企業壓縮空氣系統的有效管理

張永福，張存瑋

（海納川（濱州）輕量化汽車部件有限公司，山東濱州 256602）

0 引言

海納川（濱州）輕量化汽車部件有限公司目前共有空氣壓縮機12 臺，其中兩廠區空壓站的5 臺ML250 型工頻和2 臺ML250-VSD 型變頻40 m3螺桿式空氣壓縮機擔負公司的主要供氣任務，只有它們工作正常，才能保障公司生產的正常進行，但同時，空壓機又是公司的重點耗能設備，對其有效管理會顯著降低使用成本。

公司空壓站共有5 名運行人員，他們都是在入職公司后才開始接觸、學習空壓機的有關知識，使得盡快掌握空壓機等設備的工作原理，做好這些設備的日常維護，制定有效的節能措施并實施等，就顯得迫切和重要。

1 螺桿式空壓機的工作原理

螺桿式空氣壓縮機是具有螺旋狀旋轉的容積式壓縮機（圖1），是目前世界上應用最廣泛的容積式壓縮機之一。螺桿壓縮機的機體中，平行配置一對相互嚙合的螺旋形轉子。通常將齒形厚者稱為陽轉子或陽螺桿；將齒形薄者稱為陰轉子或陰螺桿。一般陽轉子與原動機連接，由陽轉子帶動陰轉子轉動。轉子排氣端上的球軸承使轉子實現軸向定位，并承受壓縮機中的軸向力。在壓縮機機體的兩端，分別開設一定形狀和大小的孔口：一個供吸氣用，稱為吸氣孔口；另一個供排氣用，稱為排氣孔口。

螺桿空氣壓縮機的工作循環可分為吸氣、封閉、壓縮和排氣4個過程。空壓機通過空氣濾器吸入周圍的空氣，使之進入到壓縮主機內。隨著轉子旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環，被密封在齒間容積中的氣體隨齒移動所占據的體積也隨之減小，導致壓力升高，從而實現氣體的壓縮過程。同時腔內不斷噴油，潤滑和冷卻螺桿。由此產生了受熱后的油氣混合物。當齒間容積與排氣孔口連通后，升溫升壓后的油氣混合物通過排氣單向閥進入到油氣分離器罐。主機腔內大多數的油在油氣分離器內與壓縮空氣進行分離，然后經冷卻后回到主循環利用。一旦油氣分離器內的空氣達到需最低壓力時，最小壓力閥開啟，高溫的壓縮空氣進入后冷卻器。

圖1 螺桿式壓縮機工作原理

為了提高氣動設備和系統的使用壽命和可靠性，保證生產出來的產品的質量，就必須對壓縮空氣進行凈化和干燥處理，去除壓縮空氣中的油、水、粉塵和鐵銹等雜質。為此，公司空壓機系統中除配備過濾精度分別為3 μm，1 μm 和0.01 μm 的YGF-45HC，YGF-45HT，YGF-45HA 型過濾器外，還配備了YGA-45NW 型冷干機7 臺，每臺的處理氣量為45 m3/min，壓力露點調節范圍為（2～10）℃。目前，網上介紹各類空氣壓縮機的資料很多，公司也有在用空壓機的詳細說明書，故在此不再贅述。

2 能力培養

如果對空氣壓縮機及冷干機、冷卻循環水的工作原理不清楚，則勢必無法按要求做好日常保養，進而造成設備工作異常，又會因不懂設備工作原理而對故障原因誤判，影響一線生產進度或產品質量，甚至引起壓縮空氣系統中更大的故障。為避免因對設備、設施工作原理及相關知識的缺失造成損失，就需要采取有效的管理措施提升主管和運行人員的知識能力，做到“內行管理，專業操作”。為達到這一要求和目的，應做好以下3 點。

2.1 領導帶頭，以身作則

作為主管領導，如果自己缺乏相應的專業、系統知識，再不加以學習，則對現場反映的壓縮氣質量問題，運行班組提報的備件是否合理，設備是否得到了有效維護等，都無法有效管控，即使管理運行人員，也往往是處于“外行”的地位，使得被管理者口服心不服，甚至口也不服，難免造成尷尬和工作的被動。

