改进压缩空气供应的管理方法、提高经济效益

憨老马 · 发表于 2006-12-8 19:01:17

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即使是一个按照合理计划建立的压缩空气的供应站，如果在日常运转中能不断按实际应用情况去改进管理方法，还可以进一步提高经济效益。本文以下列举两个事例，让读者可以对于优化压缩空气的管理有更深入的了解。fficeffice" />

塑胶工业压缩空气供应站的优化管理

以下例子是一个为塑胶制品厂服务的压缩空气供应站。塑胶厂共有职工千多人，专门生产供自动化、医疗和电子工业使用的各种塑胶零部件和标准件。

设备配置和效果

为满足使用要求，经过对该站的改建共配置了以下各种设备：一台可控制转速压缩机，容量为1.8～ffice:smarttags" />12m³/min。两台固定转速螺杆式压缩机，容量分别为3.5m³/min和18m³/min。还有一台固定转速螺杆式压缩机的容量为8m³/min。作为备用机的是三台老式活塞压缩机，合计容量为23m³/min。

在实际运转中通过改进管理方法，即严格按照需求量对所有设备实施优化和自动化控制后充分发挥不同性能设备的作用，从而使整个站的空转时间少于0.03%。

除了压缩机外，还配制了干燥器和筛检程式等设备。对两台并联连接的27m³/min冷冻干燥器，附加设置了应用分散技术的活性炭筛检程式。经筛检程式滤去油分子后，即可以提供高品质的不含油压缩空气。

优化控制

在新压缩空气供应站的运转初期，因沿用以往的串联控制方法进行管理，所以经济效益的提高并不很明显。后来该用现代方法，全自动的严格按照需求量控制各台压缩机运转，从而大幅度的减少了空转时间，经济效益也明显的得到提高。因为改进后的管理方法是对新型螺杆式压缩机同时实施优化管理，所以使该站能完满地适应需求量在3到30 m³/min之间的剧烈波动，从而有可能大幅度地减少空转时间。该站管理人员的经验是，仅管经过改造以后从设备上为压缩空气供应站提供了节能的有利条件，但真正实现提高经济效益的目的还需要管理人员针对压缩空气的需求量的波动状况，通过有效控制充分发挥不同性能设备的作用。

当然改进管理方法也要耗费一定的时间进行试验，在开始试验时也走了不少弯路。例如曾经应用改变程式和排除电子储存物的方法对压缩机进行控制，结果是收效甚微。最后采用优化和全自动控制的极专业化控制方法，才获得了良好的效果。因为这种控制方法可以使现有压缩机，其中当然也包括可调整转速压缩机和其他规格压缩机能够严格按照需求量运转。

充分发挥可调整转速压缩机的主导作用

在对压缩空气供应站供气量的调整中，毫无疑问可调整转速压缩机将起主导作用，因为可以将他调整到所需转速。特别是使用所谓的磁阻电动机时，则节能效果更好。不过这时要求管理人员对不同性能压缩机作适应性控制，使它们相互之间能非常协调地配合运转。该站用于直接耦合的可调整转速压缩机共有三台。他们之间的额定功率分别为50、75和128kW,压力为7bar时的容量为1.09～19.59m³/min。除了这三台压缩机相互配合外，还可以采用单台压缩机或最大负荷压缩机的形式，与单台或多台固定转速压缩机配合运转。对所有压缩机实施上述管理以后，最多可以比以往节能50%。在多台压缩机之间用±0.2bar压力差分级，就可以向网路提供压力分别为5和13bar的压缩空气。

