【壓縮機(jī)網(wǎng)】據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域中，企業(yè)使用的空壓機(jī)臺(tái)數(shù)多、功率大，所消耗的能源約占電力總能源的8%-20%，節(jié)能是空壓機(jī)行業(yè)市場(chǎng)化最有力的工具，潛力巨大，有必要進(jìn)行節(jié)能改造?？諌簷C(jī)節(jié)能的路線有哪些？在我看來(lái)目前需要從以下兩條路徑入手，硬件節(jié)能和智慧節(jié)能，這兩者綜合應(yīng)用能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　空壓機(jī)硬件節(jié)能思路

　　硬件節(jié)能包括設(shè)備提效、泄漏治理、變頻調(diào)速、余熱回收等方法。

　　1、設(shè)備提效

　　設(shè)備提效是指將低效的設(shè)備改造成高效的設(shè)備，當(dāng)前許多制造企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層還不能認(rèn)識(shí)到。因?yàn)橹T多原因，很多企業(yè)的生產(chǎn)線建設(shè)較早，還在使用低效的活塞機(jī)，實(shí)際上螺桿機(jī)完全可以替代。螺桿式空壓機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)行穩(wěn)定、維修量小等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前的主流產(chǎn)品。特別是近年來(lái)，通過(guò)眾多空壓機(jī)制造企業(yè)不懈努力，螺桿式空壓機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，節(jié)能型螺桿空壓機(jī)不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)生了永磁變頻螺桿空壓機(jī)、永磁變頻雙級(jí)空氣壓縮機(jī)等多種產(chǎn)品，為了提高企業(yè)制造能力，提高設(shè)備能效，建議企業(yè)盡早采用節(jié)能型螺桿機(jī)替代常規(guī)空壓機(jī)。

　　舊設(shè)備的更新?lián)Q代可按以下因素考慮：（1）設(shè)備初始投資，如新采購(gòu)設(shè)備需要考慮：價(jià)格、運(yùn)輸費(fèi)用、安裝調(diào)試費(fèi)用等影響設(shè)備初始投資；（2）能源節(jié)省效益，新設(shè)備的能效比高、能源節(jié)省效益顯著，縮短投資回收期。如新設(shè)備的能效比為6.0，而舊設(shè)備為3.0，在相同的產(chǎn)氣量和運(yùn)行時(shí)間下，能源節(jié)省量將非常可觀，同樣產(chǎn)氣量20m3，功率75KW的空壓機(jī)，運(yùn)行3000小時(shí)，電價(jià)為1元/kwH，舊設(shè)備輸入功率75/3=25kW，新設(shè)備為75/6=12.5kW，每小時(shí)節(jié)省電量電量為25-12.5=12.5kWh，每年節(jié)省費(fèi)用為12.5*1*3000=37500元。（3）維修成本降低。舊設(shè)備每年維修成本高、而新設(shè)備維修成本降低幅度大，這有助于縮短投資回收期。（4）新設(shè)備生產(chǎn)效率大幅提升。在工業(yè)制造生產(chǎn)過(guò)程中，新設(shè)備能精準(zhǔn)控制壓縮空氣氣壓，氣體品質(zhì)達(dá)標(biāo)，降低產(chǎn)品次品率，從而帶來(lái)可觀的效益，縮短投資回收期。設(shè)備提效、高能耗設(shè)備以舊換新成為當(dāng)前我國(guó)裝備能力及產(chǎn)品升級(jí)換代的主要措施。

　　2、泄漏治理

　　空壓機(jī)的目標(biāo)是產(chǎn)生壓縮空氣，制造企業(yè)最終需要的是帶有一定壓力、滿足不同質(zhì)量要求的壓縮空氣。企業(yè)一般都建設(shè)集中空壓機(jī)房，這就需要較長(zhǎng)的管道來(lái)輸送壓縮空氣，產(chǎn)生泄漏的概率會(huì)大幅提高。壓縮空氣從空壓機(jī)機(jī)房輸送到使用終端，各種金屬連接管路、接頭、閥門等難免會(huì)存在一定泄漏，大家普遍認(rèn)為壓縮空氣屬于無(wú)色無(wú)味、無(wú)污染的可再生能源，不去重視其泄漏造成損失。而據(jù)有關(guān)資料顯示，實(shí)際上壓縮空氣在管道輸送中造成泄漏是非常驚人的，為了治理泄漏問(wèn)題，建議大家定期檢查軟管、接頭、閥門等關(guān)鍵部位的情況，增加必要的流量、壓力的遠(yuǎn)程檢測(cè)裝置，隨時(shí)監(jiān)控泄漏率、壓差、快速定位泄漏點(diǎn)，減少泄漏損失。

