空氣壓縮機(jī)作為一種重要的動(dòng)力裝備，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、建材、電子電力等眾多工業(yè)領(lǐng)域。然而，空壓機(jī)屬于高能耗設(shè)備，對(duì)其實(shí)施節(jié)能改造與應(yīng)用是企業(yè)提高生產(chǎn)效率的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)。
和電能一樣，壓縮空氣是工業(yè)生產(chǎn)必不可少的能量載體。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空氣壓縮機(jī)作為一種重要的動(dòng)力裝備，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、建材、電子電力、化工、食品、紡織、自動(dòng)化等眾多工業(yè)領(lǐng)域。然而，空壓機(jī)屬于高能耗設(shè)備，在某些行業(yè)耗電占到了生產(chǎn)耗電的30%以上，故俗稱“電老虎”。
節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)和基本國策，也是實(shí)施十三五規(guī)劃的緊迫任務(wù)。要深入貫徹科學(xué)發(fā)展觀，以提高能源利用效率為核心；以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，加快技術(shù)進(jìn)步為根本；強(qiáng)化全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)，建立嚴(yán)格的管理制度，實(shí)行有效的激勵(lì)機(jī)制；增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力。
一、傳統(tǒng)空壓站工作現(xiàn)狀
傳統(tǒng)空壓站由N臺(tái)壓縮機(jī)組成?？諌赫究諌簷C(jī)的開、停依賴空壓站值班人員管理。由于工業(yè)用壓縮機(jī)功率較大，在控制上一般采用加載、卸載的控制方式，即x公斤加載，y公斤卸載。
二、能源浪費(fèi)的原因
1、空載能耗高。目前企業(yè)壓縮機(jī)為單臺(tái)N立方，壓縮機(jī)開停只有N或N的倍數(shù)，空壓機(jī)設(shè)備開停依賴人工管理的傳統(tǒng)。尤其在用氣負(fù)載頻繁變化時(shí)，系統(tǒng)不能快速反應(yīng)，也不能實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量的微調(diào)。這形成了空壓站各壓縮機(jī)的空載。通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到y(tǒng)公斤時(shí)，空壓機(jī)進(jìn)入卸載運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)壓力降到x公斤時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)入空載狀態(tài)，即關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將油器預(yù)分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)空轉(zhuǎn)，雖然可以使空壓機(jī)不需要再壓縮氣體作功，但空壓機(jī)在空轉(zhuǎn)中還是要帶動(dòng)螺桿或者活塞做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)空載時(shí)的能耗高達(dá)其滿載運(yùn)行時(shí)的40%～55%。
2、爬升能耗高。螺桿壓縮機(jī)有兩種運(yùn)行模式，加、卸載運(yùn)行模式或空載、滿載運(yùn)行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x～y公斤之間來回運(yùn)動(dòng)。x公斤是最低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力（加載壓力）。一般情況下，x公斤、y公斤之間關(guān)系可以用下式來表示：y＝x＋（1＋δ），δ是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在10%～25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計(jì)算和實(shí)際檢測(cè)，得知空壓機(jī)壓力每增加1公斤，能耗增加5-6%。由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)，其工作氣壓由x到y(tǒng)，有一個(gè)氣壓爬升的能耗，存在事實(shí)上的能源浪費(fèi)。
同時(shí)，高于x公斤的氣體在進(jìn)入用氣終端前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓至接近x公斤，壓力越高流速越快，這就造成同樣的工況，壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個(gè)能源浪費(fèi)的過程。
3、傳統(tǒng)管理。在空壓站的使用管理過程中，存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對(duì)空壓機(jī)管理人員有明確的考核，那么會(huì)出現(xiàn)氣壓經(jīng)常不夠或能少開就少開的習(xí)慣，不利于生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，或出現(xiàn)壓力達(dá)不到設(shè)備使用要求導(dǎo)致用氣終端故障增加。另一種是對(duì)空壓機(jī)管理人員沒有明確的考核，這就會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)多開、空壓站空載能耗高的結(jié)果。無論哪種管理模式，其結(jié)果都會(huì)使空壓站電能浪費(fèi)增大，而且不利于安全生產(chǎn)。
4、其他?？諌赫究諌簷C(jī)配置的缺陷或用氣端用氣量不斷變化時(shí)，管網(wǎng)供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。這就導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁加、卸載，頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會(huì)加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量及維修成，同時(shí)供氣穩(wěn)定性差，供氣精度達(dá)不到工藝要求，影響產(chǎn)品品質(zhì)。
三、空壓站節(jié)能空間分析
通過空壓站節(jié)能控制系統(tǒng)對(duì)既有空壓站實(shí)施節(jié)能改造，可以有效改變傳統(tǒng)空壓站能源浪費(fèi)巨大的被動(dòng)局面。該系統(tǒng)主要從以下方面實(shí)現(xiàn)電能節(jié)約。
1、降低空載能耗。優(yōu)化空壓站流量調(diào)節(jié)范圍，改變傳統(tǒng)空壓站空壓機(jī)運(yùn)行控制的單臺(tái)N立方或N立方倍數(shù)開停模式，實(shí)現(xiàn)空壓站1-N立方自動(dòng)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際用氣量自動(dòng)調(diào)整優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)用氣量頻繁變化時(shí)，系統(tǒng)可以快速反應(yīng)，及時(shí)地增減空壓機(jī)開停數(shù)量，達(dá)成空壓站產(chǎn)氣量微調(diào)，做到按需產(chǎn)氣，使整個(gè)空壓機(jī)房運(yùn)行更加科學(xué)合理，從而有效降低電耗。同時(shí)，可以降低空壓站空壓機(jī)維護(hù)維修費(fèi)用，延長(zhǎng)空壓機(jī)使用時(shí)間。
2、降低爬升能耗。系統(tǒng)運(yùn)行壓力，可以維持在正負(fù)0.2公斤之間，基本做到恒壓供氣，減少壓力爬升，有效節(jié)約能耗。同時(shí)，供氣壓力穩(wěn)定，有利于提高終端用氣設(shè)備可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。
3、實(shí)現(xiàn)多機(jī)智能控制。增加可靠性，減少人工成本。系統(tǒng)能夠有效克服人工操作不能隨用氣量變化而及時(shí)、精確調(diào)節(jié)空壓機(jī)運(yùn)行的弊端。大大提升空壓站的智能化水平，減少對(duì)人工的依賴，使空壓機(jī)運(yùn)行更加科學(xué)合理。
四、工業(yè)用節(jié)電控制系統(tǒng)原理
空壓站智能節(jié)電控制系統(tǒng)由恒壓調(diào)速模塊、壓力檢測(cè)單元、控制單元、PLC集中控制模塊（中央處理器）、短信報(bào)警模塊等部分組成。系統(tǒng)通過壓力檢測(cè)單元檢測(cè)供氣系統(tǒng)管線壓力，并將將該信號(hào)提供給PLC集中控制模塊（中央處理器）。該模塊自動(dòng)計(jì)算空壓站空壓機(jī)的開停，運(yùn)用PLC控制單元實(shí)現(xiàn)企業(yè)空壓機(jī)站點(diǎn)的“組態(tài)控制”，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)空氣壓縮系統(tǒng)的“統(tǒng)籌兼顧”，更加精準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)、精細(xì)地使用空壓機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)用氣量的平衡和優(yōu)化，深層次杜絕電能浪費(fèi)。