关于空压机节能减排技术的研究

于飞

摘要：空压机作为空气动力设备，已广泛应用与企业生产中，空压机运行多数为控制加卸载方式来调节供风流量。空压机节能减排技术有很多，包括热能回收、变频节能、联控控制等。本文以公司空压机为研究对象，详细阐述现阶段公司空压机节能运行能耗现状，并提出节能改造建议。

关键词：空压机；节能减排；能耗

引言

空气压缩机作为空气压缩设备，广泛应用于机械、化工、采矿、冶金、电气、纺织等行业。随着空压机技术发展，设备节能减排技术越来越多的应用于企业生产。目前，公司空压机主要由两种类型，一种是螺杆式空压机，另一种是离心式空压机。目前空压站设备没有实施联控控制系统，无法进行有效的数据记录和分析管理，现场操作人员和管理度人员无法及时了解空压机的工作状态、能耗和能效，给节能管理工作带来诸多不便。

1 空压机节能减排技术的重要性

2030年前中国要实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。无论从公司经营还是社会责任角度出发，均面临极大地节能减排压力。

1.1节能减排符合国家的政策客观要求

为响应党中央、国务院的要求，2025年全国单位国内生产总值能耗比2020年下降13%，能源消耗得到合理控制。国家节能政策的下发，需要公司进一步落实好节能减排工作。另外，公司加入绿色企业，需要对空压机系统进行性能评价，对高耗能设备进行改造，满足国家及行业内节能减排的要求。

1.2节能减排是企业发展必然趋势

空压机运行能源消耗约占总能耗的13%左右，而一些优秀企业空压机能耗占比总能耗的8-10%，从数据上看，耗能差距巨大。近年来，随着公司快速发展，公司产量的提升，空压机耗能成本持续升高，已严重阻碍公司高速发展，因此降低空压机能耗是公司发展必然趋势。

2 空压机节能减排发展趋势

空压机节能技术主要有变频技术、联控技术、热能回收技术、多螺杆压缩技术、永磁技术等，下面简单介绍一下企业常用的变频技术、联控技术、热能回收技术。

2.1变频技术

空压机变频技术是通过加装节能辅控柜，可以实现对空压机运行频率的调节，来稳定压缩空气出口的压力，已达到节能的目的。

2.1.1变频技术在空压机上的应用，可满足工况下恒定的压力，调节电机运行频率，使电机处于经济运行状态。变频控制系统可精准控制压力，压力值始终处于很小范围内波动，供风管网系统压力也保持不变。

2.1.2传统的空压机能耗部分占整个运行成本的70%以上，通过变频技术可降低能耗成本45%左右；变频技术应用可减少电机启动的冲击，维护成本也得到了很大的降低。

2.2联控技术

空压机联控技术是将空压站内空压机及附属设备通过全自动集中监控系统，对机组进行监控和保护，提高空压机组的工作效率，达到降低能耗的目的。

2.2.1在联控状态下，当空压机运行压力达到平衡压力上限时，系统可根据卸载时间自动判断流量需求，自动进行卸载或停运空压机，保证系统压力稳定在需求压力；当空压机运行压力低于平衡压力下限时，系统可对主运行机进行加载，无法满足压力要求，自动运行、加载副机，直到系统压力平衡至压力上限。

2.2.2在联控状态下，系统可根据主机、副机运行转换时间，自动进行主、副机切换，达到均衡工作时间，保证空压机组各台设备能够处于最佳经济运行状态。当一台空压机出现故障时，系统会自动判别，启动第一副机作为备用机组，故障机会自动停机，系统发出报警信息，其余机组会按预定的程序继续工作。

2.3热能回收技术

空压机热能回收技术时通过特定的装置，如换热装置或集热装置，将空压机运行的余热进行回收，已到达节能件减排的目的。

2.3.1热能回收不会产生污染，也不会产生过多能源消耗，就能使用所需的热能，用于公司洗浴热水，生产用热水等。

2.3.2热能回收对空压机运行来说，也是提升空压机运行性能的过程，空压机冷却系统处于恒温状态下工作，空压机处于经济运行状态，空压机运行效率提高，易损件及空压机整体寿命也得到了提高。

3 公司空压机能耗现状

目前，中心空压站配置4台离心机和3台螺杆机。该设备系统运行时能耗指标过高，基本上超过了规定指标标准。

3.1空压机匹配不良

公司空压机采用电压6KV 空压机，通过阶段性效率测算得出，空压机匹配负载率平均值是 73%（下限 75%），甚至最低只有41%，空压机运行负荷偏离设计工况，负载率有待提高。公司空压站运行负荷调节，采用自动加、卸载和进风、排风调节的方式。当系统运行负荷较低时，空压机处于卸载状态，同时进排气量降低，系统运行能耗较大，虽然卸载时电机功率只有满负荷的90%左右，但节省下来的电能，无法抵消供风量过剩卸载风量的电能消耗，同时系统低负载运行，还容易带来压缩空气处理设备低效率运行，导致高压风能源极大的浪费。

3.2空压机运行系统状态

厂内管网系统自投入以来运行时间过长，大部分已经超过设计使用年限，管道内壁绝对粗糙度R值增大，延程压力损失较大，管网老旧泄露较为严重。另外，公司供风半径过大，中心空压站距离远端用风点过长，为满足现场用风压力，不得不提升压力，导致电能消耗和风损过大。同时，近年来国家提倡绿色、清洁、低碳和循环经济运行方式，公司将一些风动工具改为电动工具，现场用风量减少，管道中存风量消耗电能增加。

4 公司空压机节能减排改造建议

目前公司空压站运行没有加装变频和联控技术，现场余热回收只回收离心机三级冷却器热量，节能减排潜力巨大，下面从空压机选型、智能化、辅助设备这几个方面简要介绍一下公司供风系统节能减排改造建议。

4.1空压机选型要求

随着公司供风系统的工艺变化，建议以中心空压站和铸铁空压站为供风半径，就近区域进行供风，远端风量需求较小或风压要求较高部位，单独加装小型变频螺杆机。选择和配置空压机应遵循“532”原则，即大型机使用量的50%左右，中型设备的30%左右，变频空压机的20%左右。当需要调整的量太大时，会启动大容量空压机，变频空压机来调整能量损失量，一般空压机在系统中不要超过2种规格，即可保证系统能够更好的匹配运行。

4.2空压机数字化和智能化

目前空压站运行依靠操作人员手动控制空压机运行，加卸载比较低，无法保证最佳的运行状态。建议公司空压站建立数据管控中心，集成建立空压机数字化和智能化系统，其目的是确定供需平衡。此外，通过空压机智能化和数字化管理，可降低故障风险，保证整个系统的安全预警。

4.3空压机辅助设备

空压站冬季运行时，室外储气罐中冷凝水结冻无法排出，部分冷凝水随着空气排到管网系统，进入到用户，影响供风质量，压缩空气质量要求通常包括允许的最大油、水和微粒杂质数量等。建议公司供风系统增加干燥设备，最常用干燥设备为再生干燥设备，这种设备干燥效果好，运行成本低，适合大流量空压机使用，可以有效控制冷凝水排出和提高供风质量。

5 结束语

压缩空气生产是机械加工企业生产的主要能源消耗活动之一，通过节能供应、绿色供应对空压机运行可达到节省30%以上的能耗。因此，尽可能高效和经济地生产和使用压缩空气符合机械加工企业的利益。也为国家2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”的目标，做出自己的贡献。

参考文献：

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