歇性供氣等改進方式，不僅降低了空壓機的電能消耗，而且節(jié)約了設(shè)備的維護與維修費用，從而對生產(chǎn)成本的降低，提高公司效益起到積極作用。

關(guān)鍵詞：空壓機；用電單耗；空載運行；排氣量

在啤酒的生產(chǎn)過程中，有很多的工藝需要使用壓縮空氣作為動力源，空氣經(jīng)過空壓機壓縮，再經(jīng)過干燥機干燥后輸送給糖化、發(fā)酵過濾、包裝、質(zhì)檢等工藝過程。因此前期的產(chǎn)氣和送氣過程也是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)氣的主要設(shè)備是通過空壓機來完成。空壓機的主要工作原理是驅(qū)動機啟動后，經(jīng)三角膠帶，帶動壓縮機曲軸旋轉(zhuǎn)，通過曲柄桿機構(gòu)轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動。當(dāng)活塞由蓋側(cè)向軸運動時，氣缸容積增大，缸內(nèi)壓力低于大氣壓力，外界空氣經(jīng)濾清器，吸氣閥進入氣缸；到達下止點后，活塞由軸側(cè)向蓋側(cè)運動，吸氣閥關(guān)閉，氣缸容積逐漸變小，缸內(nèi)空氣被壓縮，壓力升高，當(dāng)壓力達到一定值時，排氣閥被頂開，壓縮空氣經(jīng)管路進入儲氣罐內(nèi)，如此壓縮機周而復(fù)始地工作，不斷地向儲氣罐內(nèi)輸送壓縮空氣，使罐內(nèi)壓力逐漸增大，從而獲得所需的壓縮空氣。

1 空壓機用電單耗高的原因分析

目前研究的生產(chǎn)線共有大小不同的四臺空壓機，壓縮空氣作為間接動力使用，而直接的生產(chǎn)反映就是電的消耗，并且空壓機的用電單耗受到產(chǎn)量的影響巨大，在淡旺季的比例甚至相差3倍以上，空壓機的電原單位占全廠的用電比例也最高，因此降低空壓機的電原單位使用量及降低淡季空壓電耗是節(jié)省生產(chǎn)成本的入手點。

通過對生產(chǎn)過程中使用壓縮空氣的各個環(huán)節(jié)分析研究發(fā)現(xiàn)，造成空壓機電耗的主要原因如下：

（1）空壓機的運行分為加載運行和空載運行，空壓機的加載與空載運行是根據(jù)給定的壓力值來進行切換運行。當(dāng)壓力檢測裝置檢測到系統(tǒng)壓力低時，空壓機加載運行；壓力高時，空壓機空載運行。空載運行時仍繼續(xù)消耗大量的電能但不產(chǎn)生壓縮空氣，相當(dāng)于是一種無用功，空載運行的時間越長，空壓機的運行效率就越低。經(jīng)測定幾年的空壓機空載率高達29%，是相當(dāng)大的一種浪費。

（2）啤酒原汁在發(fā)酵和儲存的過程中需要控制在一定溫度內(nèi)。通過溫度的設(shè)定來控制冷媒氣動閥的開啟和關(guān)閉。由于使用的是氣動閥，因此必須要提供壓縮空氣以保證氣動閥的正常工作。但是在淡季不生產(chǎn)時，雖然其他設(shè)備已經(jīng)關(guān)閉不使用，這樣用氣量就很小，但是為了保證發(fā)酵罐的溫度控制，空壓機必須24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，這樣也造成了很大的浪費。

（3）啤酒生產(chǎn)的各個用氣單元對壓縮空氣中的相對濕度有很高的要求，需要經(jīng)過干燥機來進行再生處理。一般壓縮空氣在沒有經(jīng)過再生環(huán)節(jié)時的相對濕度高達80%，但是在經(jīng)過再生環(huán)節(jié)后其相對濕度可降低到3%左右，完全可以保證一些精密儀器對壓縮空氣中相對濕度的要求。由于在再生環(huán)節(jié)中需要通過排氣來將壓縮空氣中的水分排出，因此產(chǎn)生了再生排氣，過度的再生也導(dǎo)致了壓縮空氣的大量浪費，進而轉(zhuǎn)化為空壓機的運行浪費。

2 降低空壓機用電單耗的改進分析

通過對以上問題的分析及單位設(shè)備的使用分析，進而從以下幾方面對空壓機的用電單耗進行改進：

（1）受公司設(shè)備固有條件的限制，目前公司是使用四臺大小不同的空壓機，其中兩臺37KW，產(chǎn)氣量6.0m3/min和兩臺110kw，產(chǎn)氣量18.6m3/min的，綜合加載和空載運行情況，平均每小時耗電接近90kwh。因此，通過現(xiàn)場統(tǒng)計各種生產(chǎn)情況下空壓系統(tǒng)的用氣量，制定新的合理的空壓機開機運行組合表，選擇最佳的空壓機運行組合，實現(xiàn)大、小空壓機卸加載自動化，在用氣量低的時候只啟動小空壓機，根據(jù)不同用氣量，達到最佳的運行效率。

（2）通過改變系統(tǒng)壓力檢測方法，用同一點測得的空壓系統(tǒng)壓力替代各臺空壓機的壓縮空氣出口壓力，控制各臺空壓機的啟動和加載，進而消除每臺空壓機各自檢測時的測定誤差，控制空壓機的啟動順序，減少了空載運行情況。

（3）在干燥機的出口處安裝了在線濕度儀，根據(jù)實際濕度控制壓縮空氣的再生。通過實際測試，改善后壓縮空氣的再生排氣量減少了，大大降低了壓縮空氣的浪費。

（4）經(jīng)現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，麥糟塞滿水平管道需要10秒，再送氣將麥糟排入糟罐需要7秒。如果連續(xù)供氣會存在壓縮空氣浪費的現(xiàn)象，所以通過加裝時間繼電器和電磁閥，將排糟時的連續(xù)送氣改為間隙性送氣。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不受影響，但是總用氣量卻大大下降。

3 改進前后對比分析

通過以上改進，公司的空壓機用電單耗明顯下降。在產(chǎn)氣單元，通過空壓機的合理組合及干燥機再生排氣量的合理控制，空壓機的電原單位由改善前的22.0kwh/kL降低為改善后的20.0kwh/kL。在用氣單元，通過對糖化排糟的間歇性送氣等改進，空壓機的電原單位由改善前的的19.0kwh/kL降低為改善后的13.1kwh/kL。在不更換設(shè)備、不影響生產(chǎn)的條件下，有效地降低了公司的空壓機用電單耗，節(jié)約了設(shè)備的維護與維修費用，為公司節(jié)省成本，提高公司效益起到積極作用。

參考文獻

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作者簡介：由路（1973，1-），女，漢族，籍貫：山東省萊州市，上海開放大學(xué)，講師，碩士，主要研究方向：機電一體化技術(shù)。

張寧（1981，9-），男，漢族，籍貫：上海，三得利光明啤酒（上海）有限公司，本科，高級維修電工。

錢繼躍（1958，12-），男，漢族，籍貫：寧波，三得利啤酒（上海）有限公司，大專，電氣工程師。