壓縮空氣系統(tǒng)的工藝優(yōu)化及節(jié)能設(shè)計(jì)

　　壓縮空氣系統(tǒng)的工藝優(yōu)化及節(jié)能設(shè)計(jì)鄭磊、孫洪剛2，孫翠翠1 空氣壓縮主機(jī)各自不同的適用范圍，其中螺桿式空氣壓縮機(jī)(compressor)因性能優(yōu)越、效率比較高等原因，已普遍用于化工、食品、醫(yī)藥、紡織等諸多行業(yè)。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。此外，通過進(jìn)一步的總體空壓站方案設(shè)計(jì)，進(jìn)一步分析了儲(chǔ)氣罐、過濾器、冷干機(jī)等設(shè)備的選型依據(jù)，指出在方案設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的節(jié)能技術(shù)要點(diǎn)，說明了壓縮空氣的工藝方案及節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)降本增效的重大意義。
　　質(zhì)基礎(chǔ)，而曾經(jīng)作為第一生產(chǎn)要素、國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的紡織行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)地位正在逐步下降，究其原因主要是行業(yè)競爭加劇、產(chǎn)業(yè)利潤率水平下降、占國民經(jīng)濟(jì)比重降低等一系列因素。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。近年來，我國紡織企業(yè)在市場(chǎng)競爭中的困難格局有目共睹，這里面除了新興市場(chǎng)如印度、越南等激烈競爭因素外，還有企業(yè)自身的成本上升、人員(personnel)整體素質(zhì)下降等原因。所以說，紡織企業(yè)在注重市場(chǎng)開拓、產(chǎn)品創(chuàng)新的同時(shí)，需要始終把握好降低成本這條主線。壓縮(compression)空氣設(shè)備是紡織企業(yè)大多會(huì)用到的種輔助設(shè)施，如何最經(jīng)濟(jì)地使用這種設(shè)備，既是貫徹節(jié)能(Energy saving)減排的細(xì)微體現(xiàn)，同時(shí)也是企業(yè)降本增效的項(xiàng)舉措，所以優(yōu)化壓縮空氣供給工藝也是成本控制（control)的具體體現(xiàn)。
　　1空氣壓縮(compression)機(jī)(compressor)的選型目前，我們用到的空氣壓縮機(jī)主要有3種形式：活塞式、螺桿式、離心(Centrifugal)式。昆山空壓機(jī)是回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉(zhuǎn)子相互嚙合，使兩個(gè)轉(zhuǎn)子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出?？傮w來說3種空氣壓縮主機(jī)(Hosts)以下簡稱空壓機(jī)各自擁有自己的優(yōu)要從事設(shè)備管理、能耗控制等方面的工作。
　　點(diǎn)。下面我們從3種主機(jī)的性能、使用成本(cost)等對(duì)主機(jī)進(jìn)行選擇。
　　1.1不同空壓機(jī)性能(property)及特點(diǎn)比較通過表1我們可以看出：活塞(piston)式空壓機(jī)具有價(jià)格低、效率高、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的優(yōu)點(diǎn)，但是同樣具有活塞脈沖排氣、維護(hù)修理量大、壓縮空氣易含油水、自控水平低等缺點(diǎn)，般應(yīng)用在環(huán)境惡劣、壓縮空氣質(zhì)量要求低的場(chǎng)所，如礦山開采環(huán)境；螺桿式空壓機(jī)為連續(xù)排氣，雖然流量調(diào)節(jié)受到定的限制，但是效率高，同時(shí)因未采用燃油驅(qū)動(dòng)，壓縮空氣的質(zhì)量較高，雖然價(jià)格較為昂貴，但維修較少，后期使用成本低，廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、軍工、機(jī)械、紡織等行業(yè)；離心式空壓機(jī)各方面優(yōu)勢(shì)也很明顯，但是因流量調(diào)節(jié)范圍(fàn wéi)較小、效率太低等原因應(yīng)用范圍較小，如商店開業(yè)、婚慶等用的充氣壓縮機(jī)就是此類。