至于为了改建压缩空气供应站的较高初期投资，则可以很快从通过缩小压力差，消除电流峰值和优化能量利用率等方面获得的经济效益回报。其中优化能量利用率是通过调整压缩机运转过程中的转速，使功率范围内的运转压力在适合压缩空气需求量条件下，能量消耗达到最小时实现的。由于压缩机的使用性能很好，只要对驱动电动机稍稍加热就可以随时作快速起动。还因为这种特殊电动机的转子是在永久磁铁上绕线制成，所以不仅可以承受很大的径向负荷，还可以在700~5.000rpm转速范围内作无级变速运转。用于控制压缩机运转微处理机附有各种操作功能表，以及清楚显示文字、监督定期维护保养和排除干扰等装置。仅管用于监督的费用并不多，但在显示幕上随时可以显示各压缩机的运转情况。除此之外对磨损件等各种需要经常更换零部件的运转状况，也可以随时进行监视。一旦发现有问题就可以及时更换，所以在运转过程中很少发生故障。从而使可调整转速压缩机的有效运转率始终保持在90%以上，空转时间却很少。其中所使用的特种电动机的运转原理，以及在电动机定子和转子之间产生磁吸引力的电流变频器等属于专利技术。防止出现电流峰值的任务，由专门设置的电容器承担。

在实施优化控制时，首先对容量1.8~12m3/min的新型可控制转速压缩机，容量分别为8和3.5m3/min的固定转速螺杆式压缩机，以及3台总容量为23m3/min的老式活塞压缩机采取措施。

新管理方法是对联结在一起的压缩机，实施保证压力差仅为±0.2bar和固定压力为7.5bar的控制。这样就可以在不增加任何辅助设备的条件下，使压力空气供应站具有供应压力高达7.5bar压缩空气的能力，并可以使空转时间达到最少。把3台老式活塞压缩机作为备用机是因为备用机投入运转的机会很少，这样就可以使原有设备做到物尽其用。更主要的是与使用新压缩机相比，可以大量减少初期投资。可调整转速压缩机在这里所起的主导作用是将转速调整到容量12m3/min时，可保证总功率有一个较大的可变动范围，从而可以适应压缩空气需求量发生突然增加和减少的波动。

改进对不同压缩空气需求量的适应性

近几年来用户对压缩空气的需求量还在不断增加，有的压缩空气供应站因经常要扩建而给日常工作带来许多麻烦。而该站只要对配置设备作适当调整并加强管理，就可以在一定范围内改进对需求量增加以后的适应性。这样不仅可以减少麻烦，还可以节省费用。

例如上面介绍的压缩空气供应站，按照可调整转速压缩机的最小和最大容量，总容量的范围为36.3~46.5m3/min。现在要求将最大的总容量上升到64.5m3/min，比原来的最大总容量提高了18.0m3/min。为此必须改进它对不同需求量的适应性。这时可以按照以下方式配置设备：

·一台专门与供应压缩空气管道连接的，最大容量为12m3/min的可调整转速压缩机。

·一台“公称”容量在20~30m3/min之间的可调整转速压缩机。并要求它在与其他压缩机联结在一起运转时，“安全”的优化容量达到18m3/min

·一台最大容量可达到30m3/min，最小容量可控制为8m3/min的压缩机。

·由三台总容量为23m3/min的老式活塞式压缩机，和1台容量为3.5m3/min的小型螺杆式压缩机作为备用机。这样备用机的总容量就可以达到26.5m3/min。

使用效果

由上述压缩机所产生的压缩空气通过两台并联联结的冷干燥器后，就可以向供气网路输送压缩空气。这时不仅所供应压缩空气的品质很好，且压缩机的运转也很安全。在供应容量能满足不同时间的最大和最小需求量的条件下，空转率只有0.03%左右。因运转时不存在超载的危险，所以故障也很少。还因为可以将压缩露点控制在+3℃左右，所以干燥后的压缩空气不需要再作任何控制和驱动。这样用于对塑胶模吹气时，也具有良好的冷却效果。除此之外因约有90%压缩空气经过活性炭筛检程式处理，从而可以成为不含油的压缩空气。这样不仅可以供成形高品质塑胶件的注射模具使用，与此同时还可以满足工厂中不含油压缩空气网路的需求。

