空压机系统节能改造

能2009年第9期ENERGY CONSERVATTON(总第326期)空压机系统节能改造白玉仙,马美玲2(1.大连海洋渔业集国公司动力公司,辽宁大连116001;2.辽宁大学轻型产业学院,辽宁沈阳110036)摘要:介绍某铸連厂在空压机组节能改造方面的综合措施,通过变频控制和余热回收,降低了企业空压机系统的运行能耗,有利于提高其经济性关键词:空压机;节能;变频控制;余热回收中图分类号:TB652文献标识码:B文章编号:1004-7948(2009)09-0052-03引言采用压缩机间歇运行或空载运行。空压机间歇运行空压机是指压缩介质为空气的压缩机,它广泛会使压缩机频繁起停,增大了电能损耗。空载运行地应用于机械矿山、化工、石油、交通运输、建筑、航时,空压机的耗电量依然高达负载运行的30%海等行业。由于设计制造技术落后,运行管理水平50%,此时的电能造成浪费;另外空载起动电流也是低,控制方式不当等原因,导致我国企业大部分空压额定电流的5~7倍。除此以外,这两种调节方式还机的能源利用率相对较低。目前空压机系统节能一有不少共同的缺点般采用的方法有智能集中控制、电机变频、无功补偿在空气压缩机气缸容积不能改变的条件下,只节能、余热回收利用以及加强日常管理和维护等。有调节压缩机的转速来改变排气量。空气压缩机是某铸造厂现有空气压缩机6台,均为英格索兰恒转矩负载,压缩机轴功率与转速的3次方成正比;喷油螺杆压缩机。空压站采用中央控制系统、ON′在压缩机总排气量大于风动工具用气量时,通过降OFF控制的运行方式。在该控制方式下,排气量与低压缩机的转速调节供风压力,是达到压缩机经济用气量的关系决定机组运行状态,在机组内部压力运行的有效方法。它能在一定范围内连续进行能量检测开关的控制下,采用间歇式供气方式。由于缺调节,满足空压机轻载时的运行需要,使制风量与实少变频设备,且每台空压机的流量为20m3/min左际用风量相匹配。右,因此在空负载的切换过程中气体的压力波动很变频调速控制系统是通过风压传感器检测到空大。该企业通常通过减小其中3台空压机进气阀门压机的供气管网风压后,传给PID调节器,当变频开度的方式来降低压缩空气的压力波动,即采用节器接收到运行开始指令,变频器按PID调节控制方流控制的运行方式,因此造成了能源的浪费。式对给定信号与端子台上的反馈信号比较后自动控另外在目前的运行状态下,空压机排出的大量制输出频率,如图1所示。热量都是通过风冷直接排放到大气中,没有进行相应的回收或利用造成了这部分能量(由电能转化给定信号而来)浪费鉴于以上问题,该企业选用了电机变频和余热馈信号回收利用技术对其进行节能改造,改造后空压机系统运行稳定,节能效果明显。△=给定信号-反馈信号1节能原理分析0:负作用,当△>0时频率上升;当Δ<0时频率下降1.1变频控制原理1:正作用,当Δ>0时,频率下降;当Δ<0时频率上升。图1信号传输图空气压缩机气量的供求关系主要表现为排气压力的变化,当排气量正好满足生产用气量要求时储当传感器检测到的压力大于设定压力时,PID气压力保持不变。在生产中由于用风量不均衡,空调凵中国煤化工器输出频率降低压机供风量一般大于实际用风量,为保持储气压力空CNMHG当传感器检测到的不变,就必须要釆用调节方式。压力小于设定压力时,PD调节器输出信号增强,使目前,压缩机的能量调节方式最为常见的就是变频器输出频率增大,空压机转速也增大输出风压200年第9期节能(总第326期)ENERGY CONSERVATION53也就增大,从而达到自动控制风压的目的。行改造。改造后空压机的变频控制系统包括变频1.2余热回收原理器、可编程控制器、变频柜、电抗器、压力变送器震对于空压机来说,其输入能源的80%左右将转荡传感器、接触器、空气开关、电缆电流表、电压表、化为热能,如果根据相应类型压缩机的结构和原理,按钮、互感器等。基于PLC的变频控制系统原理如适当地进行改造,将其热量回收,就可以变废为宝,图3所示。将原本排入环境的热量收集利用,减少用于其他用压力变送途加热的燃料消耗量。热回收原理如图2所示。压机的电能热消耗电机可通过油可通过后压缩机辐保留在压空压机散热冷器回收冷器冋收射到环境空气中9%的热量72%的热量13%中的热量2%的热量4%图3基于PLC的空压机变频控制系统图可回收的热量94%PLC由触摸屏、电源CPU、模拟量输出模块、开图2热回收量图关量输人/输出模块等组成。其中采用PLC来实现空压机的气体压缩过程可看作绝热压缩过程,电气部分的控制,其控制包括起动、运行、停止、切其温度关系按式(1)计算:换、报警及故障自诊断(1)起动。两台电机M、M2,可以通过转换开T(1)关选择变频/工频起动式中:T2一压缩后空气的绝对温度,K;T1一压(2)运行。正常情况,电机M1处于变频调速状缩前空气的绝对温度,K;P2压缩后空气的绝对压态,电机M2处于停机状态。现场压力变送器检测力,Pa;P1-压缩前空气的绝对压力,Pa;k-绝热指管网出口压力,并与给定值比较,经PD指令运算数,对于空气,取14。得到频率信号,调节转速达到所需压力。压缩后对空气的冷却过程为定压冷却,其散热(3)停止。按下停止按钮,PLC控制所有的接量按式(2)计算:触器断开,变频器停止工作。Q=pVc (t2-to)(2)(4)切换。