啤酒生產中降低空壓機用電單耗的分析研究

由路 張寧 錢繼躍

摘 要：在啤酒的生產過程中，很多工藝過程需要使用壓縮空氣。在空壓機產生壓縮空氣的過程中，由于工藝性及控制監控的不合理性，發現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象，最終導致成本的提高。在不更換設備、不影響生產的前提下，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，而且節約了設備的維護與維修費用，從而對生產成本的降低，提高公司效益起到積極作用。

關鍵詞：空壓機；用電單耗；空載運行；排氣量

在啤酒的生產過程中，有很多的工藝需要使用壓縮空氣作為動力源，空氣經過空壓機壓縮，再經過干燥機干燥后輸送給糖化、發酵過濾、包裝、質檢等工藝過程。因此前期的產氣和送氣過程也是生產中的重要環節，產氣的主要設備是通過空壓機來完成。空壓機的主要工作原理是驅動機啟動后，經三角膠帶，帶動壓縮機曲軸旋轉，通過曲柄桿機構轉化為活塞在氣缸內作往復運動。當活塞由蓋側向軸運動時，氣缸容積增大，缸內壓力低于大氣壓力，外界空氣經濾清器，吸氣閥進入氣缸；到達下止點后，活塞由軸側向蓋側運動，吸氣閥關閉，氣缸容積逐漸變小，缸內空氣被壓縮，壓力升高，當壓力達到一定值時，排氣閥被頂開，壓縮空氣經管路進入儲氣罐內，如此壓縮機周而復始地工作，不斷地向儲氣罐內輸送壓縮空氣，使罐內壓力逐漸增大，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，而直接的生產反映就是電的消耗，并且空壓機的用電單耗受到產量的影響巨大，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省生產成本的入手點。

通過對生產過程中使用壓縮空氣的各個環節分析研究發現，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給定的壓力值來進行切換運行。當壓力檢測裝置檢測到系統壓力低時，空壓機加載運行；壓力高時，空壓機空載運行。空載運行時仍繼續消耗大量的電能但不產生壓縮空氣，相當于是一種無用功，空載運行的時間越長，空壓機的運行效率就越低。經測定幾年的空壓機空載率高達29%，是相當大的一種浪費。

（2）啤酒原汁在發酵和儲存的過程中需要控制在一定溫度內。通過溫度的設定來控制冷媒氣動閥的開啟和關閉。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。但是在淡季不生產時，雖然其他設備已經關閉不使用，這樣用氣量就很小，但是為了保證發酵罐的溫度控制，空壓機必須24小時連續運轉，這樣也造成了很大的浪費。

（3）啤酒生產的各個用氣單元對壓縮空氣中的相對濕度有很高的要求，需要經過干燥機來進行再生處理。一般壓縮空氣在沒有經過再生環節時的相對濕度高達80%，但是在經過再生環節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。由于在再生環節中需要通過排氣來將壓縮空氣中的水分排出，因此產生了再生排氣，過度的再生也導致了壓縮空氣的大量浪費，進而轉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，產氣量6.0m3/min和兩臺110kw，產氣量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，通過現場統計各種生產情況下空壓系統的用氣量，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，根據不同用氣量，達到最佳的運行效率。

（2）通過改變系統壓力檢測方法，用同一點測得的空壓系統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）經現場測試發現，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。如果連續供氣會存在壓縮空氣浪費的現象，所以通過加裝時間繼電器和電磁閥，將排糟時的連續送氣改為間隙性送氣。測試結果發現生產不受影響，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。在不更換設備、不影響生產的條件下，有效地降低了公司的空壓機用電單耗，節約了設備的維護與維修費用，為公司節省成本，提高公司效益起到積極作用。

參考文獻

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[3]龔洪祥，周慶凱.利用螺桿空壓機壓縮余熱再生干燥劑[J].聚酯工業，2011，24（1）.

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，講師，碩士，主要研究方向：機電一體化技術。

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。