节能40%压缩空气供应站的管理方法

这里介绍的是一个经过改建的年最大供应量达到600万m3的压缩空气供应站。因为该站能严格按照与用户的协议管理供应站的运作，从而比同类压缩空气供应站节省能耗40%。

概况

该站按照用户要求需供应压力分别为6bar和13bar的两种高压压缩空气，为此设置了多台大型压缩机。在所有大型设备中，有一台可以产生压力13bar高压压缩空气的活塞压缩机。总容量完全可以满足生产卫生用品工厂需求。原来设置的输送10bar压缩空气的网路，现在可供输送6bar压缩空气使用。这样首先就节省了初期投资。

对改建以后供应压缩空气能力的要求如下：

·压力6bar压缩空气网路，一年总共供给450万m3压缩空气。每天第一班的供气容量需达到15~20m3/min。第二班和第三班均为10~15m3/min。

·压力13bar压缩空气的网路，一年总共供给150万m3压缩空气。每天第一班的供气容量需达到8m3/min。第二班和第三班均为6m3/min。

严格按照载入状况控制工作压力

整个站的供气工作是在充分掌握需求量和规定压力的条件下实施，并特别强调总容量应具有一定的余量作为保险系数。经过研究机构对上述运转状况测算后，再确定适宜的工作压力。实施供气状况由常规数字式载入仪表检测，同时对整个供气过程的压力也进行检测。

当通过检测膜片掌握了每一时间段压缩空气的流量以后，就可以对工作压力进行调整，以便减少供气网路中压缩空气的多余储存量。当适当降低工作压力以后，通过管道的压缩空气也会按比例减少。反过来只要能在极短时间内检测出该时的工作压力，也就可以精确地计算出该时压缩空气在管道中的流量。应用上述测量值，就可以绘制出以很小时间段作为单位的管道中压缩空气流动量的变化状况。

再借助数位式载入检测装置，就可以确定压缩机运转过程中的全负荷、空转和静止时间。当确定了每一台压缩机输送压缩空气的时间后，即可模拟出管道对压缩空气的需求量和最后的实际总消耗量。再所由检测得到的压力变化状况与模拟结果结合在一起进行分析，就可以绘制出用户对压缩空气需求量随时间发生变化的曲线图。此图可帮助管理人员切实地按照需求量供应压缩空气。

当数位载入检测装置检测到联结一起运转压缩机以KW为单位的消耗功率以后，则通过计算（这里必须注意的是不能用测量值代替）就可以获得短时间内压缩空气需求量的峰值。这时就应该控制压缩机在适当大于峰值条件下运转。与此同时按照不断变化的工作压力，确定能满足实际消耗所需要的压缩空气供应量。当然其中也应该包括压缩空气储存器和送气管道的消耗量。

从按照上述方法绘制的6bar网路与工作压力变化相对应的压缩空气消耗量图中可以看出，绝大多数时间内的供气容量在5~10m3/min之间。在6时和10~13时之间，出现20 m3/min的峰值。在极短时间内还出现了28 m3/min的极大峰值。为了弄清楚最大峰值和实际状况，又专门对5时40分~6时30分这段时间，用更短时间为单位绘制出与工作压力相对应的压缩空气消耗图。由图中可以看出，在这段时间之内消耗量的变化最大。不断在0~28 m3/min之间变化。这种现象是由冲洗过程引发的。而这一时间段中的“正常”峰值则为16 m3/min。

为改建后压缩空气供应站的管理

经过上述调查掌握了压缩空气需求量的变化规律后，确认该站可以全部采用固定转速螺杆式压缩机，这样就节省了大量初期投资。具体配置是6bar网络设置是三台压缩机。其中两台压缩机的容量为9.30m3/min，电动机消耗功率为55kW。另一台的容量为5.05m3/min，功率为30kW。13bar网络也设置了三台压缩机。其中一台的容量为6.70m3/min，功率为5.5 kW。另一台的容量为5.55 m3/min，功率为45 kW。还有一台的容量为2.66 m3/min，功率为22 kW。所有压缩机提供压缩空气的品质均为ISO标准的4级，即含油量不超过0.01mg/ m3。

