空壓機的穩壓節能技術運用

李文柱

中核第七研究設計院有限公司 山西太原 030012

1 空壓機現狀

1.1 空壓機的定義

空壓機是氣源裝置中的主體。它是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。空壓機已廣泛用于制造業、紡織業、五金加工、木材家具、機械加工、醫療、印刷、冶金鑄造及儀表等行業?，F在常用的空壓機有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機以及滑片式空壓機。大多數空壓機不具備聯網能力，主要作為氣體壓力的產出單元。

1.2 空壓機能耗現狀

在工業生產中，空壓機耗電量占據工廠總量的10%～20%，部分紡織行業工廠甚至高達35%，因此空壓機系統成為節能工作的重點。空壓機至今已形成全球年銷售額約110億美元的市場份額，其中中國銷售額達到近50億人民幣。在能源日益萎縮和愈加注重環保的今天，能源浪費嚴重引起全社會的關注，空壓機能耗和如何節能環保成為我們急須解決的問題。空壓機一般在使用中采取間歇式運行或空載運行來調節能量。頻繁地間歇式啟停運行會大大增加電能損耗，引起電網波動，同時也會影響設備壽命。而空載運行不僅會加劇空壓機的損耗，增加零器件的運行成本，也會造成全球能源的浪費。由此可見，空壓機慣有使用方式存在的問題，及全球行業對于空壓機的市場需求，使得空壓機能耗的改進與技術升級成為空壓機行業中的重中之重。

2 空壓機的穩壓節能技術運用

2.1 IFC 說明

IFC是智能流量控制器的英文名稱縮寫，是壓縮空氣系統用于精確控制用氣量、降低空壓機負載的節能設備，并通過恒壓供氣優化生產工藝提高生產質量。在工業發達國家，IFC流量控制器（用氣端需求控制）與VSD變頻空壓機（產氣端供應控制）一樣，都已成為壓縮空氣系統節能優化的標配設備。在亞洲，已經有超過500家客戶的壓縮空氣系統在使用壽力IFC。雖然變頻空壓機（VSD）隨用氣量條件變化其節能效果也相應變化，但人們依然都認為VSD可以節能。一般來說，一個空壓站只會安裝一臺VSD，需求增加則空壓機轉速升高流量增大，需求下降則空壓機轉速下降流量減少。IFC也是根據用氣量（需求）的變化靈敏控制總流量（供應）的輸出，但不同的是，變頻一般只控制1臺空壓機的單機供應量，而IFC則是控制整個空壓站的系統總量，且恒壓精度更高。壓縮空氣系統的供求平衡控制是依靠壓力信號的變化及空壓機供應的響應實現的，壓力信號從用氣端傳遞到產氣端、再由產氣端做功產氣并輸送到用氣端的循環周期中需要經過整個空氣系統并耗費一定的時間，必然導致信號的損失及響應的滯后性。所以，當壓縮空氣輸送到達用氣車間時，用氣車間的需求又變化了，這時才完成的需求響應就成為了浪費，這種需求類似一種錯覺，被稱為錯覺需求。IFC專門解決這種錯覺需求產生的浪費損失，其產品特征主要：①穩定的壓力輸出（±1PSI）；②具備壓力輸出的日程預設功能；③故障旁通功能；④斷電后上電自啟動功能；⑤遠程控制功能；⑥自身能耗及保養成本極低；⑦安裝簡單工程量小。

2.2 空壓機常見故障處理

空壓機常見的主要是過熱故障，由于這種機型會有溫度設置，因此容易因為溫度過高而停機。若超過該機型設定最高排氣溫度110℃，柴油機熄火電磁閥動作，空壓機會自動停機。①擋墻類障礙物會導致氣流循環受阻，加上空壓機工作環境通風散熱狀況不佳，無法形成散熱循環氣流。②散熱效果受到影響可能因為散熱器堵塞或濾油器太臟，空壓機周圍環境粉塵多，散熱器外表黏附粉塵或油泥，內部銅管也容易因油垢積累而堵塞。③機油油面過低或機油品質差。機油對能夠潤滑和冷卻壓縮機，不是生產廠商的專用壓縮機油，其他的潤滑油黏度及比熱達不到標準，會造成溫度過高。④冷卻風扇故障。風扇停轉或轉速降低主要是因為風扇膠帶斷裂或膠帶太松，從而影響散熱。⑤斷油閥失靈。沒有開啟斷油閥，壓縮機陰陽轉子得不到潤滑冷卻，壓縮機溫度上升達到設定溫度就會停機。拆下斷油閥如撥動或回位困難，需進一步將斷油閥解體。細砂紙打磨直至能輕松滑動閥桿或閥孔，之后還能繼續使用。⑥負荷過重會導致壓縮機升溫，排氣壓力過高，升溫導致自動停機，排除故障需要檢查和調節壓力閥以及柴油機油門控制系統。⑦過熱停機可能是因為油氣分離器濾芯太臟時，清理或更換濾芯能夠避免這種情況。⑧溫控器旁通閥失靈后就可能一直處于開啟位置，冷卻油就不通過散熱器而直接流回空壓機，空壓機溫度會慢慢升高而停機，其檢修方法與斷油閥的檢修相似。

2.3 氣體路徑的循環系統

當壓縮機在進行工作時，空氣過濾器（一般選用自潔式空氣過濾器）會吸人大量的空氣，當這些空氣經過相應的通道時，機器會對它們進行一級壓縮。因為經過一級壓縮的氣體溫度較高，狀態不是很穩定，導致操作時不確定因素增多，所以我們需要對這些高溫空氣進行適當的冷卻。這就需要我們對空氣進行引導，使它們進人中間冷卻器進行氣體的冷卻。當這些高溫氣體達到冷卻的相應溫度后，就可以進人到二級壓縮系統了。為避免在循環系統中由于氣體回流造成帶壓起動等狀況的產生，我們需要在壓縮機的排氣管道上安裝懸掛全啟式止回閥，在壓縮機排出氣體后直接就可以推開止回閥進人排氣消聲器，排除隱患。

3 結語

空壓機節能技術有很多種方案，如供氣端節能解決方案：能效聯機控制系統（EMC系統），變容控制空壓機（VCC螺旋閥系列），變頻控制空壓機（VSD系列），高效雙級壓縮空壓機（TS系列）；中間系統節能解決方案：中間系統壓損檢測改進，泄漏檢測處理技術；用氣端節能解決方案：變流量需求控制系統（IFC控制器）復雜需求系統設計（多站房、多需求、劇變需求等）等等，本次方案僅做拋磚引玉之用。