所以，無論是作為部門領導還是主管領導，不能以管理工作忙為借口，而放棄對專業知識的學習，必須以身作則，盡量系統地掌握管理范圍內需要的專業知識，同時在自己學習過程中，總結、匯總、搜集公司需要的培訓課件、論文、客戶等資源，便于將自己掌握的相關知識傳達給現場運行人員，這樣既避免了現場運行人員再浪費時間去搜集同樣的資料，也便于與大家交流，同時在交流的過程中，又進一步加深了自己對知識的掌握。

2.2 加強培訓，提高能力

針對大家普遍對公司壓縮空氣系統不熟悉的現實情況，制定有效的培訓方式，盡快提高大家的知識能力，是做好公司壓縮空氣管理工作的基礎。對空壓機操作人員的培訓需要通過廠家初級培訓，讓大家對所用設備設施的工作原理、組成構造等有所了解。隨后可組織操作人員到附近單位與有經驗的人員交流學習，或請有經驗的操作人員來公司現場指導。然后就是在工作中不斷積累經驗，對設備設施不斷熟悉，直至使所有操作人員都成為“熟手”“高手”。

2.3 績效考核，獎優罰劣

由于每個人的認知和自律能力不同，必然會存在有人對待工作自動自發、積極肯干，也有人可能就偷懶耍滑、得過且過。所以，制定有效的績效考核措施是十分必要的。

績效考核的工作標準要求務必明確，能量化的就要量化，考核標準也要明確，使大家對工作要求達到的目標、指標都能明確，工作才能有方向。再就是制度面前一律平等，如果執行過程中厚此薄彼，沒有公平性，必然會產生矛盾，造成工作的被動或影響工作的正常開展。

3 供氣質量

公司的空氣壓縮機都是新的，自運行以來，供氣壓力根據現場用氣情況調整開機臺數，一直能滿足要求。但壓縮空氣的干燥度，有時候用氣部門卻反饋含水量較大。再就是清潔度，新設備使用的新管道投入運行后使用單位反饋壓縮空氣內雜質較多。

為保證供氣質量，公司壓縮空氣系統配置了7 臺YGA-45NW 型冷干機和三級過濾器，應該能滿足對輸出壓縮空氣干燥度和清潔度的要求。

但有時現場出現干燥度不能滿足要求，特別是夏季，除了對冷干機的露點設置不準確外，各級冷凝水不能有效排放，也是引起壓縮空氣干燥度不滿足要求的主要原因。在系統中，需要排放冷凝水的點很多，如壓縮機、儲氣罐、過濾器、干燥設備等，并且冷凝水的產生速率是個變量，若因壓縮機排水閥卡死等原因不能將冷凝水有效排除，把壓縮機到冷干機間產生的冷凝水全部交給干燥機，干燥機定然無法完成任務。

在夏季進行空氣壓縮過程中，由于夏季戶外空氣比較潮濕，含水量較大，一般測試結果為60%，甚至比這一數值還要高，因此在壓縮時導致空氣含水量較高。除此之外，使用壓縮機壓縮空氣后，經過壓縮的空氣溫度迅速上升，壓縮后的空氣需要傳輸到使用車間，在傳輸過程中空氣溫度下降，當溫度降低之后，飽和蒸氣壓力減少，也會析出大量的冷凝水。在冬季運行，空氣的濕度發生變化，濕度不穩定，工作人員對各個定時排水閥調整不及時，不能及時調整排水時間，也會導致各個過濾器內的積水增大，進而在循環工作中，將這些水再次帶入到壓縮空氣中。

為保證壓縮空氣供氣質量，一是要求做到根據生產現場的用氣量及時調整開機數量，或為了節能考慮，與生產現場溝通合理調節用氣生產設備的工作順序，從而保證供氣壓力滿足使用要求。二是及時排除各級冷凝水，保證冷干機的工作正常，保證供氣干燥度滿足要求。三是及時檢查、更換過濾器濾芯，滿足供氣的清潔度要求。長時間不使用的供氣管路在投入使用前，應采取有效措施對其吹掃干凈后再投入使用。