实现M1、M2工频和变频相互切换。式中:Q一压缩空气冷却过程中的散热量,J2.2余热利用改造方案p-吸人空气的密度kg/m3;基于余热回收的原理,该企业通过在空压机的空气的体积,m3;油路中增加换热器及相应的控制装置,将全部或部cp一空气的定压比热容,取10053/(kg分原本由油冷却器排风扇带走的热量收集起来,对℃)企业的浴池锅炉给水进行加热,从而减少了原先加t2-冷却前空气的温度,2=T2-273,℃;热所需的能源。冷却器进口油温大概为85b-冷却后空气的温度,即空压机的排气温100℃,通过安装相应的换热器使用逆流换热和合度,一般比环境温度高10℃。适的油温和水温控制措施,将出口水温提高到65~该铸造厂的空压机功率为10kw,自由排气量80℃,同时保证压缩机的正常运行。具体的热回收为20m/min,排气压力为80×10Pa,以此空压机系统流程如图4所示。为例,计算其散热量。取环境温度20℃,压力9810Pa,将相关数据代入上述公式,可计算得该机软水箱器的冷却散热量为92.86kW,同时可得压缩空气冷却前的温度2高达261℃。可以看出空压机的冷中国煤化工却散热量大,而且温度高,完全可以回收利用。2改造方案CNMH2.I变频改造方案图4热回收系统简图经空压机变频节能原理分析,对空压机系统进节2009年第9期ENERGY CONSERVATION(总第326期)由图4可知,软水从水箱中由泵抽出打入空压4结论机的热回收装置中,在油冷却器管道上装探头探测空压机变频调速使电动机可以实现软起动降油温的同时控制冷却排风扇的变频器,从而在满足低了起动电流,且起动平滑,无机械冲击,因而延长空压机能承受正常油温的前提下,通过油温探头降了机械设备的寿命;对电网的影响也减小输气压力低排风扇转速,让热交换器聚热,用循环的软水来带稳定,调整可靠性高,主要是节能效果明显,节电量走热交换器热量,从而使软水水温升高,再通过水泵大。同时进行的热能回收系统是一项几乎无需能耗打入软水箱中。的节能方式,因而也是清洁、环保的节能方式,相对3改造后节能效果于燃油燃气热水设备可做到零排放,相对于电热水进行变频控制后,空压机的年运行时间为设备和热泵做到零消耗。6000h,加载时间为20s,卸载时间为15s,加载电流该厂对其空压机系统进行电机变频和余热回收为190A,卸载电流为90A。在测试了一段时间后,节能改造,节能效果显著,回收期短,技术上可行,挖该厂空压机变频改造后的节电率在30%以上。按掘企业的空压机节能潜力,使用价值高。30%计,其年节电量为6000×110×30%=198万参考文献kWh,所以6台空压机的年节电量为6×19.8〓[1]欧阳焰啸关于空压机节能方法的探索[J环境保护,118.8万kWh2009,(5):58-60进行余热回收后。该厂的6台空压机若同时运[2]李文华李蕊蕊,张益祥改善空压机运行的节能技术行,冷却散热量将为557.172kW。如果将这部分热[J].煤矿机械,2007,28(8):173-174.量用于加热浴池锅炉给水,年运行时间为6000h,热[3]洪天星空压机的变频调节技术[J]压缩机技术,2006,水锅炉效率70%,换热器热效率按80%计算,则年节标煤量为557.172×6000×0.0001229×0.7/0.8[4]季翔.空压机集中控制系统的研制[].铁道车辆,200359.5t,年节约原煤量为359.5/0.714341(7):30-32503.29t[5]朱立民,闵圣恺喷油螺杆空压机热回收节能实践[J以上两项节能改造,该铸造厂年节能量为840电力通用机械,2009,(2):79-8吨标煤,年节能效益为82万元,设备、安装等投资合计为120万元,15a即可收回投资,节能效益显著。作者简介:白玉仙(1966-),女,山东莱州人,大学,工程师从长期运行状况来看,空压系统的运行非常稳定,同从事热电联产集中供热及水电暖动力供应工作。时实施变频改造后有效降低了空压机组的噪音。收稿日期:2009-07-16;修回日期:2009-07-24名刊推荐《节能》(月刊)邮发代号:8-150《节能》杂志创刊于1981年,由辽宁省科学技术情报研究所、辽宁省能源研究会主办。多年来秉承专业、严谨的工作作风,刊物质量稳定,在能源生产与使用的技术领域享有较高威望。《节能》杂志主要内容:深入探讨节能降耗新技术,积极交流一线生产节能经验,全面展示节能新产品、推广节能新成果,注重树立节能工作先进典型节能》杂志主要栏目:综述、研究与探讨、专利技术、热点技术、节能设备、事故与故障、电力行业节能冶金行业节能、石化行业节能、社会公共节能、建筑行业节能等。《节能》杂志主要读者:产能企业,耗能企业,技术开发公司,节能设备生产企业能源管理公司,机关、事业单位,科研单位,高等院校。节能》杂志刊登广告,针对性强,有效读者数量大,效果明显。《节能》杂志2010年全新改版,大16开,80版,定价10.00中国煤化工月15日出版。编辑部全年办理汇款订阅业务,全国各地邮局均可订阅(邮发代汇款地址:沈阳市沈河区青年大街274号《节能》杂志社TYHCNMHG編辑部电话:024-23933125联系人:佟昕Ftt:www.china-energyconservationcomE-mail:jieneng1981@