【壓縮機網(wǎng)】摘要：空壓機作為工業(yè)生產(chǎn)中常用的設備，運行效率往往較低，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)能技術(shù)開始在空壓機中得到應用，并取得了較好的節(jié)能效果。本文主要針對空壓機的節(jié)能技術(shù)及其應用進行簡要的分析與闡述。
引言
二十一世紀以來，隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，在推動人類社會進步的同時，卻也帶來了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染問題。近年來隨著節(jié)能減排的不斷深化，節(jié)能技術(shù)開始得到人們的重視，并在生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。空壓機作為煤炭、鋼鐵等行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中的重要設備，其能耗較高且運行效率較低，已經(jīng)成為生產(chǎn)過程中能源損耗的重要環(huán)節(jié)。本文主要針對空壓機的節(jié)能技術(shù)進行了分析與闡述，通過節(jié)能技術(shù)的應用，不僅能夠減少空壓機的能耗，還能提高其使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
空壓機運行存在的問題
空壓機是一種利用電動機在壓縮腔內(nèi)對氣體進行壓縮，使之具有一定壓力的設備，一般在工業(yè)生產(chǎn)中主要為其它氣動設備提供動力來源，在煤炭、紡織、鋼鐵、化工等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應用。空壓機主要由電動機、傳動裝置以及控制系統(tǒng)等幾大部分組成，其耗電量較為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，我國大型工業(yè)設備的用電量占整個社會用電量的60%以上，而大型工業(yè)設備用電量中空壓機用電量約占15%左右，其能耗在我國社會用電量中占據(jù)著重要的地位。另外有調(diào)查顯示，空氣機在5年的運行成本中，設備成本僅占總成本的12%左右，運行成本則占80%左右，可見降低空壓機能耗對降低空壓機運行成本有著重要的意義。空壓機節(jié)能市場近年來始終保持較快的增長勢頭，發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?/div>
經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐的不斷完善，空壓機在機械原理等方面已經(jīng)十分成熟，但隨著人們對節(jié)能減排重視程度的不斷提高，空壓機在節(jié)能方面仍存在諸多問題。一般來說在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程中的用氣量與用氣壓力等指標通常是不斷變化的，這就要求空壓機的運行狀態(tài)不斷隨負荷要求發(fā)生變化。空壓機的控制技術(shù)已經(jīng)成為影響空壓機效率和性能的重要因素，同時也是保證空壓機安全穩(wěn)定運行的重要保證，傳統(tǒng)的控制方式包括以下兩種。
1. 電氣聯(lián)鎖控制技術(shù)
電氣連鎖控制就是通過對空壓機管網(wǎng)壓力的監(jiān)控而實現(xiàn)的控制技術(shù)。當空壓機產(chǎn)生的氣量氣壓超過負荷需求時，管網(wǎng)的壓力將上升，當壓力值超過某一設定閾值時聯(lián)鎖信號控制空壓機停機，從而降低管網(wǎng)的壓力，當管網(wǎng)的壓力下降到小于某一設定閾值時聯(lián)鎖信號將控制空壓機再次開機。這種電氣聯(lián)鎖的控制方式在負荷頻繁變化且儲氣罐容量較小時，將導致空壓機頻繁的開停機，開停機時產(chǎn)生的沖擊不僅對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成了較大的影響，造成了較大的功率損耗，還對空壓機造成了較大的損害，大大縮短了空壓機的使用壽命。
