【壓縮機(jī)網(wǎng)】本文探討智能流量控制系統(tǒng)用于空壓機(jī)組及管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)降耗的應(yīng)用效果。針對供氣壓力不穩(wěn)定、空壓機(jī)組能耗高的問題，經(jīng)過比較分析明確了導(dǎo)致空壓機(jī)機(jī)組能耗較高的主要原因?yàn)槌Ｒ?guī)加卸載、供氣壓力與實(shí)際需求壓力不匹配、空卸載時(shí)間長等。通過智能流量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)的恒壓控制，以保證管網(wǎng)壓力平衡，并建立遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺，有效提高了空壓機(jī)組的運(yùn)行效率和管網(wǎng)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了降耗5%的目標(biāo)。指出：優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和采取綜合治理措施，以及應(yīng)用智能流量控制系統(tǒng)能夠有效降低空壓系統(tǒng)的能耗。

 

　　近年我國棉紡織行業(yè)持續(xù)遭受了內(nèi)需不足、出口低迷、進(jìn)口紗沖擊、生產(chǎn)要素成本增加等不利發(fā)展因素，行業(yè)整體經(jīng)營出現(xiàn)了持續(xù)不景氣，經(jīng)營狀況極為不利。因此，節(jié)能降耗與降低生產(chǎn)成本已經(jīng)成為棉紡織企業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的必由之路。

 

　　1 現(xiàn)狀分析及存在問題

 

　　我公司制定了年度節(jié)電5%的目標(biāo),為了順利完成目標(biāo)，需要對能耗情況進(jìn)行分析，進(jìn)而尋找解決方案。

 

　　在紡織廠中自動絡(luò)筒和噴氣織機(jī)車間壓縮空氣的用量非常之大。尤其是噴氣織機(jī)車間，成百上千臺噴氣織機(jī)每時(shí)每分都要用壓縮空氣，在空壓系統(tǒng)中尋找節(jié)能突破口顯得非常關(guān)鍵。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，使用同類設(shè)備的工廠的用氣量、供氣壓力、產(chǎn)氣成本等指標(biāo)數(shù)值相差較大，結(jié)合我公司實(shí)際情況仔細(xì)分析判斷，目前用氣量大、能耗高的主要原因有以下幾點(diǎn)。

 

　?。?）空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等本身效率偏低，制造工藝落后。

 

　?。?）由于多年的發(fā)展，系統(tǒng)配套出現(xiàn)小馬拉大車現(xiàn)象，致使空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等嚴(yán)重偏離z*佳工況點(diǎn)運(yùn)行。

 

　　（3）用氣終端（主要指自動絡(luò)筒機(jī)和噴氣織機(jī)）各型號間、機(jī)臺之間用氣量存在較大差異，供氣壓力起伏波動超出工藝壓力，空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等經(jīng)常需變工況運(yùn)行，增加了風(fēng)壓損耗。我們對自動絡(luò)筒機(jī)用氣量進(jìn)行了摸底檢測發(fā)現(xiàn)：3臺No21C-Ⅱ型絡(luò)筒機(jī)的進(jìn)氣氣壓均為6.2 MPa,停機(jī)時(shí)耗氣量為410 L/min～1 275 L/min，開機(jī)時(shí)耗氣量在2 500 L/min～3 000 L/min，各機(jī)臺之間相比耗氣量差異較大，尤其是停機(jī)狀態(tài)，z*小值和z*大值間相差3倍。檢查發(fā)現(xiàn)有些留做清潔的電磁閥長久失修出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象，造成一部分氣被白白浪費(fèi)掉。噴氣織機(jī)用氣流量摸底檢測結(jié)果見表1。表1數(shù)據(jù)表明,各型號間、機(jī)臺之間的噴氣織機(jī)停開機(jī)時(shí)用氣量還是存在較大差異；但幅寬越大耗氣量也就越多，壓力也要高些。

 

 

　　(4)主管道、支管道及各類管件、閥門漏氣，且管道內(nèi)較臟（銹、水、污泥等），造成管道內(nèi)壁摩擦因數(shù)偏大，部分管徑偏小，導(dǎo)致部分管網(wǎng)阻力大，增加了風(fēng)壓和風(fēng)量損耗；用氣終端的部分用氣設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理不當(dāng)，或未及時(shí)更換備件出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象，造成內(nèi)部泄露損耗。

 

　　(5)對空壓系統(tǒng)沒有進(jìn)行有效的規(guī)范，導(dǎo)致空壓系統(tǒng)綜合運(yùn)行效率不高，浪費(fèi)部分能源。

 

