压缩空气系统的能耗现状及节能潜力

　　压缩空气系统的能耗现状及节能潜力蔡茂林北京航空航天大学SMC节能环保中心，北京100191我国压缩空气系统节能的前景。

　　一、前言盟的16.8%、日本的10.3%，节能空间巨大。2005年底“十当前，我国It标准煤生产的GDP只有美国的28.6%、欧一五”规划中我国首次明确确定节能目标：“十一五”期垫老化龟裂严重，见（a为龟裂的胶垫）。

　　故障检修：更换弹性橡胶垫圈后开机，观察机组运行情况，窜轴故障消失。再次检测机组波形，所测数据均恢复正常，为机组正常后的时域波形及频谱图。

　　从实例中可以看出，综合应用各种故障诊断方法，可准确地找出旋转设备故障的真正原因，对设备检修工作不仅有指导作用，还可以提高维修效率、效果，甚至起到决定检修成败的作用。

　　间，万元国内生产总值能耗从1.22t标准煤下降到0.98t，平均年节能目标为4.4%.但2006年仅完成1.23%，2007年完成3.27%，剩下3年的节能压力非常巨大。2008年4月，全面修改的新节约能源法正式实施，将节约资源定为我国的基本国策。可以说，我国已经进入个全面推进节能减排工作的局面。

　　以此为背景，在工业生产中占据工厂总耗电量10%~ 20%，有些工厂甚至高达35%的压缩空气系统在我国将不可避免地会成为节能工作的对象。压缩空气系统的节能在我国正成为一个亟需研究的重要课题。压缩空气系统能耗的96%为工业压缩机的耗电。我国工业压缩机的耗电量2006年1800亿kW.h，2007年高达2000亿kW.h，约占全国总耗电量的6%.而GDP为我国1.6倍的日本的工业压缩机耗电量仅为400亿kWh.这说明我国在调整产业经济结构的同时，还需大力提高压缩空气系统的能源利用效率。

　　二、压缩空气系统节能的技术路线压缩空气的使用能耗E可用气动功率的积分表示。

　　P压缩空气绝对压力；Qa――换算到大气状态下的体积流量；t时间。

　　因此，如所示，在压缩空气使用中，减少压力、流气能耗。例c>.fc如，如能将压从0.7MPa降低以节约压缩机用电至少5.8%.具体到压缩空气系统中三大环节，可按所示的流程，采取如下的节能措施。

　　压缩空气的产生：压缩机的合理配置与运行，供给压力的降压及运行模式优化，压缩机与空气净化设备状态的曰常管理等。

　　压缩空气的传送：泄漏的日常点检与*小化，接头处的压损改进，管网节点配置的合理化，耗气量分配的监测与曰常管理等。

　　压缩空气的使用：气力输送中压力及流量的合理化，机器非工作时供气的停止，分压供气，气缸驱动回路及驱机械工程公动速度的改进，测量管路的*短化等。

　　三、当前我国企业压缩空气系统使用中存在的主要问题在当前我国气动用户的压缩空气系统中，能源浪费主要表现为泄漏偏大、压缩机配置及运行仅以保压为目的、供给压力不合理、气枪啧嘴低效、设备用气存在浪费、现场工人用气成本意识淡薄等。

　　在泄漏问题上，工厂中的泄漏量通常占供气量的10%~ 30%，而管理不善的工厂甚至可能高达50%.有时一个汽车组装车间的泄漏点就有2万个，其中，泄漏量的90%以上来自设备使用中的零部件老化或破损。而尤为严重的是，现场管理人员远远地低估了泄漏造成的损失。比如，汽车点焊工位的一个焊渣在气管上导致的一个直径1mm的小孔每年导致的损失高达约3525kW"h电能。当前国内一些企业开始利用ECOSO系列泄漏检测仪及泄漏点扫描枪查漏堵漏，并已取得一些成效。另外，为有效地管理现场泄漏，安装管道流量计量管理系统，对每个车间进行计量考核也是一个重要的选择。

　　压缩机的合理配置及合理运行对节省用电非常重要。

　　通常，为使输出压力波动小，很多压缩机采用吸气阀调节方式。这种方式在没有供气的情况下也仍需消耗70%额定功率的电力，浪费较严重。为此，导入变频控制、采用ECOSO压缩机群专家控制系统等措施对节省电力十分奏效。