2. 自動加卸載控制技術(shù)
自動加卸載控制是一種通過空壓機電動機的加卸載而實現(xiàn)的控制方式。當管網(wǎng)壓力超過某一設定的閾值時，控制調(diào)節(jié)空壓機的進口導葉，通過導葉的減小實現(xiàn)空壓機輸出氣量氣壓的減??；當導葉減小到最小狀態(tài)且管網(wǎng)壓力達到卸載壓力閾值時，控制空壓機電動機卸載，與壓縮機脫離，此時電動機保持空載狀態(tài)，空壓機不再產(chǎn)生壓縮空氣，管網(wǎng)壓力得以減小。當管網(wǎng)壓力逐步降到加載壓力閾值時，控制空壓機電動機加載，與壓縮機自動對接，并逐步打開導葉，滿足符合的用氣需求。與電氣聯(lián)鎖控制方式相比，自動加卸載控制作為一種有級的控制方式，控制更加靈活，但電動機始終保持運轉(zhuǎn)狀態(tài)，一方面不利于電動機的使用壽命，另一方面造成了空載功耗的浪費。
空壓機節(jié)能技術(shù)及其應用
1. 變頻控制技術(shù)
當前變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在空壓機中得到了較為廣泛的應用，并發(fā)揮了重要的節(jié)能效果。傳統(tǒng)的空壓機調(diào)速都是采用加載和卸載的瞬時方式實現(xiàn)，過電流較大，造成的電壓波動與氣壓波動不僅造成了較大的能耗，還造成了設備較為嚴重的磨損，縮短了設備的使用壽命。變頻調(diào)速技術(shù)就是利用變頻器，根據(jù)電磁感應原理，通過改變電流的頻率實現(xiàn)對空壓機中電動機轉(zhuǎn)速的控制與調(diào)節(jié)，其改變了傳統(tǒng)的調(diào)速方式，具有更強的靈活性，能夠在較短時間內(nèi)實現(xiàn)空壓機轉(zhuǎn)速的多次調(diào)節(jié)，且調(diào)速過程更加平穩(wěn)，從而大大減少了空壓機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中不必要的能量損耗，提高了空壓機的運行效率。與傳統(tǒng)的調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速技術(shù)更加適應空壓機輕載運行條件，調(diào)速過程中電動機的電能損耗也大大降低。
2. 基于負荷預測的控制技術(shù)
負荷變化是導致空壓機運行狀態(tài)的改變的重要原因，由于控制裝置對空壓機的控制調(diào)節(jié)具有明顯的滯后性，導致空壓機的調(diào)節(jié)通常較為急促，一方面造成了較大的功耗損失，另一方面對空壓機也造成了較大的損耗。通常在工業(yè)生產(chǎn)中，負荷的變化具有一定的規(guī)律，因此通過對負荷變化的預測，提前對空壓機進行控制調(diào)節(jié)，通過緩變滿足下一時刻的符合需求，一方面減少了空壓機的驟停晝起，避免了對空壓機的損耗，另一方面大大減少了空壓機調(diào)整過程中不必要的功率損耗，提高了空壓機的效率。
負荷預測的準確性直接決定了控制的精確性。為了實現(xiàn)準確的負荷預測，一方面控制算法中設置有反饋校正以及滾動優(yōu)化環(huán)節(jié)，利用負荷的變化實時對預測模型進行更新和校正，實現(xiàn)精準的短期預測；另一方面對負荷變化的大數(shù)據(jù)進行分析與挖掘，分析負荷變化的長期性規(guī)律，進一步提高預測精度。
3. 空壓機群優(yōu)化控制技術(shù)
當單臺空壓機難以滿足用戶的需求時，需要利用空壓機群來滿足用戶的更高需求。單臺空壓機的控制調(diào)節(jié)方式較為單調(diào)，只能通過空壓機中電動機的啟停、轉(zhuǎn)速調(diào)整以及導葉開閉等操作實現(xiàn)，難以滿足不同的負荷變化，而應用空壓機群后，控制方式得到了較大的豐富。通過對多臺空壓機的組合控制，更能夠適應負荷多樣的變化情況，同時通過負荷的合理分配，能夠使每臺空壓機都運行在最佳的負荷狀態(tài)，從而有效延長空壓機的使用壽命，降低空壓機的維護成本。
