壓縮空氣系統優化與能效管控淺談

壓縮空氣雖然是排在水、電之后的第三大工業動力源，但卻是最為昂貴的能量形式，其總成本中最昂貴的部分是能源，即電力消耗。

  一臺空壓機從采購、安裝、運行與維護管理，到完全報廢停止使用的整個過程，用戶的所有支出成本稱之為設備生命周期成本。實踐證明，大多數客戶支出的成本組成中，設備初期投資占15%，使用期間的維護、管理成本占15%，其余70%的成本來源于能源消耗。也就是說，在典型的壓縮機使用壽命期間，能源成本通常是壓縮機購買價格的數倍。即便近些年永磁變頻、兩級壓縮等超一級能效空壓機出現，但是空壓機生命周期成本中各比例也未出現顛覆性的變化。因而，絕大多數客戶對于空壓機生命周期成本最低化訴求的關鍵點在于有效的能效管控。很多時候，更換更高能效等級的空壓機設備只是迫不得已和經過仔細考量之后的決定，但即便更換高效設備，能效管控仍是必不可少的工作之一，否則只會事與愿違。

  進行能效管控，降低壓縮空氣能源成本的第一步就是測量和監控壓縮空氣系統的能耗、流量和工作氣壓。在此基礎之上，可以采取一些行之有效的措施來優化壓縮空氣系統，進而并節省能源成本。

  1.及時關閉設備

  一周有168小時，但大多數壓縮空氣系統僅在60-100小時之間以或接近滿負荷運行。中小型工廠或是一些生產波動性大的行業，在淡季時可能有效運行時間更短。根據實際生產排班情況，在晚間和周末視情況關閉部分或全部壓縮機可以減少高達20%的能源費用。

  2.亡羊補牢—修復現有漏洞

  通常情況下，工廠的壓縮空氣泄漏量在10%-30%，如果管道系統時間在五年以上，泄漏量超過25%的可能性非常高，甚至可以達到50%。在0.7MPa壓力下，一個0.6mm直徑的孔洞將會因壓縮空氣泄漏，每年浪費超過2500度電。因為產生壓縮空氣需要消耗電力，所以任何泄漏的壓縮空氣都是在浪費金錢，增加生產成本。

  既然壓縮空氣泄漏治理如此重要，那是不是得到了廣大用戶的重視呢？事實并非如此，因為大約80%的空氣泄漏是聽不見的。如果在嘈雜的工廠背景下可以聽見“嘶嘶嘶”的漏氣聲，那說明泄漏已經很嚴重了。為了盡量減少目視耳聽監測方法的局限，可能需要第三方幫助檢測這些泄漏，或者借助專業的氣體泄漏監測工具。

  3.防患未然—防治新泄漏

  《黃帝內經》曰：“上工治未病，不治已病，此之謂也”。“治”，為治理管理的意思。“治未病”即采取相應的措施，防止疾病的發生發展。同理，壓縮空氣系統管理要積極主動的檢查管道系統，干凈、干燥的管道表明空氣質量良好且沒有腐蝕問題。管道中的灰塵是由壓縮空氣中的顆粒引起的，如果壓縮空氣沒有經過過濾，或者過濾器被堵塞，就會出現壓降，最終產品污染的風險也會增加。壓縮空氣管道系統中的灰塵和油泥會很快引起腐蝕，并會大大增加泄漏點的數量和擴大泄漏孔洞直徑。所以，要采取主動措施，在壓縮空氣泄漏高發位置，如閥門、法蘭、接頭、彎管等處，進行泄漏檢查。由于有些用戶管網密布復雜，線路長，檢查起來難度大，周期長，因此有必要在管道合適的位置安裝壓力監測裝置，同時要及時做好設備保養，保持管道清潔。