　　而这些在工厂的实际操作中基本都被忽略，保证压力成为大多数工厂对压缩机管理的**要求。

　　由于管道压力损失不确定，设备启动存在流量高峰等原因，压缩机的供气压力有时比现场要求压力高出0.2~ 0.3MPa，浪费严重。有时也会为了少数几台压力要求高的设备，而整个调高供气的压力，这在能源使用配置上极其不合理。

　　气枪在制造加工的精修、机加工等工艺现场被广泛使用，其耗气量在某些产业领域达到总供气量的50%.通常，气枪在使用过程中存在供气管道过长、供给压力过高、用直管铜管做啧嘴等问题。另外，现场人员很容易为了追求大冲击力而擅自扩大啧嘴啧口、提高供给压力，从而造成很大的用气浪费。

　　另外，在气动设备中存在用气不合理的现象也比较突出，例如确定工件是否卡到位的气体背压检测、真空发生器给气等存在不工作也不间断供气现象。尤其是化学药液槽等用于搅拌目的的用气、轮胎制造中的定型充气等，从0.7MPa的高压减至0.1~0.2MPa使用的现象非常普遍，浪费严重。从工艺上把握设备的实际需要压力和*低耗气量是使设备耗气合理化的前提。由于设备用气不合理导致的浪费公机械工程bookmark4总计节省金额折合人民币1.5亿元。这些技术和经验在我国的消化、普及、再创新将成为我国气动节能工作的当务之急。

　　为此，2007年底，北京航空航天大学和SMC国有限公司进行产学合作，针对压缩空气系统，成立了全国首个节能环保中心，深入研究压缩空气系统合理化技术，面向全国气动用户快速推进和普及气动节能环保技术，促进行业健康发展。该中心对国内一家外资企业实施了全面的节能改造，使工厂每单位产量压缩机耗电量减少34.5%，压缩机从原来的10.5台满负荷运行变为7.5台满负荷运行，3台压缩机完全停机。

　　这说明压缩空气系统节能成效显著。如能在我国广泛开展气动节能活动、普及气动节能技术，每年可为国家节电600亿kW-h，折合金额360亿元，具有非常可观的经济效益和社会效益见表1.该中心正在针对我国汽车、纺织、sr.m丨及休B口：i4h内正解机的r作状况及K-耗电量变化：T理0序i神厌空气的姐度、空气净化设备1作状er乍供给符路的压力走势1符网分布、苑教分纪EI各牛产设备实际供给力和实所滞0宵网！童、再设备内部里，各个泄用在地：0，斑尺十及数慨m力，耗气T作时间糸0工；I的使用情况t玟备内元件非丁。作时的供气悄况：，压缩机的T.作方式是否合理，是古需要增to变铎范围，ISS机气化设备是古处TiH常r作状态，右供给货路的而董楚内合理，打无压损过大时节点，可否降低丨产设备供给压力，可7f降低S缩机供给fK力，气动宵M罔定MSfL多少，车阆中评路及设备内删点所在，3缸的使用r.5d是合理，可济加入）丨胞路，气动TA的使用t况是M理，设备内言r.作供H能杏停出，对策制定符合三大V能万向：⑴优化机运行t（2）阱低压力：ft对象实施颇f按实fS：U- 1按灾施效果：人小实施侧重二个坏节中的：大对象：地厉，删。

　　（2）不增加产品的不良丰B -压缩机冷化设茶的日常点价生产设备r作及不t作时的符理：ty力输这设备中耗气置的监测；罔2呢缩空气系统节能实施流程表1国内压缩空气系统节能案例效果No压缩机型号额定压力/MPa额定功率/ kW额定气量/估计平均为供气量以上种种问题，表明当前压缩空气系统的使用中用气浪费比较严重。所以，只需对其开展详细调查，明确问题所在，采取合理有效的节能措施，就可取得30%甚至更高的节能效果。

　　系统节能在我国大有所为当前，我国气动用户在气动技术使用中存在效率偏低、浪费严重、欲实施节能也无从下手和缺乏经验等问题。在压缩空气系统节能的研究和实施上，日本走在世界的前列。

　　根据2002年日本流体动力工业会的调查，日本各企业实施节能后，气动能耗减少了10%~30%.其中，日本SMC公司在日本给100家以上企业做了气动节能提案，*多减少60%，电子半导体、机械加工等制造行业的大中型企业，以降低空气压缩机能耗为目的，结合各个行业特点研究切实可行的节能技术，制定一整套行之有效、易于实施、投资回收期小于1年的节能实施流程，将节能措施行业化、系统化、具体化、可操作化、可视化并进而规范化。