空壓機群優(yōu)化控制技術(shù)需要對系統(tǒng)中不同區(qū)域進行監(jiān)控，及時獲取各區(qū)域空壓機運行狀況、各存儲罐存儲狀況以及各管道的壓力狀況，并根據(jù)參數(shù)變化情況，利用遺傳算法、蟻群算法等實現(xiàn)對空壓機群的優(yōu)化控制。
4. 無功補償技術(shù)
通常來說，空壓機中使用的電動機多為異步電動機，其能夠隨負荷的變化改變自身輸出的功率，具有較強的適應能力。異步電動機在運行時會產(chǎn)生一定的無功損耗，當負荷發(fā)生突變時，無功損耗的突變將造成嚴重的能量損耗，因此利用無功補償技術(shù)，采用電容器等無功補償設備對空壓機的無功損耗進行補償十分有效。當異步電動機產(chǎn)生或吸收無功功率時，電容器可以起到吸收或釋放無功的作用，從而大大降低空壓機的電能損耗。
結(jié)束語
空壓機作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設備，在諸多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，利用節(jié)能技術(shù)降低空壓機的能耗水平，對提高資源的利用率，促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，空壓機節(jié)能技術(shù)必將得到更加廣泛的應用，發(fā)揮更加顯著的作用。
參考文獻
[1]呂新磊，王永華，高永田. 螺桿式空壓機變頻節(jié)能改造方案設計[J].鄭州輕工業(yè)學院學報.2012（1）.
[3]袁帥軍，郭利女，鄧超，等.變頻器在空壓機中的應用[J].硅谷，2010，16.
[4]陳海燕.空壓機的節(jié)能改造[J].中國外資，2010，18.
[5]魯欣南.變頻技術(shù)應用于空壓機節(jié)能改造的控制策略分析[J].浙江電力.2008（5）.
引言
二十一世紀以來，隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，在推動人類社會進步的同時，卻也帶來了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染問題。近年來隨著節(jié)能減排的不斷深化，節(jié)能技術(shù)開始得到人們的重視，并在生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應用。空壓機作為煤炭、鋼鐵等行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中的重要設備，其能耗較高且運行效率較低，已經(jīng)成為生產(chǎn)過程中能源損耗的重要環(huán)節(jié)。本文主要針對空壓機的節(jié)能技術(shù)進行了分析與闡述，通過節(jié)能技術(shù)的應用，不僅能夠減少空壓機的能耗，還能提高其使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
空壓機運行存在的問題
空壓機是一種利用電動機在壓縮腔內(nèi)對氣體進行壓縮，使之具有一定壓力的設備，一般在工業(yè)生產(chǎn)中主要為其它氣動設備提供動力來源，在煤炭、紡織、鋼鐵、化工等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應用。空壓機主要由電動機、傳動裝置以及控制系統(tǒng)等幾大部分組成，其耗電量較為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，我國大型工業(yè)設備的用電量占整個社會用電量的60%以上，而大型工業(yè)設備用電量中空壓機用電量約占15%左右，其能耗在我國社會用電量中占據(jù)著重要的地位。另外有調(diào)查顯示，空氣機在5年的運行成本中，設備成本僅占總成本的12%左右，運行成本則占80%左右，可見降低空壓機能耗對降低空壓機運行成本有著重要的意義。空壓機節(jié)能市場近年來始終保持較快的增長勢頭，發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?/div>