　　3、變頻調(diào)速

　　很多空壓機(jī)采用的星三角啟動(dòng)方式，通過(guò)壓縮機(jī)啟停來(lái)控制管道中壓力。管道壓力達(dá)標(biāo)后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停機(jī)；當(dāng)壓力降低到一定程度后，又再次啟動(dòng)。星三角啟動(dòng)電流是正常運(yùn)行電流的3-6倍，這種方式不僅在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成頻繁的沖擊，還減少了空壓機(jī)的調(diào)節(jié)手段，增大了能耗。如果將壓縮機(jī)電控回路改造成變頻調(diào)速啟動(dòng)，能大大降低壓縮機(jī)能耗，通過(guò)加裝變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，比如降低轉(zhuǎn)速來(lái)降低空壓機(jī)的產(chǎn)氣量，維持空氣管網(wǎng)所需要的壓力，不斷補(bǔ)充壓縮氣量，達(dá)到輸氣管網(wǎng)所需最低壓力，同時(shí)降低能耗。變頻改造過(guò)程中，需要用戶對(duì)設(shè)備根據(jù)實(shí)際需求，精準(zhǔn)匹配、關(guān)注性價(jià)比較高的變頻器產(chǎn)品，同時(shí)考慮其通用性和兼容性，便于后續(xù)的維護(hù)和零件更換，盡量選擇符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

　　4、余熱回收

　　空壓機(jī)使用中會(huì)產(chǎn)生大量余熱，通過(guò)風(fēng)冷、水冷等方式將壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱能散發(fā)出去。但實(shí)際上通過(guò)各種手段回收這部分熱量可用于其它生產(chǎn)工藝、降低用熱能耗，提高企業(yè)的整體生產(chǎn)效率，比如生產(chǎn)中液體加熱、生活熱水、冬季采暖等等，余熱回收方式需要企業(yè)根據(jù)自身需要與其它工藝流程的要求來(lái)確定。

　　以上是對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)的硬件改造，降低常規(guī)運(yùn)行方式下的能耗。但是，空壓機(jī)的能耗與用氣量、用氣壓力、冷卻介質(zhì)流量、環(huán)境溫度等很多因素相關(guān)，這些因素的改善也能大幅度降低空壓機(jī)能耗。當(dāng)然，這種精細(xì)化的節(jié)能依靠簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，需要使用智慧節(jié)能系統(tǒng)，綜合分析各類影響因素，自動(dòng)尋找最佳控制方法。

　　空壓機(jī)智慧節(jié)能思路

　　智慧節(jié)能技術(shù)是利用數(shù)字建模、大數(shù)據(jù)、AI分析等技術(shù)優(yōu)化運(yùn)行策略，解決常規(guī)調(diào)節(jié)無(wú)法精準(zhǔn)節(jié)能的缺點(diǎn)的方法。

　　智慧節(jié)能主要從以下三方面來(lái)降低空壓機(jī)系統(tǒng)的能耗：

　　第一，設(shè)定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行目標(biāo)，保證生產(chǎn)的同時(shí)降低能耗。智慧節(jié)能系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝預(yù)測(cè)用氣量及用氣壓力，隨時(shí)設(shè)定滿足工藝需求的最低用氣壓力，避免空壓機(jī)做無(wú)用功。

　　第二、通過(guò)大數(shù)據(jù)模型調(diào)整空壓機(jī)運(yùn)行策略。智慧節(jié)能系統(tǒng)會(huì)建立各臺(tái)空壓機(jī)的模型，并不斷收集每臺(tái)空壓機(jī)在不同負(fù)荷下的能耗，提高模型準(zhǔn)確度。運(yùn)行時(shí)，根據(jù)預(yù)測(cè)目標(biāo)提前進(jìn)行系統(tǒng)模擬，尋找最佳調(diào)節(jié)策略，降低能耗。例如，在用氣量較少時(shí)，根據(jù)機(jī)組性能選擇全部機(jī)組低頻運(yùn)行，還是停止部分機(jī)組；如需停止部分機(jī)組，系統(tǒng)會(huì)判斷能效最差的空壓機(jī)，并停止該設(shè)備。

