一、空壓機運行的原理和特點

1、空壓機運行的原理

空壓機是以空氣為生產原料，一般進氣方式有室內、室外集中進氣兩種。室外集中進氣不受室內油氣等影響，能夠減少對室內空氣的影響，便于進行集中預過濾處理，但初期投資比較大，而且輸送中有阻力損失。相對而言，室外集中進氣方式能夠降低功耗，還可以延長濾芯的壽命。

不論空壓機是單級還是多級壓縮，其運行效率都受到級間、排氣溫度的影響。空壓機冷卻器的作用之一就是提高空壓機的壓縮效率，相應的降低功耗。通常排氣溫度下降10℃，功耗將會降低3%。控制溫度主要在高溫季節，通過全面檢查、維護空壓機冷卻系統，補充潤滑液，清洗、更換冷卻器，將溫度控制在要求的范圍之內，以穩定空壓機的運行狀態，保證合理的運行效率和功耗。

空壓機的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達到節能降耗的目的。壓力降增加的情況下需要空壓機相應的多做功才能滿足壓力的需要，通常壓力降增多0.01MPa，功耗會相應增加0.3%，甚至達到0.5%。過濾器、油分離器、干燥機是導致壓力降增加的主要部位，適時維護、更換并清洗空氣通道能夠有效的控制壓力降，空壓機的傳輸存在著不可避免的壓力降，控制壓力降能夠達到節能降耗的目的。

2、空壓機運行調節的特點

通常都根據最大負荷條件設計或是選擇空壓機的型號，并留有一定的余量。在實際運行中，由于用氣端負荷處于不斷變化的狀態，需要相應的調整供氣量。通常使用的控制方式是加/卸載，適用于連續用氣但空壓機排氣量與實際需求不匹配的工況，能夠避免頻繁啟停空氣機。

空壓機在加/卸載控制方式下，有三種運行狀態：當供氣量不大于用氣量時，空壓機排氣出口壓力比壓力檢測開關極值小，處于滿載運行；當供氣量大于用氣量時，空壓機排氣出口壓力超過檢測開關上限值后關閉入口閥門，進入卸載運行；隨著卸載運行時間的增加，壓力不斷降低，空壓機排氣出口壓力低于檢測開關下限值后打開入口閥門，進入加載運行。空壓機在三種狀態間的間歇性運行不僅浪費了能源，還影響到供氣質量。

二、空壓機運行存在的問題

1、卸載運行狀態下耗能嚴重

我國空壓機的負荷率在66%左右，其余時間都是處于卸載運行狀態。對于螺桿空壓機等使用傳統調節方式的空壓機而言，卸載運行狀態下的能耗是滿載運行狀態下的20%以上，有的空壓機甚至達到40%左右，能耗占總能耗的9%—18%，浪費程度十分的嚴重。

2、起動電流過大

空壓機起動電流能夠達到額定電流的5倍到7倍，沖擊電網容易導致電網不穩，甚至威脅到用電設備的穩定運行，減短空壓機的壽命。

3、自動化程度低

傳統空壓機的調節是依靠控制調節閥和加/卸載閥實現的，存在速度慢、壓力不穩、精度低等缺點。

4、維護量大

由于空壓機起動時對設備的沖擊電流很大，使電動機受到了比較大的磨損，而且加/卸載的運行方式使部件不斷進行反復動作，導致部件老化速度加快，設備維護的工作量很大。

5、噪音大

持續高速運行、超負荷運行、加/卸載等導致空壓機運行的噪音很大。

從空壓機運行中的問題可以發現，提高空壓機的運行效率，降低管道泄露等導致的壓力損失，節約壓縮氣體消耗量，提高運行可靠性，降低空壓機能耗，有著非常重要的意義。

三、空壓機的節能方法

如何在空壓機運行狀態下盡量節約能源，是人們關注的熱點問題。通常，可以采取以下方法來實現節能的目的：

1、提高壓縮機效率

采用目前國家一級能效壓縮機代替老舊壓縮機，提高了壓縮機的效率，減少能耗。例如采用雙機頭的雙級壓縮螺桿壓縮機代替單機頭的螺桿壓縮機。

2、采用高能效電動機

永磁電機及高效能電機的出現給電動機節能帶來革命性的的變化，電機的效率由原來的九十以下甚至更低提高到九十三以上，效率的提供大大節省電機本身的能耗。

3、提高傳動效率

空壓機多使用V帶實現電動機和壓縮機間的傳動，V帶雖然有傳動平穩等優點，但通常要選擇多根膠帶并聯的方式，各膠帶可能由于松緊不一或是帶輪槽存在誤差而導致負載不均勻，降低了傳動效率，浪費了電能，還降低了V帶的使用壽命。選擇高質量、精度的帶輪、膠帶，負載不均勻時一次性更換全部膠帶，安裝時認真調整中心距，保證所有膠帶受到相同的張緊力，可以有效的提高其傳動效率。但使用V帶的傳動方式無法徹底消除傳動上的能量損失，使用轉子與電動機同軸結構能夠徹底解決這一問題，還增加了風量運行，在全范圍內實現轉速控制。