　　(6)空壓機(jī)房環(huán)境不合理，造成空壓機(jī)效率偏低。

 

　　(7)節(jié)氣、節(jié)能理念貫徹不到位，用氣獎懲制度不完善或效果差，導(dǎo)致員工節(jié)約用氣的積極性不高。

 

　　2 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合治理方面降低能耗的措施

 

　　采取開源節(jié)流、高低壓分區(qū)，合理布局氣網(wǎng)氣站、疏通管道、優(yōu)化工藝壓力、增加遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺等多種措施，達(dá)到生產(chǎn)運(yùn)行正常又節(jié)能節(jié)電的合理配置空壓機(jī)開臺的治理目的。

 

　　2.1 解決供氣壓力起伏波動過大問題

 

　　供氣壓力起伏波動過大甚至低于用氣端設(shè)備的工藝壓力范圍，會導(dǎo)致自動絡(luò)筒機(jī)接頭、噴氣織機(jī)引緯成功率低，本該一次完成的任務(wù)卻造成多次重復(fù)動作，白白浪費(fèi)好幾倍的壓縮空氣。根據(jù)織造、紡紗用氣壓力不同的實(shí)際情況，增加1條由空壓站到自動絡(luò)筒的大管徑空壓管道，公司新購了1臺40 m³/min空壓機(jī)，專供后紡20臺自動絡(luò)筒機(jī)，使自動絡(luò)筒機(jī)的供氣末端壓力由5.0 MPa提高到6.2 MPa，減少壓縮空氣的波動，提高了空壓機(jī)的效率，空壓機(jī)電流降低10 A～20 A。通過分離細(xì)紗車間空壓主管道與實(shí)驗(yàn)室用氣管道，細(xì)紗車間空壓主管道壓力由6.0 MPa降為 2.2 MPa ，紡部實(shí)驗(yàn)室的供氣壓力由6.0 MPa升高為6.2 MPa；通過對供氣管網(wǎng)的阻力計(jì)算以及參考噴氣織機(jī)對壓縮空氣的要求，根據(jù)機(jī)型和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將供氣區(qū)間壓力分成高低壓區(qū)間，高壓區(qū)由 6.0 MPa 降低到5.0 MPa，低壓區(qū)由6.0MPa降到4.5 MPa。通過平衡公司所有用氣點(diǎn)、用氣終端壓力，不僅各用氣點(diǎn)均能滿足使用要求，而且僅此一項(xiàng)可降低空壓機(jī)能耗約7%～10%。

 

　　2.2 解決空壓系統(tǒng)配置不經(jīng)濟(jì)不合理問題

 

　　由于空壓機(jī)組的振動與噪聲都比較大，需要安裝在距用氣終端一定距離的位置上，這樣管道長，能耗也就大。我們繪制了紡紗、織造用氣量的負(fù)荷分布圖，根據(jù)負(fù)荷分布圖來布管，盡可能把空壓機(jī)組安裝在距離負(fù)荷中心不遠(yuǎn)的處所，在有條件的情況下z*好放在自動絡(luò)筒車間和織布車間的中間位置，這樣能耗是z*低的。

 

　　2.3 加強(qiáng)供氣主管道的巡回檢查

 

　　加強(qiáng)供氣主管道的巡回檢查，尤其是地溝、暗井或法蘭連接處等日常不易發(fā)現(xiàn)的地方，發(fā)現(xiàn)泄露及時(shí)維修處理；督促用氣部門加強(qiáng)排除設(shè)備漏氣和不規(guī)范用氣的現(xiàn)象，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。同時(shí)通過修訂用氣管理制度，加大對漏氣點(diǎn)的考核?？諌赫具\(yùn)行人員定人定期對設(shè)備及各管路系統(tǒng)的每一個(gè)動、靜密封點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行檢查，加大巡回檢查力度，密切關(guān)注各生產(chǎn)工序的用氣波動情況，根據(jù)用氣部門的工藝要求和公司制定的供氣壓力標(biāo)準(zhǔn)，隨時(shí)調(diào)節(jié)供氣壓力。在空壓值班室、生產(chǎn)車間及實(shí)驗(yàn)室等重要用氣點(diǎn)，均安裝聲光報(bào)警裝置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常的壓縮空氣壓力波動，及時(shí)處理故障，確保對壓縮空氣參數(shù)的控制，穩(wěn)定生產(chǎn)。

 