　　第三、建立冷卻系統(tǒng)模型，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的控制策略。大型空壓機(jī)多采用水冷方式冷卻，大多建有多臺(tái)冷卻塔系統(tǒng)，采用智慧節(jié)能系統(tǒng)建立準(zhǔn)確的冷卻塔、冷卻水泵模型，并監(jiān)測(cè)濕球溫度。當(dāng)濕球溫度變化時(shí)，機(jī)組會(huì)通過(guò)模擬的方式提前篩選多種調(diào)節(jié)策略，比如增加水泵或減少水泵、提高冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或降低轉(zhuǎn)速、增加或降低冷卻塔臺(tái)數(shù)等，以達(dá)到最低的冷卻系統(tǒng)能耗。

　　冷卻塔的分類：按通風(fēng)方式分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)；按水與空氣的流動(dòng)方向分為逆流式、橫流式和混流式；按水與空氣接觸方式分為濕式、干濕和干濕式。冷卻塔的主要組成部分有：

　　傳動(dòng)系統(tǒng)：電機(jī)、減速機(jī)、風(fēng)機(jī)；布水系統(tǒng)：例如旋轉(zhuǎn)布水器、固定散水頭、散水槽、分水板、塔體及支架、風(fēng)筒、收水器、填料、雨區(qū)、集水池、導(dǎo)風(fēng)板等幾部分組成。電機(jī)：目前品牌的有大同、東元、金日；一般常用電機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP54。減速機(jī)分為皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式，一般我們用軸流式。目前市場(chǎng)使用冷卻塔大多為FRP材質(zhì)，冷卻塔的填料是冷卻塔重要組成部分，其占所產(chǎn)生溫降占整個(gè)塔溫降的60%-70%，填料材料有聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚丙烯等。冷卻塔屬于熱交換設(shè)備系統(tǒng)，進(jìn)行熱交換的兩種介質(zhì)是：水和空氣，整個(gè)過(guò)程是接觸散熱和蒸發(fā)散熱共同作用使水冷卻，冷卻后的水回流到空壓機(jī)冷卻器和油冷卻器中，交換熱量后，熱水通過(guò)冷卻水泵增加動(dòng)力，又再次進(jìn)行冷卻塔系統(tǒng)中進(jìn)行降溫，如此往復(fù)循環(huán)，當(dāng)一臺(tái)冷卻塔降溫不足時(shí)需要增加冷卻塔的臺(tái)數(shù)。

　　通常情況下在冷卻塔降溫37-32-27溫度條件下，1RT(冷噸)=13LPM，根據(jù)熱量計(jì)算公司：

　　Q為冷卻塔的散熱量，C為水的比熱容，為冷卻塔溫降。

　　除了以上三方面，智慧節(jié)能系統(tǒng)還在很多細(xì)節(jié)上進(jìn)行精細(xì)化控制，保證整體系統(tǒng)的最佳能效。這樣的控制策略，需要在整個(gè)空壓機(jī)站房及輸送氣管理系統(tǒng)、終端用戶加裝若干傳感器，如管道壓力傳感器、管路流量計(jì)、溫度傳感器、電壓表、電流表、電能計(jì)量表，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、計(jì)算、按要求分類控制、其數(shù)據(jù)量和計(jì)算量是巨大的，只有采用AI大數(shù)據(jù)才能完成，這也是智慧節(jié)能技術(shù)的核心。

　　總之，空壓機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能包括硬件節(jié)能和智慧節(jié)能，這兩者又是相輔相成的。硬件節(jié)能是降低能耗的基礎(chǔ)，也是智慧控制能夠形成大量控制策略的基礎(chǔ)；智慧節(jié)能在硬件改造的基礎(chǔ)上需要進(jìn)行精細(xì)化控制，通過(guò)加裝多種如干傳感器裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、分析、按照要求分類控制，再經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)庫(kù)，模型在多種控制策略中尋找最佳路線，滿足生產(chǎn)需求。降低能耗，兩者只有相互配合，才能達(dá)到最佳節(jié)能效果。