　　1.2不同空壓機(jī)的使用成本對(duì)比因離心式空壓機(jī)本身具有無法克服的缺點(diǎn)，所以應(yīng)用于工業(yè)體系相對(duì)較少。下面我們主要對(duì)相同功率的活塞式、螺桿式兩種空壓機(jī)的使用成本進(jìn)行對(duì)比。
　　通過(tōng guò)表2我們可以看出：相同功率（指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少）的螺桿、活塞(piston)式空壓機(jī)在電能消耗上，螺桿式明顯比活塞式耗表13種空壓機(jī)的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)活塞式螺桿式離心式排氣(Exhaust)形式脈沖連續(xù)連續(xù)排氣量小較大大流量調(diào)節(jié)范圍/%0~10040~10070~100結(jié)構(gòu)形式大小小基礎(chǔ)要求堅(jiān)固(Strong)輕微輕型噪聲(noise)/dB90（A）85（A（全罩85（A（全罩效率高較高低造價(jià)低高高維修量大小小自控水平低高高表2空壓機(jī)的使用成本對(duì)比分析類別22kW螺桿式空壓機(jī)22kW活塞式空壓機(jī)產(chǎn)氣指標(biāo)低壓(Low pressure)高壓0.75MPa排氣量/（n3min-）3.52.3月平均用電量/度80006600月平均用油量/kg3.5液壓油25.0機(jī)油年平均維修費(fèi)用(expense)/元15005 000年總計(jì)消耗折合/元7000065000電；但是由于螺桿空壓機(jī)故障少、維修費(fèi)用低，加之排氣效率約為活塞式空壓機(jī)的1.5倍，而年總消耗折合費(fèi)用僅為活塞空壓機(jī)的1.08倍，所以相比較，螺桿式空壓機(jī)的綜合使用成本更低。
　　1.3空壓機(jī)選擇方案通過以上分析，無論是從性能還是從空壓機(jī)的綜合使用成本來說，螺桿式空壓機(jī)都是比較合理的選擇。有了這個(gè)對(duì)主機(jī)的定性確定之后，接下來很重要的工作便是對(duì)方案中主機(jī)的數(shù)量進(jìn)行確定，也就是我們的定量分析，以設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。本著最大化進(jìn)行生產(chǎn)的要求，為實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的不間斷供氣，我們?cè)谶M(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮空壓機(jī)故障停機(jī)、維護(hù)保養(yǎng)等相關(guān)因素(factor)，所以通常在主機(jī)數(shù)量的確定上按高于額定排氣(Exhaust)量12臺(tái)進(jìn)行配置主機(jī)，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的交替供氣或維修替代（用一物質(zhì)代替另一物質(zhì)（多為強(qiáng)者取代弱者的地位))。
　　2其他設(shè)備(shèbèi)的選擇2.1儲(chǔ)氣罐的選擇儲(chǔ)氣罐的容量應(yīng)取所有空壓機(jī)每分鐘排氣總量的30%進(jìn)行配置。儲(chǔ)氣罐數(shù)量的配置沒有嚴(yán)格的規(guī)定，應(yīng)按照實(shí)際供氣需要進(jìn)行配置相應(yīng)數(shù)量的儲(chǔ)氣罐。一般來說，為保證供氣壓力的穩(wěn)定，方便(維護(hù)使用(use)，我們?cè)趦?chǔ)氣罐的配置上堅(jiān)持一個(gè)原則：在保證儲(chǔ)氣罐容量的同時(shí)，配置數(shù)量以盡量少為好，單個(gè)儲(chǔ)氣罐容量以盡量大為好。
　　2.2冷干機(jī)的選擇冷干機(jī)是壓縮空氣(Basin air)除油、除水的關(guān)鍵設(shè)備。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)是回轉(zhuǎn)式連續(xù)氣流壓縮機(jī)，在其中高速旋轉(zhuǎn)的葉片使通過它的氣體加速，從而將速度能轉(zhuǎn)化為壓力。這種轉(zhuǎn)化部分發(fā)生在旋轉(zhuǎn)葉片上，部分發(fā)生在固定的擴(kuò)壓器或回流器擋板上。在選擇冷干機(jī)時(shí)，應(yīng)先確定冷干機(jī)的露點(diǎn)溫度，般為2.匕在此基礎(chǔ)上選擇冷干機(jī)的處理氣量，計(jì)算公式如下：所需處理的空氣流量，即空壓機(jī)(compressor)排氣量；Cp為進(jìn)氣壓力修正系數(shù)1.00；Ct為進(jìn)氣溫度修正系數(shù)（1.6；Ct為露點(diǎn)溫度修正系數(shù)（1.0；Ct為環(huán)境(environment)溫度修正系數(shù)1.