　　2.4 對供氣管道進(jìn)行清潔

 

　　利用節(jié)假日對紡紗、織造事業(yè)部供氣管道進(jìn)行清潔，降低各種電磁閥的損壞率，減少壓縮空氣的泄漏。

 

　　2.5 嚴(yán)格控制壓縮空氣品質(zhì)

 

　　無論是自動絡(luò)筒機(jī)還是噴氣織機(jī)都需要干燥且無油的壓縮空氣，生產(chǎn)過程中，噴嘴會將壓縮空氣吹到線束上，形成渦流，賦予紗線動能。設(shè)備所提供的壓縮空氣足夠純凈，才能保證紗布成品質(zhì)量。根據(jù)用氣終端設(shè)施要求，要求壓縮空氣品質(zhì)符合以下要求。

 

　　(1)水分：壓縮空氣的含濕量不能過高，不然水分會在壓縮空氣管路中析出，凝結(jié)成水珠，容易使管壁黏附灰塵，增加管路沿程壓力損失，并在噴嘴處產(chǎn)生水珠，影響噴射質(zhì)量，造成電磁閥、鋼筘、噴嘴等織機(jī)部件發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。因此應(yīng)將壓縮空氣的壓力露點(diǎn)設(shè)定在10 ℃以下，并達(dá)到以含濕量分類的4級要求。

 

　　(2)含油量：壓縮空氣中的油粒會污染紗布，產(chǎn)生疵品，而且會黏附在噴嘴出口處，影響噴嘴噴射力和噴射氣流軌跡，降低絡(luò)筒、引緯的效果。油粒黏附在機(jī)件上會使疵品增加，在生產(chǎn)車間空氣中彌散會污染環(huán)境，危及職工健康。因此應(yīng)濾去直徑大于0.01 μm的油粒，并保證z*大含油量不超過0.1 mg/m³，達(dá)到以含油量分類的2級要求。

 

　　(3)粉塵及碳粉：由于空壓機(jī)的嚙合間隙很小，空氣中含有粉塵及碳粉會加快壓縮機(jī)的磨損， 降低螺桿壽命。故應(yīng)除去0.3 μm以上的雜質(zhì)、粉塵和碳粉，空氣中的z*大含塵濃度應(yīng)不超過 1 mg/m³ ，達(dá)到含塵量分類的2級要求。

 

　　在這三個(gè)主要影響壓縮空氣品質(zhì)的因素中，空氣的含油量對空壓機(jī)機(jī)型選擇和運(yùn)行成本至關(guān)重要。生產(chǎn)中應(yīng)綜合現(xiàn)有系統(tǒng)制定出切合實(shí)際的工況指標(biāo)。

 

　　2.6 營造空壓機(jī)房良好環(huán)境

 

　　在空壓機(jī)的實(shí)際使用過程中，安裝現(xiàn)場周圍環(huán)境容易被設(shè)計(jì)和使用人員所忽視，為日后空壓機(jī)故障維修及所產(chǎn)壓縮空氣品質(zhì)不良埋下隱患。我們的機(jī)房選在靠近噴氣織機(jī)附近，坐東朝西，四周通透，東面（進(jìn)氣口側(cè)）20 m內(nèi)栽種闊葉喬木凈化空氣，西面30 m內(nèi)栽種高大樹木遮擋驕陽，用綠色美化環(huán)境，對介質(zhì)（空氣、水）品質(zhì)進(jìn)行有效管控。

 

　　進(jìn)氣預(yù)過濾處理，強(qiáng)排內(nèi)循環(huán)，提升空壓機(jī)效率。將空壓機(jī)空氣吸氣口從溫度較高的室內(nèi)全部接至室外，按照春秋季、夏季和冬季制定溫度范圍，根據(jù)內(nèi)外溫差情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣在夏季可以降低吸氣口的溫度，與室內(nèi)溫度相比降低3 ℃～ 5 ℃ ，空壓機(jī)效率提高了1%～3%。采用圓盤過濾系統(tǒng)對進(jìn)氣吸入口的空氣進(jìn)行預(yù)過濾處理；在空壓站房外設(shè)排氣口，并安裝低風(fēng)壓、大風(fēng)量風(fēng)機(jī)，使站內(nèi)氣流形成良性循環(huán)，降低站內(nèi)環(huán)境溫度。經(jīng)測試，空壓站內(nèi)西側(cè)溫度降低6 ℃～8 ℃左右，東側(cè)溫度降低2 ℃左右，改善了空壓機(jī)、干燥器的運(yùn)行條件。此外，還采用加裝磁場的方法吸附不可見的金屬粒子等，延長了壓縮機(jī)的使用壽命，提高了產(chǎn)氣量。

