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空压站能效分级在节能上的应用与价值

   【压缩机网】随着空气压缩机行业的不断发展和升级,产品不断推陈出新,特别是近10年来,不断推出节能设备,出现了变频空压机,永磁变频空压机,两级压缩空压机等等。行业人付出了很大的努力,不断创新。整个空压机行业在中国发展非常快,空气压缩机的制造工艺水平和质量不断提高。
 
空压站能效分级在节能上的应用与价值  
       同时,我们也看到现实中一个非常重要的问题,设备制造商把设备已经做成了一级能效,但是使用设备的工厂是否发挥出设备的最佳效用呢?就好比我们把最优良的“武器”给了士兵,如果士兵不会用或者没有充分发挥“武器”的作用,结果还是打了败仗一样的道理。空气压缩机作为通用设备,为工厂提供气体动力源,他们的运行工况会随着工厂的生产工艺变化、产品淡旺季的变化,生产组织方式的变化而发生变化。
  对设备使用业主而言,空压机的使用效率已经不是简单的单台空气压缩机自身能效等级的问题,而是多台空气压缩机协同运行的结果,也包括空气后处理和整个压缩空气管网系统的能效,甚至从管理的高度,包括人员管理和全厂系统优化。从这个角度,空压站的能效等级更能反映其真正的空气压缩机使用的能效状况。
  这就好比一个运输车队,最早考虑的是购买单台货车时,在选型时依据工信部发布的单车油耗指导信息做决策(这个是基于标准理想条件下的油耗,考察的也是车辆生产制造企业的能力)。然后,在车辆使用过程中,车辆的保养维修车况和驾驶员的开车习惯和水平会影响车队油耗。最后,上升到车队整体油耗管理水平,还包括了车辆匹配和调度能力,避免大马拉小货,配送路线选择等,更多的会用车队平均每吨货物每公里的油耗来评估。
  随着2018年10月1日发布的T/CGMA 033001-2018 压缩空气站能效分级指南标准正式开始实施,空气压缩机行业的节能上升到了一个新的高度,真正意义上从工厂使用角度来指导能效考核标准。同样是一级能效空气压缩机组成的不同空压站,如果匹配、使用和管理不当,整站能效可能会下降到三级能效甚至更低。
  下面通过实际案例来对空压站整站能效分级理念和标准在节能上的应用与价值做进一步的说明。
 
  案例一:某大型中外合资汽车制造工厂
  2016年初,利用工业物联网技术,服务商对该动力车间能耗,压缩机空气流量进行了数据采集,在近一年时间的持续测量中,我们拟合了工厂6天的压缩空气流量的波动图(下图1)
 
空压站能效分级在节能上的应用与价值
        大家可以看出该动力车间用气变化还是非常大,但是基本上是维持了三种典型的用气工艺,第一条线用气量是60立方/分钟左右,第二条线是100立方/分钟左右,第三条线是130立方/分钟左右,这是整个工艺用气比较集中的三条线;我们再看下图2
 
 
空压站能效分级在节能上的应用与价值       
       客户配置的都是产气能力40立方/分钟的空气压缩机(蓝色),设备都是国外知名品牌的空气压缩机,我们通过流量和压缩机放到一块看,问题就出来了,如果按照老的设备要完成工艺用气的第一条线60立方,那么40立方的设备就需要开两台,其中一台肯定要出现加卸载状况,而我们知道空气压缩机卸载时有30-45%能耗浪费。因此,客户原先配置的40立方设备都无法完全切合工艺用气的需求,整站能效利用水平很低。
  通过设备的改造置换(图2红色设备)改造效果如下:
空压站能效分级在节能上的应用与价值
  通过上面的这个例子我们可以看出,空气压缩机的使用,尤其是对空压站(多台空气压缩机一起运行)用气工艺和特点越了解,配置的空压站才会能效等级越好,才能让空气压缩机的效用最大化,做到节能减排的效果。
 
  案例二:某制造行业大型国企
  这是一个典型的空压站,它的能效等级随着用气工艺的变化,整站能效在二级和三级之间波动。
 
空压站能效分级在节能上的应用与价值  
空压站能效分级在节能上的应用与价值
空压站能效分级在节能上的应用与价值
       大家可以看到这个空压站一个小时的实时比功率是在9.6到11(kW/(m3/min))之间波动。在这个案例中,整站能效等级评估采用的是在线测量的方式。实际长期的分析过程中,我们发现该气站的实时能效等级其实是在二级与三级之间波动和变化的。而且这个变化,在生产的不同时期,不同时间段,不同生产工艺,不同环境条件下都不一样,也没有找到简单明显的变化规律。以图3、4为例,分别在2019年11月和2020年1月,同样对一周七天的分析,无论是一周内还是周与周的横向对比,该站的能效等级都出现了很大的变化。
 
 
空压站能效分级在节能上的应用与价值空压站能效分级在节能上的应用与价值  
        目前该站在压力露点在-70℃到-40-70℃之间,压缩空气流量是20立方/分钟到80立方/分钟,空气质量属于有油压缩空气。根据T/CGMA 033001-2018 压缩空气站能效分级指南标准,当该站整站比功率是10.3kW /(m3/min)时,排气压力是1.0MP,在标准中就可以找到相对应的输功效率为=38.5;再乘以露点温度的补偿系数1.15,实际的输功效率为:38.5*1.15=44.275,根据下方的表格我们找到对应的输功效率对应的等级为:大于三级的41.5小于二级的45,因此这个空压站等级为三级能效的空压站,但是很接近二级能效。
  上面这个案例我们可以清楚的发现,即使使用单机一级能效的空气压缩机,空压站整站能效也只达到三级,说明了空压机单机性能和整站的能效等级是不能简单的画等号的,一级能效的空压机组合在一起不一定就是一级能效的空压站。当然,没有一级能效的空气压缩机,做不出一级能效的空压站整站,想做出一级能效的空压站,单机性能是条件之一。
  这个结论也说明,在空压站实际运行过程中,能效利用其实非常复杂。不仅仅和设备设计制造水平相关,还和设备维护水平、设备使用运行能力、用气工艺、环境工况等有关。系统性节能需要非常专业的综合能力,才能真正有效提升系统能效水平。
  在这个过程中,借助整站能效等级分析工具,特别是实时测量模式,能够有效的长期分析能效波动和变化,选找出改进空间和潜力,然后有针对性的做出节能改进和调整,不断提升整站能效等级,实现生产的降耗和成本优化。作为有效综合评估系统能效的指数-空压站整站能效等级可以帮助业主做出有效的判断和确认节能改进方向和节能手段的最终效果。
 
  参考文献
  T/CGMA 033001-2018 压缩空气站能效分级指南标准

来源:本站原创

标签: 能效节能价值  

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