4 故障處理

雖然空氣壓縮機的常見故障及處理措施在網上有很多資料，公司空壓機說明書上也有相關說明，但造成每種故障現象的原因卻不是唯一的，如說明書給出“機組電流大”故障現象的可能原因就有電壓太低、接線松動、機組壓力超過額定壓力、油分離芯堵塞、接觸器故障、主機故障、主電機故障等8 種，如果對壓縮機的工作原理不熟悉，則無從準確分析故障之所在。另外，如果不具備基本的設備電氣、機械維修能力，也無法借助電氣檢測儀表排查電壓、接線、接觸器、電機等故障，勢必造成在僅有一名運行人員值班遇到該類故障時無所適從，影響一線生產。

為及時排除系統故障，除按說明書對空壓機系統的設備、設施日常維護做到位外，在運行人員對供氣系統熟悉到一定程度后，也需要針對說明書提供的各類故障現象及原因分析進行培訓、模擬演練，而不要平時不管不問，待到出現故障時卻又手忙腳亂。

另外，也要對解決故障所需要的基本電氣、機械知識進行培訓，便于運行人員在遇到故障時能綜合分析、排查故障原因，并盡快處理故障。

5 備件管理

空壓機說明書中的日常保養說明給出了詳細的備品備件更換周期，雖然空壓機的備品備件費用較高，但在運行人員對空壓機尚未真正熟悉之前，務必按說明書要求按時更換備品備件，并對更換備品備件情況做好詳細記錄，以保證空壓機的正常運行。

在管理、運行人員對空壓機達到一定熟悉程度后，為降低備品備件的采購費用，就需要逐步落實、完善備品備件的采購時間、最小經濟采購量、最長不失效存放時間、更換周期等，認真分析并合理制定備品備件的庫存量。

同時，可嘗試與周圍企業采取備品備件互通有無、合作共贏的模式，降低備件的庫存量。當然，這種方式需要建立在企業間相互信任，所用設備型號相同，庫存備件清單共享并在變動后能及時通告等基礎上，才能既達到降低備件庫存、又不至于出現問題后因備件不能及時到位影響設備的正常運行。

另外，隨著社會分工的細化，空壓機廠家大都成立了專業的服務公司，也有一些社會專業人士成立了專門的服務公司，通過全部或部分外包的方式對空壓機進行維保。因其更加專業，備品備件更全，因此，也要注意這方面信息收集，如果時機成熟，又能使公司受益，即可嘗試。

6 節能管理

根據生產計劃協調統一使用空壓機的時間，避免個別設備、工序單獨使用空壓機達到節能的目的，已在公司達成共識，需要做的就是盡量與用氣部門做好協調工作。

冬季低溫時為避免公司的閉式冷卻塔故障，不得不通過開啟空壓機升溫，也是目前造成空壓機能耗的一個方面。目前已通過給閉式冷卻塔內的盤管增加暖氣管路，封閉冷卻塔通風口等措施，降低了開啟空壓機頻次，起到了一定的節能效果，今后還需要發動大家集思廣益，調研如增加電伴熱帶等有效措施，進一步降低能耗，并降低空壓機備品備件的用量。

空氣壓縮機運行時，由于設備用氣量不斷變化，需要調整供氣設備相應的生產負荷，常用加/卸載的方式滿足用氣控制，以免壓縮機頻繁啟停。在壓縮機運行中，壓縮空氣排氣壓力每上升0.1 MPa 要多耗電7%～10%，加載、卸載的壓力一直在設定壓力與高于設定壓力0.15 MPa 之間，這比一直穩壓在使用壓力狀態下要多付出0.15 MPa 壓力差所帶來的10.5%～15%的電耗，而且卸載時在零供氣待機情況下會多消耗45%的空載電能。為降低由于頻繁加載/卸載造成的能耗損失，需要合理調配用氣設備。另外就是驗證配置的儲氣罐容量是否合理，必要時可通過增大儲氣罐，延長壓縮機卸載時間間隔，增加系統穩定性，達到節能目的。

螺桿式空壓機的級間排氣溫度都影響運行效率，其排氣溫度通常在（65～100）℃，排氣溫度每上升10 ℃，能耗將會增加3%，因此控制溫度升高能有效降低能源消耗量。控制溫度主要是通過全面檢查、維護空氣壓縮機冷卻器，補充潤滑油等措施，將溫度控制在要求的范圍內，穩定空氣壓縮機的運行狀態，保證空氣壓縮機合理的運行效率和功耗。