  4.減壓運行

  為了應對突然增大的用氣需求、系統泄露、系統效率衰減等因素，在設計之初，壓縮空氣系統壓力往往留有一定壓力裕量。但是，系統壓力每降低0.1MPa可將能耗降低1%，而系統何時會因效率衰減、泄漏等因素導致壓力自然損失0.1MPa則未知，可能需要一年，也可能需要兩三年。而在這個過程中，會產生大量的能源浪費。我們要檢查系統壓力，并抵制因管道問題或過濾器堵塞而導致的泄漏或壓力下降而提高壓力的沖動。良好的生產計劃與可靠的空壓站智能物聯網系統應用，可以大大降低操作壓力并有效地協調壓縮空氣生產。

  5.零氣耗排水

  經空壓機壓縮過后的壓縮空氣中含有大量水分，分離出來的水不及時排出就會帶到用氣末端，容易損壞末端設備和儀器儀表等，這不僅會導致瑕疵品出現，而且會造成空壓機維修量大，使用壽命短等問題。同時，排水不當就會造成壓縮空氣浪費。冷凝水排放口應定期調整，以確保它們按預期打開或不會卡在打開狀態。建議用戶用零氣耗排水器替換定時排水器，以節省壓縮空氣。

  6.優化管道與就近供氣

  管道系統設計應優化壓縮空氣在所需流量和壓力下到使用點的傳輸。最理想的狀態是就近供氣和直線輸氣。但是，在實際應用中，因各種原因導致壓縮空氣管道并非按照最短距離安裝，若是經過合理優化，縮短空氣必須行進的距離可以進一步減少約20-40%的壓降。另外，將管道尺寸從DN50增加到DN80可以將壓降降低多達50%。

  通過管道的流量越多，壓降就越大。管道中的壓降隨流量增加的平方而增加，這意味著如果流量增加一倍，壓降將增加四倍。因此，空氣分配管道的直徑應足夠大，以盡量減少壓降。

  7.系統性看待過濾器

  壓縮空氣系統中，過濾器的重要性不言而喻。過濾器的更換參照一般是時間，但時間并不是唯一要素，最重要的是過濾器的過濾效果，直觀的反應是壓差。如果壓差過大，即便沒到更換時間，也得對過濾器進行保養或者更換。過濾器堵塞，不僅僅使產氣量下降，還會增大電流，導致電耗增高。因此，要系統地檢查和更換過濾器，以確保空氣質量并防止壓力下降。

  8.余熱回收利用

  空壓機的產氣量會隨著機組運行溫度的升高而降低。在實際使用中，空壓機的機械效率不會穩定在80℃標定的區間工作，溫度每上升1℃，產氣量就下降0.5%，溫度升高10℃，產氣量就下降5%。一般風冷散熱的空壓機都在88～96℃間運行，其降幅在4～8%，夏天更甚。如果進行余熱回收改造，使空壓機組排氣運行溫度和油溫均控制在最佳溫度范圍以內，降低散熱風扇運轉時間，就可以節約大量電能，同時更好的保證出氣量。空壓機運行散發的熱量中高達90% 的熱量可以回收利用，可以為洗手間、洗澡間以及其它工藝生產熱水或將熱空氣引流到生活區、工作區、倉庫等。

  9.轉變維修觀念

  從財務角度說，維修所消耗的資金一般被定義為成本和費用。但是，在德國威士巴登召開第一屆歐洲維修團體聯盟國際會議時，曾經將“維修——為了未來的投資！”作為大會的口號提出。因為從投入與產出的角度看，維修投入是不斷以離散形式補償設備的磨損、老化和性能劣化，不斷恢復設備青春活力的投入。如果失去這一投入，設備的產出可能是零或負值，如果投入不足，設備的產出會因故障停機多、精度或者質量缺陷而受到負面影響。因此，與大多數工業機械一樣，如果維護得當，壓縮機的運行效率會更高。適當的維護保養可將能源成本降低約1%，并有助于防止計劃外停機和耽誤生產的大故障出現。