在一般状况下按照设备能力产生压力6和13bar压缩空气，完全可以满足使用要求，并有一定的余量。为了进一步保证安全，在13bar网络的支管中设置了一台减压器通向6bar网络。万一6bar网络的需求量突然增大而供应不足时，13bar网络就可以为其提供一定量的压缩空气。由于改建后的压缩空气供应站能确实按照需求量供应压缩空气，即减少了在保证安全前提下的压缩空气，最终使能耗降低了40%。除了以上各种措施外，还对两个网络的功率分级采取了以下措施：

· 两个不同压力系统都实施优化和全自动控制运作。以最经济和最可靠为前提，控制压缩机的功率消耗。对每一台压缩机或每一台压缩机组，实施无延时的自动加强或减弱控制。因为这样可始终按照需求量供应压缩空气，从而具有良好的经济效益。

· 当最大功率压缩机停止运转时，在每一种压力范围内其他压缩机仍能正常运转，并按照需求量供应压缩空气。

上述严格按照需求量供应压缩空气的技术，可以保证在任何条件下对网络100%地供应压缩空气。所使用的压缩机能具有上述优良性能，主要是采用了高级压缩级、运转性能很好的电动机和高性能电子零部件。其中反应灵敏的电子装置，可以及时对系统实施载入和空转的调整。最后通过智慧化的优化和全自动控制，使压缩空气供应站能以最经济的方式运转。

另一种有效的运转方法是由一台旋转式压缩机产生6bar网络中基本负荷所需要的压缩空气。这样就有利于延长螺杆式压缩机的使用寿命。但因为这种方法需要增加初期投资，所以对投资和延长使用寿命之间的得失进行核算以后才能做出决断。

在每一种压力压缩空气的系统中，都设置了露点为+3℃和残留水量为6g/ m3的冷干燥器。因为这种用于对压缩空气进行干燥的设备具有很大的备用能力，所以即使遇到需求量峰值时也可以保证很安全的运转。所设置的筛检程式也具有同样的优良性能，所以在经过过滤压缩空气中，残留的油分子极少。

进气和排气

经过改建后的压缩空气供应站，是设置在位于卫生用品生产厂附近的新建筑物中。在建筑物内用隔墙形成了几个工作室。外墙面上覆盖了可以进入空气和废气的装饰材料。市内的最佳温度是保证通向外部的进气管，能够对六台压缩机满意的送入空气。由两台排风机将废气通过已有管道排向室外，并由专门的辐射温度装置对这两中废气进行处理。如果能充分发挥余热的作用，还可进一步提高经济效益。从而基本上达到无损耗运作的状态。

通常在压缩机消耗的电能中，有95%用于产生压缩空气，其余是被发热所消耗。六台压缩机所产生的发热可以通过油循环平板式热交换器，将槽中的水加热到40～45℃。为了利用发热提高经济效益，在改建的压缩空气供应站中还设置了油—水分离装置去除水中的冷凝物。

现在还可以对整个站的运作实施远距离无线控制，既可以对站中的压缩机、干燥器和高精度筛检程式等所有设备，实施参数的连续优化控制。所设置的管理装置，可以通过电邮、传真或移动电话等及时传送各种资料。其中包括压缩机停止运转、压缩空气有缺陷和露点等资讯。一旦发现传送资料偏离规定值，即可采取相应措施加以纠正。当发生严重事故时也可获得相应资讯，以便立即采取防止事故进一步恶化的紧急措施。

经改建后的压缩空气供应站，相对于改建前可节省能耗40%。今后还将进一步提高到60%的水准。因工作人员的数量也可以相应减少，所以可进一步降低运转成本。另一方面是因为发生事故的可能性也相应减少，从而可以减少停机损失和排除故障的费用。

霁雨星辰1 · 发表于 2009-6-13 15:54:48

借走了，谢谢你。

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