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      濟南機頭大修空壓機節能兩大利器:底線思維和系統思維

      2022-02-17 15:45:37

      濟南機頭大修空壓機節能兩大利器:底線思維和系統思維


      濟南機頭大修


      對于一家生產制造工廠,排生產計劃是司空見慣的事情,但生產主管部門更多考慮的是生產線主設備的問題,而往往忽略了氣輔設備——壓縮空氣系統也有一套運行原則。事實上,主設備決定了工廠是否賺錢,而氣輔設備很大程度上決定了賺多少,畢竟壓縮空氣系統是一只“電老虎”。


      任何工業企業都有生產淡季和旺季,即便在一天當中,用氣需求也有大有小,而了解這些需求變化對整個壓縮空氣系統的影響,是確保供氣設備——空壓機能夠保持預期功能和效率的關鍵。不管生產負荷如何,確保壓縮空氣系統以性能運行,是廣大空壓機用戶,以及設備供應商不懈追求的目標。對此,本文提出一些具有普遍參考價值的運行原則和思維模式,供用戶借鑒。


      秉持供應原則

      空壓站在設計、建設之初,必然留有一定裕量以應對滿載需求和可能出現的額外需求。但是,當處于生產淡季,或者其它用氣需求減少的情況時,空壓機仍然滿負荷運行必然導致極大的能源浪費。生產淡季往往是壓縮空氣系統Z重要的節能機會。因此,我們在滿足生產用氣需求的基礎上,必須千方百計地減少壓縮空氣的生產,降低壓縮空氣沒有經濟效益的產出與消耗??刹捎玫姆椒òǎ?/span>


      1.減少空載運行時間。我們知道,為了保證高速運行的空壓機設備不會重復啟動和停機,一般約有10分鐘左右的停機延遲,也就是空載??蛰d期間空壓機機頭不打氣,電機處于無負荷空轉狀態,但是電機空轉時也會耗電,其用電約等于負載時的25%(不同型式、品牌、功率空壓機的性能各不相同,此數據僅做說明之用)。如果壓縮系統中存在泄漏,空壓機可能偶爾切換到負載運行,那將消耗更多的電力來生產壓縮空氣。在絕大多數工廠,尤其是非連續性的生產場合,下游工況對壓縮空氣的需求是波動的。因此可以利用這種波動的需求來減少空壓機空載運行時間,提高能源應用效率。


      減少空載運行的有效方式之一是采用可靠的空壓機控制系統,并進行科學、合理的參數設置。如果是單臺空壓機,控制系統主要操縱的是設備的加卸載;如果有多臺空壓機聯機,控制系統一般被設置為自動進行各臺空壓機的加卸載。此時,如果設置不當,即便每次相差3-5秒,壓力相差0.1MPa,日積月累,多產生的壓縮空氣耗電量也非常大。


      在某些規模較大的空壓站,徹底關閉一至數臺空壓機,是減少能耗的重要途徑之一。有很多用戶習慣于生產期間,讓眾多空壓機隨時“待命”,事實上,這一習慣在很多時候沒有必要,反而造成了巨大的浪費。生產時間越短,通過關閉空壓機而不是讓其空載運行,可以節省更多的電力成本。如果生產用氣需求減少但我們的供氣成本沒有減少,就要考慮將工廠中不必要的壓縮空氣管道區域通過閘閥關閉、隔離,以減少壓縮空氣壓力浪費。


      如果生產線已經停止,一定要手動停止空壓機,即使它被集成到一個中央控制器。否則,機器可能會小幅運行,以補償壓縮空氣管網中小泄漏造成的失壓,而這會造成不必要的能源浪費。


      2.消除漏氣現象。很多用戶現場有很多耳朵都能聽到的泄露,但是都沒有被維修,因為很多用戶認為這么一點點泄露修了也解決不了問題,或者覺得這么一點小泄漏無足輕重。事實上,這種想法大錯特錯,壓縮空氣泄露造成的能源浪費在各種浪費因素中居于首位,占20%至50%。比如,在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個直徑1mm的泄漏小孔,每年導致的損失高達約3525度電,幾乎相當于兩個三口之家的全年家庭用電,而且絕大多數泄漏是人耳無法聽到的。


      除了直接泄漏的壓縮空氣造成能源浪費外,泄漏還會造成整個壓縮空氣系統壓力下降。如果要保證壓力,就需要提高空壓機排氣壓力或者額外啟動其它供氣設備,進一步提高能耗成本。


      根據現場經驗,當對壓縮空氣管網進行系統化地解決泄露時,維修補漏工作完成后,有可能出現泄露率不降反升的情況。原因是維修泄露點后,對空壓機的排氣壓力一般并不會特別調整,這就導致整個系統壓力上升,之前本來沒有泄露的地方在過高壓力下開始泄露了。這時需要再進行一輪查漏補漏,泄露率才會真正開始下降,然后通過調整空壓機排氣壓力,將壓縮空氣系統壓力調整至Z經濟狀態。