經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐的不斷完善，空壓機在機械原理等方面已經(jīng)十分成熟，但隨著人們對節(jié)能減排重視程度的不斷提高，空壓機在節(jié)能方面仍存在諸多問題。一般來說在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程中的用氣量與用氣壓力等指標通常是不斷變化的，這就要求空壓機的運行狀態(tài)不斷隨負荷要求發(fā)生變化。空壓機的控制技術(shù)已經(jīng)成為影響空壓機效率和性能的重要因素，同時也是保證空壓機安全穩(wěn)定運行的重要保證，傳統(tǒng)的控制方式包括以下兩種。
1. 電氣聯(lián)鎖控制技術(shù)
電氣連鎖控制就是通過對空壓機管網(wǎng)壓力的監(jiān)控而實現(xiàn)的控制技術(shù)。當空壓機產(chǎn)生的氣量氣壓超過負荷需求時，管網(wǎng)的壓力將上升，當壓力值超過某一設定閾值時聯(lián)鎖信號控制空壓機停機，從而降低管網(wǎng)的壓力，當管網(wǎng)的壓力下降到小于某一設定閾值時聯(lián)鎖信號將控制空壓機再次開機。這種電氣聯(lián)鎖的控制方式在負荷頻繁變化且儲氣罐容量較小時，將導致空壓機頻繁的開停機，開停機時產(chǎn)生的沖擊不僅對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成了較大的影響，造成了較大的功率損耗，還對空壓機造成了較大的損害，大大縮短了空壓機的使用壽命。
2. 自動加卸載控制技術(shù)
自動加卸載控制是一種通過空壓機電動機的加卸載而實現(xiàn)的控制方式。當管網(wǎng)壓力超過某一設定的閾值時，控制調(diào)節(jié)空壓機的進口導葉，通過導葉的減小實現(xiàn)空壓機輸出氣量氣壓的減??；當導葉減小到最小狀態(tài)且管網(wǎng)壓力達到卸載壓力閾值時，控制空壓機電動機卸載，與壓縮機脫離，此時電動機保持空載狀態(tài)，空壓機不再產(chǎn)生壓縮空氣，管網(wǎng)壓力得以減小。當管網(wǎng)壓力逐步降到加載壓力閾值時，控制空壓機電動機加載，與壓縮機自動對接，并逐步打開導葉，滿足符合的用氣需求。與電氣聯(lián)鎖控制方式相比，自動加卸載控制作為一種有級的控制方式，控制更加靈活，但電動機始終保持運轉(zhuǎn)狀態(tài)，一方面不利于電動機的使用壽命，另一方面造成了空載功耗的浪費。
空壓機節(jié)能技術(shù)及其應用
1. 變頻控制技術(shù)
當前變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在空壓機中得到了較為廣泛的應用，并發(fā)揮了重要的節(jié)能效果。傳統(tǒng)的空壓機調(diào)速都是采用加載和卸載的瞬時方式實現(xiàn)，過電流較大，造成的電壓波動與氣壓波動不僅造成了較大的能耗，還造成了設備較為嚴重的磨損，縮短了設備的使用壽命。變頻調(diào)速技術(shù)就是利用變頻器，根據(jù)電磁感應原理，通過改變電流的頻率實現(xiàn)對空壓機中電動機轉(zhuǎn)速的控制與調(diào)節(jié)，其改變了傳統(tǒng)的調(diào)速方式，具有更強的靈活性，能夠在較短時間內(nèi)實現(xiàn)空壓機轉(zhuǎn)速的多次調(diào)節(jié)，且調(diào)速過程更加平穩(wěn)，從而大大減少了空壓機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中不必要的能量損耗，提高了空壓機的運行效率。與傳統(tǒng)的調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速技術(shù)更加適應空壓機輕載運行條件，調(diào)速過程中電動機的電能損耗也大大降低。
2. 基于負荷預測的控制技術(shù)