 

　　合理使用冷卻塔風(fēng)機(jī)，軟化處理水質(zhì)，降低空壓機(jī)溫度。通?？諌簷C(jī)組的冷卻都采用水冷降溫，那么冷卻塔風(fēng)機(jī)就要根據(jù)壓縮機(jī)和室外溫度的變化及時(shí)開停。冷卻塔供水溫度在22 ℃以下時(shí)停用風(fēng)機(jī)，而當(dāng)達(dá)到 26 ℃時(shí)再開啟。對冷卻水的品質(zhì)加強(qiáng)用前控制，無論是水溫、雜質(zhì)還是大分子均需通過多水池、鹽濾等方式使水質(zhì)達(dá)到優(yōu)級，提高冷熱交換效率，降低空壓機(jī)溫度，提高運(yùn)行效率。

 

　　為了保護(hù)用氣設(shè)備，延長用氣設(shè)備使用壽命，在各壓縮空氣主管道末端安裝放水閥便于放水，尤其在冬季應(yīng)定期進(jìn)行放水，避免油水影響用氣設(shè)備的使用。

 

　　3 采用智能流量控制系統(tǒng)提高用氣效率

 

　　3.1 智能流量控制系統(tǒng)介紹

 

　　采用智能流量控制系統(tǒng)（以下簡稱IFC）進(jìn)行高低壓轉(zhuǎn)換，先穩(wěn)壓，再降壓，能提高用氣效率。壓縮空氣系統(tǒng)的供求平衡控制是依靠壓力信號的變化及空壓機(jī)供應(yīng)的響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，壓力信號從用氣端傳遞到產(chǎn)氣端，再由產(chǎn)氣端做功產(chǎn)氣并輸送到用氣端的循環(huán)周期中，需要經(jīng)過整個(gè)空氣系統(tǒng)，并耗費(fèi)一定的時(shí)間，這必然導(dǎo)致信號損失及一定的響應(yīng)滯后性。所以，當(dāng)壓縮空氣輸送到達(dá)用氣車間時(shí)，用氣車間的需求又變化了，而IFC則是控制整個(gè)空壓站的系統(tǒng)總量，且恒壓精度較高。變頻器一般只控制1臺空壓機(jī)的單機(jī)供應(yīng)量，先穩(wěn)壓，降低氣源壓力波動。

 

　　IFC節(jié)能系統(tǒng)是壓縮空氣系統(tǒng)精確控制用氣量、降低空壓機(jī)負(fù)載的節(jié)能設(shè)備。IFC智能流量控制器是專門用于防止壓力浪費(fèi)而發(fā)明出來的，安裝于用氣單位的管道入口前，能精確、靈敏地控制壓縮空氣流量的輸送和消耗，通過穩(wěn)壓恒壓供氣實(shí)現(xiàn)節(jié)能，優(yōu)化生產(chǎn)工藝提高生產(chǎn)質(zhì)量?？諌簷C(jī)與用氣車間之間的遠(yuǎn)程聯(lián)系被IFC隔離，由IFC時(shí)刻監(jiān)控系統(tǒng)壓力，并且通過配置有用存儲，使得用氣端的需求壓力能夠按照z*低z*優(yōu)的壓力來提供，有效降低空壓機(jī)的負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)效能的優(yōu)化。IFC節(jié)能系統(tǒng)適用于空氣壓力波動較大、用氣壓力浪費(fèi)明顯、多種用氣壓力的中央供氣系統(tǒng)，多站房或多壓力的空氣系統(tǒng)，各種品牌類型的空壓機(jī)系統(tǒng)。其工作原理：電機(jī)變頻軟啟動工作，機(jī)器的啟動電流小；減少空壓機(jī)主機(jī)和整機(jī)的磨損及振蕩，進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和穩(wěn)定性；經(jīng)過變頻器調(diào)理空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)理空壓機(jī)排氣量；排氣壓力均勻且相對較低，節(jié)能高效，降低空壓機(jī)耗電量；選用閉環(huán)控制的變頻器來控制空壓機(jī)，具有主動調(diào)速穩(wěn)壓功能；根據(jù)管網(wǎng)壓力運(yùn)行情況，可自動升降壓。IFC節(jié)能系統(tǒng)具體見圖1。

 

 

　　3.2 使用IFC前后供氣壓力對比

 