      3.降低供氣壓力。由于管道壓力損失不確定,設備啟動存在流量高峰等原因,空壓機的供氣壓力常常比用氣端要求壓力高出0.2MPa~0.3MPa,在泄漏量大的時候壓力會更高。而末端設備每提高0.1MPa,空壓機的耗電就提高4%~8%。有時會為了少數幾臺壓力要求高的設備,而調高整個供氣管網系統的壓力,導致能源浪費嚴重。


      據美國數據統計,每減少1%的PSI將有2%的能源節省。所以我們在保證用氣需求的基礎上,要盡可能的調低供氣壓力,并盡量壓縮壓力之間的范圍。這可以通過自動控制系統來實現,如有必要,可以設置不同的壓力檔,以滿足不同的用氣需求。


      4.余熱回收。壓縮空氣雖然用途廣泛,卻是一種“奢侈”的能源,其生產過程中消耗了大量的能源。根據美國能源署統計,空壓機在運行時,真正用于增加空氣勢能所消耗的電能,在空壓機總耗電量中只占很小的一部分,約為15%,大約85%的電能轉化為熱量,通過風冷或者水冷的方式排放到空氣中。這些損失的熱量中有70-94%是可以被回收利用的,折合壓縮機的軸功率約為60-80%??諌簷C可以回收的余熱取決于設備的大小和運行時間。從壓縮空氣中回收熱量可以減少外購能源,如煤炭、電力、天然氣、暖氣、熱水等的需求,從而降低運營成本和二氧化碳排放量。在國家能耗“雙減控”和碳交易的大背景下,可產生更大的經濟與社會效益。


      5.選購變頻空壓機。相對于工頻空壓機,變頻空壓機的出現不是為了全速連續運行。它做的不僅僅是加載和卸載,而是可以將壓縮空氣輸出與需求相匹配。因此,變頻空壓機是有波動需求的企業的理想選擇。壓縮空氣的需求在不同工作崗位之間存在顯著差異;需求隨班次、工作日或季節性波動,如果工廠是這種工況,推薦優先考慮變頻空壓機。還可以考慮將工頻空壓機和變頻空壓機結合在一起的解決方案,工頻空壓機提供基本負載,一個或多個變頻空壓機“微調”以滿足用戶需求變化。


      須有系統性思維

      首先,壓縮空氣系統為整個工廠的生產提供動力,沒有壓縮空氣,生產就無法正常進行! 所以將壓縮空氣設備列在生產計劃之中通盤考慮非常重要。其次,壓縮空氣系統核心是空壓機,但抓住了核心不等于可以忽略其它,所以要重視空壓機以外的設備與要素,比如后處理設備等。


      當生產擴大,需要增加供氣量時,我們要考慮目前的空壓機是否有能力滿足產量增加帶來的用氣需求?是否要購買一臺額外的空壓機來跟上增加的需求?保留舊的空壓機作為備用機,可能會節省購買一臺大型空壓機的費用。


      當接入壓縮空氣系統的空壓機增加后,更多的壓縮空氣=更多的下游水分。生產系統是否準備好處理因壓縮空氣量增加而產生的額外水分?濕氣會對壓縮空氣裝置和終端工藝造成損害。在增加壓縮空氣供應之前,建議先確定原有的干燥方法/配置是否能夠有效處理系統中增加的水分。


      當接入壓縮空氣系統的空壓機增加時,也須考慮是否有足夠的存儲空間。儲氣罐具有穩定氣壓和儲存空氣的作用。使用儲氣罐可以把氣壓控制在合適的范圍內,消除管路中氣流的脈動,滿足用氣設備突然用氣量加大的需求,確保更穩定地用氣,從而避免空壓機頻繁啟停,達到節能的目的。


      當確定需要增加空壓機設備以提高產氣量時,我們要優先考慮新技術。在過去十多年中,壓縮空氣技術取得了巨大的進步,衍生出很多新概念、新理念和新產品。那么,在采購時,我們就不能抱著固有的陳舊理念去選型。


      當空壓機的使用時間超過10年,即便設備完好,我們也要考慮其能效水平,如有必要可進行節能置換。畢竟設備初期投資只占15%,使用期間的維護、管理成本占15%,70%的成本源于能源消耗。


      相信專業,用數字說話

      任何投資都應該有明確的回報和投資回報率,壓縮空氣系統同樣如此,這是商業行為的本質。但要實現高額回報,不應依賴直覺和“大概、或許、可能”,而是要用數字說話,計算成本、產出和利潤以及效率。


      數字化背后是被行業劃歸到整機、后處理、潤滑油之后的計量、監控行業以及物聯網、大數據。事實上,隨著工業科技的發展,壓縮空氣系統能效等級的提升、產氣品質的提升,僅靠簡單的用眼看、用手摸、用耳聽已無法滿足“錙銖必較”的利潤提升需求,必須要用更加科學、智能、全面、實時的專業工具和專精的服務來幫助用戶確定效率基準線,找到擴張的方法,或在需求放緩時確保效率。換句話說,就是要相信專業人員、企業和工具的力量,用數字說話。


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