負荷變化是導致空壓機運行狀態(tài)的改變的重要原因，由于控制裝置對空壓機的控制調(diào)節(jié)具有明顯的滯后性，導致空壓機的調(diào)節(jié)通常較為急促，一方面造成了較大的功耗損失，另一方面對空壓機也造成了較大的損耗。通常在工業(yè)生產(chǎn)中，負荷的變化具有一定的規(guī)律，因此通過對負荷變化的預測，提前對空壓機進行控制調(diào)節(jié)，通過緩變滿足下一時刻的符合需求，一方面減少了空壓機的驟停晝起，避免了對空壓機的損耗，另一方面大大減少了空壓機調(diào)整過程中不必要的功率損耗，提高了空壓機的效率。
負荷變化是導致空壓機運行狀態(tài)的改變的重要原因，由于控制裝置對空壓機的控制調(diào)節(jié)具有明顯的滯后性，導致空壓機的調(diào)節(jié)通常較為急促，一方面造成了較大的功耗損失，另一方面對空壓機也造成了較大的損耗。通常在工業(yè)生產(chǎn)中，負荷的變化具有一定的規(guī)律，因此通過對負荷變化的預測，提前對空壓機進行控制調(diào)節(jié)，通過緩變滿足下一時刻的符合需求，一方面減少了空壓機的驟停晝起，避免了對空壓機的損耗，另一方面大大減少了空壓機調(diào)整過程中不必要的功率損耗，提高了空壓機的效率。
負荷預測的準確性直接決定了控制的精確性。為了實現(xiàn)準確的負荷預測，一方面控制算法中設置有反饋校正以及滾動優(yōu)化環(huán)節(jié)，利用負荷的變化實時對預測模型進行更新和校正，實現(xiàn)精準的短期預測；另一方面對負荷變化的大數(shù)據(jù)進行分析與挖掘，分析負荷變化的長期性規(guī)律，進一步提高預測精度。
3. 空壓機群優(yōu)化控制技術(shù)
當單臺空壓機難以滿足用戶的需求時，需要利用空壓機群來滿足用戶的更高需求。單臺空壓機的控制調(diào)節(jié)方式較為單調(diào)，只能通過空壓機中電動機的啟停、轉(zhuǎn)速調(diào)整以及導葉開閉等操作實現(xiàn)，難以滿足不同的負荷變化，而應用空壓機群后，控制方式得到了較大的豐富。通過對多臺空壓機的組合控制，更能夠適應負荷多樣的變化情況，同時通過負荷的合理分配，能夠使每臺空壓機都運行在最佳的負荷狀態(tài)，從而有效延長空壓機的使用壽命，降低空壓機的維護成本。
空壓機群優(yōu)化控制技術(shù)需要對系統(tǒng)中不同區(qū)域進行監(jiān)控，及時獲取各區(qū)域空壓機運行狀況、各存儲罐存儲狀況以及各管道的壓力狀況，并根據(jù)參數(shù)變化情況，利用遺傳算法、蟻群算法等實現(xiàn)對空壓機群的優(yōu)化控制。
4. 無功補償技術(shù)
通常來說，空壓機中使用的電動機多為異步電動機，其能夠隨負荷的變化改變自身輸出的功率，具有較強的適應能力。異步電動機在運行時會產(chǎn)生一定的無功損耗，當負荷發(fā)生突變時，無功損耗的突變將造成嚴重的能量損耗，因此利用無功補償技術(shù)，采用電容器等無功補償設備對空壓機的無功損耗進行補償十分有效。當異步電動機產(chǎn)生或吸收無功功率時，電容器可以起到吸收或釋放無功的作用，從而大大降低空壓機的電能損耗。
結(jié)束語
空壓機作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設備，在諸多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，利用節(jié)能技術(shù)降低空壓機的能耗水平，對提高資源的利用率，促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，空壓機節(jié)能技術(shù)必將得到更加廣泛的應用，發(fā)揮更加顯著的作用。
參考文獻
[1]呂新磊，王永華，高永田. 螺桿式空壓機變頻節(jié)能改造方案設計[J].鄭州輕工業(yè)學院學報.2012（1）.
[3]袁帥軍，郭利女，鄧超，等.變頻器在空壓機中的應用[J].硅谷，2010，16.
[4]陳海燕.空壓機的節(jié)能改造[J].中國外資，2010，18.
[5]魯欣南.變頻技術(shù)應用于空壓機節(jié)能改造的控制策略分析[J].浙江電力.2008（5）.
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