4、降低摩擦功耗

轉子、氣缸間的間隙大小和潤滑情況影響著空壓機效率。間隙過大會產生漏氣損耗，太小則不能形成有效潤滑，增加摩擦損耗，使空壓機能耗增大。 只有合適的間隙下才能保持有效的潤滑。降低摩擦功耗的措施有：精密控制間隙，保證油液黏度合適、循環迅速，定期進行維護保養。另外，應注意根據季節、氣候的變化更換潤滑油，在潤滑性能好的前提下盡可能的選擇黏度低的潤滑油。

5、減少壓力損失

氣路系統包括進氣濾器、進氣閥、冷卻器等組成，能夠將壓縮空氣運輸到使用設備。如果出現進氣閥失修或修理不當等問題，會形成漏氣，減少排氣量，從而降低空壓機運行效率。減少壓力損失，首先要在滿足工藝的前提下盡量減小氣路系統的流動阻力和壓強損失，例如盡量少裝閥門、吸氣管路盡量短等等；其次要使用大管徑的氣路系統和低速送氣方式；再次要減少設備內外泄露；要使用高質量的氣動元件，例如進氣閥應具備良好的密封性能和較低的阻力，空氣過濾器應選擇新型的ND片過濾器等等；應做好安裝和日常管理工作，進行定期檢測維護，確保氣路系統安全可靠運行。

6、提高交換熱性能，加強余熱回收

空壓機壓縮氣體有等溫、絕熱、多變壓縮三種，理論上等溫壓縮能耗最小，但實際運行過程中都是多變壓縮。 為降低壓縮過程中的能耗，需要提高冷卻效率。冷卻水系統中有中間和后冷卻器，提高中間冷卻器的性能，能夠使二次進氣溫度更接近于等溫壓縮下的溫度，確保回冷完善。降低冷卻水溫度，提高流量，清除管道、設備內的沉積物，使用水處理劑提高水質，可以提高冷卻器性能。

合理配置水泵，控制用水量，減少水路損失，能夠有效的降低功耗。在開式冷卻水系統中，能量以熱的形式被白白浪費掉，加強余熱回收，采取綜合利用廢熱措施能夠實現節能的目的。例如將水引入浴室等熱水供應，可以實現能量的再利用。閉式冷卻水系統中，可以使用加大循環水池面積等方法加快熱水降溫速度，但應控制冷卻水用量，避免增加循環水泵的能耗。

7、無功補償節能

空壓機通常使用異步電動機，而異步電動機的功率因數比較低，多在0.2—0.85之間，隨負載的變化而大幅度變化，能量損耗大。

無功補償是在電動機正常運行的前提下，提高功率因數，降低能量損耗。在受電端安設電力電容器能夠有效的改善功率因數，尤其適用于經常連續運行的低壓中型電動機。

8、變頻調速節能

變頻調速節能通過在電網與電動機間安設變頻器改變電壓和電動機頻率，來實現電動機調速。通過變頻器控制空壓機轉速，來調節能量，滿足輕載的運行需要，讓排氣量與用氣量相匹配。 通過實踐證明，使用變頻調速方法能夠提高空壓機輕載運行狀態下的工作效率，減少空壓機的能量消耗，為企業創造更好的經濟效益。該系統控制輸出壓力，將反饋信號接到變頻器上，再與給定信號做比較，由PID調節后將綜合信號發送到輸入給定端，按壓力變動量調整電動機的轉速和功率。

9、實施工業電腦及PLC聯控。

運用PLC技術改造空壓機組群，實現企業所有空壓機站點的組態控制，可以實現企業空氣壓縮系統的統籌兼顧，更加精準、經濟、精細地使用空壓機設備，達成整個企業用氣量的平衡和優化，深層次杜絕電能浪費。規模較大企業多個空壓機站點，不同負荷與工況、不同的值機人員素質與操作習慣等因素，都難免導致電能的很大浪費。這些問題，只有通過空壓機PLC聯控、群組控制，才能最終解決。通過實施智能化控制，最大化地減少空壓系統對人的簡單依賴，運行更加科學合理，而且可以按照需要設定空壓機運行時間、臺數、工況等參數，在相當程度上優化員工的作業條件，讓以人為本在本企業變得更加具體。

10、先進技術的應用

用氣管線及工藝的改進、漏點智能檢測、變流量控制、節能監控系統、機群專家控制系統、等先進技術的應用也能產生很大的節能效益。

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