　　2
　　9. 2.3其他設(shè)備(shèbèi)的選擇除要選擇以上的設(shè)備外，我們還要選擇前置過濾器（作用：過濾雜質(zhì)等）、后置過濾器。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)冷卻水通過管道進(jìn)入空壓機(jī)中間冷卻器對(duì)一級(jí)壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對(duì)排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過主電機(jī)上部的兩組換熱器冷卻電機(jī)繞組，還有一路對(duì)油冷卻器進(jìn)行冷卻。為了確保過濾器的處理能力，選擇的過濾器處理氣量約為空壓機(jī)的150%左右，處理精度應(yīng)按照終端（Terminal)需求的氣體質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)氣源質(zhì)量要求高的需多配置幾道過濾器。此外應(yīng)按照不同部分的需氣量配置合適口徑的管道。
　　3總體方案(fāng àn)設(shè)計(jì)在3臺(tái)或以上空壓機(jī)主機(jī)組成的小型供氣站設(shè)計(jì)上，按照不同的生產(chǎn)用氣需要，我們一般可以采用兩種方案對(duì)其進(jìn)行管網(wǎng)連接：種是對(duì)儲(chǔ)氣罐的串聯(lián)供氣；一種是對(duì)儲(chǔ)氣罐的并聯(lián)供氣
　　3.1儲(chǔ)氣罐的串聯(lián)供氣方案串聯(lián)供氣見實(shí)際上就是把所有的小型儲(chǔ)氣罐串聯(lián)組合后，相當(dāng)于個(gè)大型的儲(chǔ)氣罐的作用，這樣的連接方式主要應(yīng)用在集中供氣改造上，這樣可以不用再購置大型儲(chǔ)氣罐。但要注意采用這樣的連接方式必須滿足個(gè)前提：各部分對(duì)壓縮空氣的壓力及質(zhì)量(quality)要求沒有很大的差別。
　　3.2儲(chǔ)氣罐(gas container)的并聯(lián)供氣方案并聯(lián)供氣與串聯(lián)供氣唯的不同就是在儲(chǔ)氣罐的連接上，各個(gè)儲(chǔ)氣罐不相互連通一般來說，這種連接方式大多用在那些對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量有著明顯不同要求的場(chǎng)合。
　　主郵1―空壓機(jī)；2―儲(chǔ)氣罐；3―前置過濾器；4一冷干機(jī)；5―后置過濾器儲(chǔ)氣罐的并聯(lián)供氣方案其他節(jié)能(Energy saving)設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)1主機(jī)與儲(chǔ)氣罐的連接上，儲(chǔ)氣罐應(yīng)盡量靠近主機(jī)的地方放置。這主要是因?yàn)椋簝?chǔ)氣罐越靠近主機(jī)，在同樣的條件下，壓縮(compression)氣體達(dá)到上限壓力時(shí)，主機(jī)的加載時(shí)間越短，耗費(fèi)的電能越少。
　　2供氣壓力(pressure)的工藝設(shè)置(Settings)上，在滿足基本的供氣壓力前提下，應(yīng)將低壓(Low pressure)、高壓設(shè)置在最低范圍內(nèi)，盡量節(jié)省能耗但是定要注意，低高壓之差需大于0.15MPa，避免主機(jī)的頻繁啟動(dòng)，損傷設(shè)備。
　　3主機(jī)放置上，應(yīng)首先放在通風(fēng)良好的環(huán)境中。此外，我們建議在主機(jī)的降溫上，可以實(shí)現(xiàn)水冷降溫的堅(jiān)決不用風(fēng)冷降溫，可以實(shí)現(xiàn)油冷降溫的堅(jiān)決不用水冷降溫。
　　5結(jié)語壓縮(compression)空氣不僅僅是紡織經(jīng)常用到的一種輔助用氣，也一般應(yīng)用在很多行業(yè)(industry)的設(shè)備加壓、環(huán)境清掃等，可以說這似乎是很不起眼的一項(xiàng)曰常生產(chǎn)必須。但是從另外一方面來說，正是因?yàn)槠鋸V泛性、普遍性，在現(xiàn)今節(jié)能減排的大形勢(shì)下，如何更經(jīng)濟(jì)(jīng jì)地使用供氣設(shè)備系統(tǒng)(system)，卻又顯得意義非凡。當(dāng)然，在紡織企業(yè)舉步維艱的當(dāng)下，即使是每天可以節(jié)省一度電，也是我們應(yīng)該努力的方向。