　　使用IFC節(jié)能系統(tǒng)前后供氣壓力波動見圖2和圖3。使用前壓力波動值為0.06 MPa～ 0.07 MPa 。使用后壓力波動幾乎是直線輸出，波動值 0.007 MPa ，穩(wěn)定性大大提高。

 

 

　　3.3 使用IFC前后用電量統(tǒng)計(jì)

 

　　使用IFC前后,選取一周內(nèi)用電量進(jìn)行比較,見表2。

 

　　從表2中看到：同樣是給相同的噴氣織機(jī)車間進(jìn)行供氣，不使用IFC系統(tǒng)要有 1 715 kW•h 配置，使用后裝機(jī)容量只要1 640 kW•h，節(jié)省 75 kW•h ；用電量由日均44 868.5 kW•h降到了43 422.2 kW•h，每天節(jié)約1 446.3 kW•h；用氣壓力均可滿足各設(shè)備的正常使用；綜合節(jié)能率3.22%。

 

　　3.4 對用氣各部門安裝空氣流量計(jì)

 

　　對用氣各部門安裝空氣流量計(jì)，以便進(jìn)行計(jì)量考核，強(qiáng)化各用氣部門杜絕跑、冒、滴、漏及節(jié)約用氣的意識。

 

　　3.5 建立空壓站遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺

 

　　建立空壓站遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺（見圖4），這是基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控、診斷分析及故障預(yù)警的云服務(wù)平臺。其采用信息傳感設(shè)備、監(jiān)控儀表，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)（流量、壓力、溫度、電耗、振動等），通過GPRS無線通信技術(shù)傳送到云端數(shù)據(jù)庫，由專業(yè)軟件對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一匯總、計(jì)算和分析，然后以可視化的圖表形式呈現(xiàn)在用戶終端（電腦或手機(jī)）上。

 

　　遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺包括能耗監(jiān)測系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)、水泵運(yùn)行診斷預(yù)警系統(tǒng)三大板塊。其中，能耗監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)能耗情況，將海量數(shù)據(jù)由人工處理轉(zhuǎn)為智能自動化處理，計(jì)算分析各設(shè)備能耗占比和系統(tǒng)能耗變化情況，提供不同工況和時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的能耗對比，并以圖表形式直觀地呈現(xiàn)在用戶電腦或手機(jī)上。

 

　　空壓站遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理平臺具有以下優(yōu)勢：減輕了現(xiàn)場工作人員繁重的數(shù)據(jù)人工處理工作；能耗數(shù)據(jù)更直觀、準(zhǔn)確，便于用戶科學(xué)決策；高級能耗分析，提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和成本分析報(bào)告，降低運(yùn)營成本；節(jié)電量的計(jì)量更為實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確。

 

　　系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)如圖5所示。系統(tǒng)集成流量、壓力、介質(zhì)溫度等水系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)，以可視化的方式呈現(xiàn)，建立水系統(tǒng)運(yùn)行主要參數(shù)的變化曲線和預(yù)警通知，為水系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行、精準(zhǔn)調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。監(jiān)控和杜絕人為操作引起的工況波動；為用戶工況調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持、科學(xué)調(diào)度，維持水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；提供水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)波動的提前判斷和預(yù)警通知，保證水系統(tǒng)安全運(yùn)行。

 

　　4 結(jié)束語

 

　　綜合來看，降低空壓系統(tǒng)的運(yùn)行成本要靠點(diǎn)點(diǎn)滴滴的積累，主要關(guān)注以下幾個(gè)方面的問題：合理選擇工藝用氣的參數(shù)；減少管道、管道附件、閥門的漏氣及自動絡(luò)筒機(jī)等用氣設(shè)備的漏氣現(xiàn)象，提高管網(wǎng)效率；減少空壓機(jī)故障引發(fā)的直接和間接損失；提高設(shè)備的運(yùn)行效率（包括空壓機(jī)及紡織設(shè)備）；采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新方法，為水系統(tǒng)的運(yùn)行工況、能耗水平和水泵運(yùn)行狀態(tài)判斷提供實(shí)時(shí)、直觀的數(shù)據(jù)支持；并為系統(tǒng)工況調(diào)整、水泵故障診斷預(yù)警提出建議，維持水系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過實(shí)施以上措施，收到了一定的節(jié)能降耗效果，與上年同期相比，節(jié)約用電 1.02×10 5 kW•h ，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能5%的預(yù)期目標(biāo)。

來源：《棉紡織技術(shù)》