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为什么说:空压机节能是个系统工程

   【压缩机网】当前,中国能源消费总量逐年增长,工业发展也越来越关注节能。根据规划,到2020年全国能源消费总量要控制在50亿吨标准煤以内,单位GDP能耗下降15%,重点推进节能工作的领域包括工业、建筑、交通、商贸流通、农业农村、公共机构等。这其中,工业领域的节能工作是重中之重,同时也是压力较大的推进领域。按照既定目标,“十三五”工业增加值能耗要下降18%,平均每年下降4%左右。
 
  据中国节能协会节能服务产业委员会(EMCA)统计,2018年,节能服务产业继续保持稳定发展,节能服务产业总产值4774亿元,同比增长15.1%。
 
为什么说:空压机节能是个系统工程
 
  从工业节能市场来看,国内市场进一步走向成熟。以空压机行业为例,中国空压机行业在经历了40多年的市场风雨之后,其发展进入了一个瓶颈期。在以永磁变频、两级压缩为代表的节能型产品市场占有率快速提升之后,其整体市场需求增速开始下滑。而以合同能源管理、节能技改、空压站托管、智能空压站等为代表的空压机节能服务市场开始兴盛,一大批节能服务公司进入空压机节能服务行业,亦有不少传统压缩机生产企业涉足节能服务市场。
 
  不过,在行业产品大量发展、节能服务企业云集的同时,痛点也凸显:产品质量不高、耗材价格高、节能效果不突出,技术服务不到位成为众多空压机节能服务企业的发展瓶颈。有专家表示,在行业竞争市场化的前提下,节能技术研发、节能产品制造、节能设计方案、节能效果评估等产业链的整体培育将有助于空压机节能服务形成巨大的市场。
 
  国家三令五申强调空压机节能降耗
 
  据统计,空压系统电能消耗占工业能耗的8~10%左右,2018年全国空压机耗电量约为4200亿kW·h/a,其中有效能耗只占66%,其余34%的能量(约1420.4亿kW·h/a)被白白浪费掉,空压系统节能亟待高效开展。
 
  为此,今年4月初,工信部再次明确了《2019年工业节能监察重点工作计划》,并印发至各省、自治区、直辖市工业和信息化主管部门。空压机行业也再一次同电机、变压器、水风机等被列为重点节能监察对象。对于空压机,《计划》要求按照《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》(GB19153-2009)等国家标准,对空压机等重点用能产品设备生产企业实施专项监察,会同有关部门依法督促企业停止生产达不到强制性能效标准限定值的低效产品。
 
  压缩空气系统普遍存在能源浪费
 
  当前我国用户的压缩空气系统中,能源浪费主要表现为泄露偏大、压缩机配置及运行仅以保压为目的、供给压力不合理、喷嘴低效、设备用气存在浪费、现场工人用气成本意识淡薄等问题。
 
  如在泄露问题上,工厂中的泄露量通常占供气量的10%~30%,而管理不善的工厂甚至可能高达 50%。有时一个汽车组装车间的泄漏点就有2万个,其中,泄露量的90%以上来自设备使用中的零部件老化或破损。而尤为严重的是,现场管理人员远远地低估了泄漏造成的损失。比如,在供气压力为0.7MPa下的气管中一个直径1mm的泄漏小孔,每年导致的损失高达约3525度电,几乎相当于两个三口之家的全年家庭用电。
 
  压缩机的合理配置及合理运行对节省用电非常重要。通常,为使输出压力波动小,很多压缩机采用吸气调节方式。这种方式在没有供气的情况下也仍需消耗40%~70%额定功率的电力,浪费较严重。为此,导入变频控制、台数控制,采用空压机房节能监控系统等措施对削减电力十分奏效。而这些在工厂的实际操作中基本都被忽略,保证压力成为大多数工厂对压缩机管理的唯一要求。
 
  另外,由于管道压力损失不确定,设备启动存在流量高峰等原因,压缩机的供气压力有时比现场要求压力高出0.2MPa~0.3MPa。而末端设备每提高0.1MPa,压缩机的耗电就提高4%~8%,造成了巨大的能源浪费。有时也会为了少数几台压力要求高的设备,而整个调高供气的压力,这在能源使用配置上极其不合理,非明智之举。
 
  喷嘴在喷气织机、制造加工的精修及机加工等工艺现场被广泛使用,其耗气量在某些产业领域达到总供气量的50%。通常,喷嘴在使用过程中存在供气管道过长、供给压力过高、用直管铜管做喷嘴等问题。另外,现场人员很容易为了追求大冲击力而擅自扩大喷嘴喷口、提高供给压力,从而造成很大的用气浪费。
 
为什么说:空压机节能是个系统工程
 
  图文无关
 
  在气动设备中存在用气不合理的现象也比较突出,例如确定工件是否卡到位的气体背压检测、真空发生器给气等存在不工作也不间断供气现象。尤其是化学药液槽等用于搅拌目的的用气、轮胎制造中的定型充气等,从0.7MPa的高压减压到0.1MPa~0.2MPa使用的现象非常普遍,浪费得令人痛心。从工艺上把握设备的实际需要压力和最低耗气量是使设备耗气合理化的前提。由于设备用气不合理导致的浪费平均估计为供气量的20%。
 
