卷煙廠空壓系統節能運行研究

張磊

摘 要：在卷煙生產過程中，空壓機是生產全過程中重要的能源供應設備，隨著企業生產規模的不斷擴大，壓縮空氣的需求量也在逐步增加，空壓設備的單機功率和系統能耗在不斷擴大，空壓設備的能源消耗在企業生產成本中的比例不斷提高，通過多途徑探索空壓設備節能運行技術，多維度提高空壓系統運行效率，提高空壓設備運行效率，降低能源消耗已成為設備管理工作者的重要工作內容。從空壓設備的選型到安裝的全流程，科學的進行配置，可有效提高空壓系統的運行效率，從根本上提高設備的能源節約水平。

關鍵詞：空壓系統;節能降耗;全流程

前言

隨著工業自動化水平的快速發展和工業生產規模的不斷擴大，各大工廠都在努力提高設備運行效率和能效等級來降低能源消耗以此來減少生產成本，以提高產品的競爭力。本企業作為公司重要的產品生產基地，生產任務重，產量大，生產具有較強的連續性。其中，生產過程中對壓縮空氣的需求量較大，日壓縮空氣需求量約2000-2400立方米，且對壓縮空氣的品質要求較高，壓縮空氣的含塵量必須達到3級，含水量達到2級，含油量達到3級，這就要求空壓機具備較高的運行條件，工廠安裝有8臺無油螺桿空壓機組，其中5臺315KW，3臺55KW，系統的耗電量約占工廠總耗電量的16～24%，可見提高空壓機組運行效率，降低空壓機能耗，能夠有效的降低工廠的整體用電消耗，從而降低生產成本。通過近幾年的設備運行探索，以下結合實際工作經驗介紹幾種提高空壓機運行效率降低能耗的措施方法。

1 根據末端設備用氣量，合理配備空壓機組。

設備運行的一大忌諱就是大馬拉小車或小馬拉大車，一是無法發揮設備最佳的運行效率，提高設備運行能耗。二是加重設備運行負荷，縮短設備運行壽命。能源供應部門要根據生產現場的實際需求，合理選型配置設備，通過階梯型的設備搭配模式，擴大生產現場不同需求量時機組充分的配對模式，將每臺機組保持在最佳的運行負荷，降低設備低負荷運行時間，提高單機臺的設備運行效率，工頻機組滿負荷運行，變頻機組運行負荷保持在80%-90%，減少機組加卸載頻次和時間，這樣以來提高了設備運行效率，降低了設備能耗，同時可有效減少設備故障頻次，降低設備的維修成本。

2 采用變頻+工頻方式，通過多聯機模式實現空壓機供氣量的隨動調節。

為提高提高空壓機產氣量能隨著用氣設備的用氣量變化而自動調節運行負荷，對空壓機系統可采用變頻+工頻方式控制方式。工頻空壓機達到設定壓力時，會自動卸載，頻繁的加卸載一方面給機組帶來較高的磨損，同時機組的用電負荷不斷變化，在較長時間的運行后機組的運行效率不斷下降，同時部件的磨損不斷嚴重。采用變頻控制技術，空壓機可以避免這種現象，機組可以隨著末端設備用氣量的來調節自身輸出負荷的變化，通過減慢速度可以減少空氣壓縮機的空氣生成，從而降低機組運行功率。同時空壓系統采用多聯機集中控制方式：通過采用多臺空壓機集中控制方式，同時變頻機組同工頻機組搭配運行，不同氣量機組階梯分布，自控系統根據用氣量自動調節空壓機數量及運行機組。如果末端用氣設備空氣消耗量發生變化，自控系統根據末端用氣量情況，自動搭配空壓機組運行，使空壓系統的產氣量達到最優組合，滿足末端用氣的情況下最大程度降低總的系統運行功率。同時，如果工廠條件允許的情況下，對空壓機組進行余熱回收，空壓機在能量裝換過程中，一部分能量轉換為動能，一部分能量轉換為熱能，空壓機余熱回收是一種非常環保節能的方式，這也是目前一種最有效的節能方法，能夠最大程度的對空壓機的能量進行回收利用。最為常用的方法可以將空壓機余熱利用換熱技術將高溫油中的熱量從空壓機中傳遞到冷水中，冷水被加熱后流入熱水箱，達到熱回收的目的，實現能源的二次利用。

3 采用機組熱備模式，減少機組啟動能耗。

在工廠的工業自動化水平不斷提升的步伐下，壓縮空氣系統在工業生產中的作用也在不斷的凸顯。壓縮空氣不僅是僅次于電源的第二大能源，而且是一種具有多種用途的工藝氣源。范圍包括石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車、電子、食品、醫藥、生物化學、國防、科研等行業和部門。在大多數的工廠生產過程中，壓縮空氣作為生產設備動力能源直接參與到一線產品生產流程，在考慮到壓縮空氣對于連續和保證壓縮空氣穩定供應的重要性，需要壓縮空氣的不間斷供應，為達到這一目標，能源供應部門通常在壓縮空氣系統中放置備用空氣壓縮機。但由于空氣消耗量的增加，許多壓縮空氣系統必須設置多臺空氣壓縮機和一臺或多臺備用空氣壓縮機，當運行中的空壓機發生故障時，應啟動備用空壓機，以保證壓縮空氣的供應不中斷。但當使用離心式空壓機組作為供氣設備是，離心式空壓機同螺桿式空壓機相比較，最大的特點就是冷態啟動階段較長，通常長達幾分鐘甚至十幾分鐘，如果工藝氣體負荷發生重大變化或某一壓縮機系統因冷態啟動備用空壓機時間過長而發生故障，往往會導致壓縮空氣不足造成的總管的壓降。然而，許多工藝流程對供氣壓力有嚴格的要求。當壓力下降時，工藝設備容易關閉，帶來極為重大的工藝事故和經濟損失。為避免這一后果的發生，就可以采用備用機熱備模式，熱備機定期使用，使熱備用機器始終處于空載狀態，如果系統壓力突然下降，熱備機可立即向系統供氣，以穩定系統壓力。空壓機在熱備用狀態下不給系統供氣，但總是耗電，產量很低。但冷啟動不可避免地會影響管網壓力，甚至使工藝設備失效，造成重大的工藝質量事故，綜合考慮設備運行模式同生產情況，采用備用機熱備模式，消耗較低的電量確保工藝生產流程的穩定，具有較強的操作價值。

4 采用自動控制方式，實現空壓系統自動運行

自動控制系統是工業化發展的趨勢，實現設備的自動化控制，通過PLC對多機組進行科學調節，根據機組性能和生產車間能源需求，科學搭配運行機組，實現資源的最優配置，能有效提高設備運行效率，減少設備能耗。我們生產車間負責生產線的空壓系統有8組空壓機組負責生產車間的壓縮空氣供應。該系統由5臺315KW的空壓機和三臺55KWk的空壓機提供動力，單臺壓縮空氣機組最大產氣量50m3/min，日均電耗約20000kwh，每小時產氣量83～166m3/min。通過PLC實現8臺機組的組網控制，對機組的運行數據進行記錄分析，通過數據記錄技術對系統數據進行統計并建立現有空氣系統運行規律分析，了解額掌握空壓機的運行效率，根據當前生產用氣需求，對生產車間的需求進行測量和分析，經過大量的分析計算，在目前的生產條件和系統狀態下，通過大數據計算科學搭配和運行空壓機組，實現不同機組的最優配合，提高對生產車間用氣的供應匹配度，有效降低過度開機造成的資源浪費。