  压缩空气系统低效运行原因
 
  大量数据表明,压缩空气系统主要费用都耗费在运行环节上,在其生命周期中,运行费用(电费)占比高达78~92%。因此,如何通过精细化管理,对能耗深入挖潜,提高能源使用效率,是每个企业都要面临的一个课题。对此,根据项目工程经验,发现大部分压缩空气系统运行能耗高的主要原因如下:
 
  (1)设备效率低
 
  很多年前配置的空压机大多属于低能效设备,与终端等设备匹配不合理,仅仅为了满足生产的基本需求;空压机调节方式落后、无集中控制,用气量随机变化时,空压机因卸载而浪费严重;末端设备用气不合理、效率低,设备用气存在浪费。
 
  (2)供气压力不合理
 
  没有对供气压力进行分级规划,而是简单采用高压供气外加机械自力式减压来满足不同的压力需求,大量的能源浪费在阀门上。此外,当需求侧用气量变化引起管网压力的随机波动,为了避免机组的频繁启停,需要设定一个很宽的压力变化范围,造成空压机出口压力的大幅波动,增加了空压系统的运行能耗。
 
  (3)能源浪费的原因
 
为什么说:空压机节能是个系统工程
 
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  a.空载能耗高
 
  目前多数企业压缩机为单台N立方,压缩机开停只有N或N的倍数,空压机设备开停依赖人工管理。尤其在用气负载频繁变化时,系统不能快速反应,也不能实现压缩机排量的微调,这形成了空压站各压缩机的空载。
 
  通常情况下,当压力达到y公斤时,空压机进入卸载运行状态,当压力降到x公斤时,压缩机进入空载状态,即关闭进气阀使电机处于空转状态,同时将油气预分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。关闭进气阀使电机空转,虽然可以使空压机不需要再压缩气体作功,但空压机在空转中还是要带动螺杆或者活塞做回转运动,电耗仍在继续发生。实际检测发现,空压机空载时的能耗高达其满载运行时的40%~55%。
 
  b.爬升能耗高
 
  螺杆压缩机有两种运行模式:加、卸载运行模式或空载、满载运行模式。加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在x公斤~y公斤之间来回运动。x公斤是最低工作压力值,即能够保证用户正常工作的最低压力(加载压力)。一般情况下,x公斤、y公斤之间关系可以用公式来表示:y公斤=x公斤+(1+δ),δ是一个百分数,其数值大致在10%~25%之间。压差一般在一公斤以上。通过理论计算和实际检测,得知空压机压力每增加1公斤,能耗增加5-6%。
 
  由此可知,在加、卸载供气控制方式下的空压机,其工作气压由x到y,有一个气压爬升的能耗,存在事实上的能源浪费。同时,高于x公斤的气体在进入用气终端前,其压力需要经过减压阀减压至接近x公斤,压力越高流速越快,这就造成同样的工况,压力越高所耗气量越大。这一过程同样是一个能源浪费的过程。
 
  c.传统管理
 
  在空压站的使用管理过程中,存在两种不可避免的矛盾。一种是企业对空压机管理人员有明确的考核,那么会出现气压经常不够或能少开就少开的习惯,不利于生产线的正常运行,或出现压力达不到设备使用要求导致用气终端故障增加。一种是对空压机管理人员没有明确的考核,这就会导致空压机多开、空压站空载能耗高的结果。无论哪种管理模式,其结果都会是空压站电能浪费增大,而且不利于安全生产。
 
  多管齐下解决系统节能降耗问题
 
  近两年,国内各大空压机厂商先后推出了永磁变频空压机、两级压缩空压机,一级能效压缩机等,对于空压机的能效提升、电耗降低,市场用户给予了极高的赞誉。
 
  但我们也应看到,空压机行业这些年高速发展,市场用户对设备的选型及使用维护却没有足够的专业认知,90%的企业依然使用着不达标的压缩空气,造成大量的设备元器件维修换新成本投入、产品原料浪费。
 
  因此,为了帮助用户提高能源利用效率,降低能耗,节能服务企业要从技术节能和管理节能等多种节能手段上寻求突破,根据用户不同需求提供多层次的定制性服务。同时,整个空压机节能服务市场,应立足于生产、技术研发和服务的一体化,整合包括空压机整机、零配件耗材、润滑油、后处理设备等在内的多种生产和服务,形成一个涵盖空压机前、中、后市场的完整产业链生态系统,扩展空压机节能服务市场空间,提升终端用户接受节能服务的认可度。
 
  我们的制造业同行一定要深刻理解节能降耗这个概念在中国的分量,它并不只是为了给国家节约资源。毫不夸大的说,未来几年其将会是生产型企业在中国的立身之本,这也是空压机节能服务生态系统将得以构建的基础和广阔前景。
 

来源:本站整理

标签: 空压机节能  

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