亓磊

摘 要：节能减排是我国实现可持续发展的基本战略方针，在工业生产过程中机械设备的能耗较高，为了减少设备的能耗，必须要加强对节能技术的研究和应用。本文对空压机节能运行方法和途径进行分析，为空压机节能运行提供保障。

关键词：空压机 节能运行 节能技术 变频调速

中图分类号：TD443 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）05-0-01

引言

空压机是工业生产过程中的基础设施设备，在机械生产、电力生产、冶金化工等很多行业中都有应用。空压机作为大型工业设备，其能耗较高，基本占大型工业设备耗电量的15%左右，空压机的能量损耗主要是来自于空压机本身的机械损失、压缩空气时造成的浪费和损失、空压机空负荷运转的能量损失、压缩空气时产生的损失等。当前我国有很大一部分企业在生产过程中依旧使用老式空压机，这类设备的能量利用率很低，主要是由于机械设备的制造技术落后，设备运行管理水平低、控制方式不当引起的。空压机作为工业生产领域不可获取的设备，必须要加强其节能技术研究，在日常使用过程中注重节能管理，提高资源利用率。

一、空压机传统控制方式

在空压机发展过程中，虽然其系统结构、控制水平有所提高，但是由于以前的技術水平有限，在空压机控制系统的设计过程中存在一些缺陷，传统的空压机控制方式主要有两种：

1.电气联锁控制技术

电气连锁控制是空压机最常见的一种控制方式，通过对空压机管网压力进行监控而实现的控制技术。当空压机运行过程中产生的气体量以及气压超过负荷需求的时候，管网的压力会上升，当这个压力值超过某一个设定的阈值时，联锁信号就会控制空压机使其停机，从而降低管网的压力。当管网的压力下降到小于某一个设定的阈值的时候，联锁信号又会控制空压机再次启动开机。这种电气联锁控制方式可以用于空压机常规运行的时候，但如果空压机的负荷变化十分频繁，储气罐容量也比较小的时候，就很容易导致空压机频繁开机关机，而开停机的时候产生的巨大电流冲击，会对电力系统的稳定性产生影响，进而产生较大的功率损耗，这种影响还会反馈到空压机上，缩短空压机的使用寿命。

2.自动加卸载控制技术

自动加卸载控制也是传统空压机运行过程中常见的控制方式，通过空压机电动机的加载实现对空压机的控制。当空压机的管网压力超过设定阈值的时候，电动机会控制空压机的进口导叶，导叶减小可以实现空压机输出气量和气压减少，当导叶减小到最小状态的时候，管网压力达到卸载压力阈值，此时会控制空压机的电动机卸载，并且与压缩机相互脱离。此时电动机保持空载状态，空压机不会再产生压缩空气，管网的压力也会减少。当管网的压力逐渐增大，达到一定阈值的时候，会抑制空压机电动机加载过程，与压缩机相互连接，并且逐渐打开导叶，满足用户的需求。这种方式是一种有级控制方式，相对于电气联锁控制方式而言更加灵活，但是电动机始终都保持运转状态，会缩短电动机的使用寿命，而且造成较大的空载能耗损失。

二、空压机节能概述

空压机是利用电动机压缩腔内空气，使得空气具有一定的压力的设施设备，一般在工业生产过程中是为其他的动力设备提供动力支持的设施。在煤炭生产、钢铁、冶金化工等行业中都有广泛应用。空压机包括电动机、传动装置、控制系统等基本组成部分，其耗电量很大。据统计，当前我国工业生产中大型设备的耗电量占整个社会用电量的60%左右，而空压机占大型设备用电量的15%左右，由此可见其能耗之高。另外有调查显示，以五年为限，空压机的设备成本占总成本的12%左右，运行成本占总成本80%左右，能耗是成本中占比最大的一部分。因此，对于工业企业来讲，降低能耗具有很大的增产潜力。而且随着节能理念的不断发展，节能生产成为企业未来发展的主要方向，空压机节能市场近年来的发展势头也十分强劲。空压机控制技术已经成为影响空压机运行效率和性能的重要因素，而且也是保证空压机稳定运行的重要保证。

在空压机运行过程中可以通过各种措施达到节能目的，例如对输气管道进行合理配置、减少管道的弯道压力损失以及空气泄露，采用低黏度润滑性能较好的润滑油进行润滑，降低摩擦损耗、定期对空压机进行维护、保养，发挥机械设备的最佳性能等，这些措施都可以挖掘出空压机的节能潜力，提高资源利用率。当前空压机一般采用压缩机间歇运行或者空载运行的方式来调节能量的分配，空压机间歇运行的时候会导致压缩机频繁的启动和停止，增大了电能损耗，并且引起电网的波动过大，缩短空压机的使用寿命，同时，空载运行的时候会导致设备的磨损更加严重，增加运营成本，造成能源浪费，所以这种调节方式并不适用。

随着电子信息技术的不断发展，变频调速技术已经十分成熟，在空压机运行过程中，这种技术的应用可以有效减少成本消耗，也是一种十分理想的调速节能技术。有很多企业在实践中证明，使用变频调节技术可以大大提高空压机的运行效率，降低其能耗，创造更大的经济效益。

三、空压机节能技术

1.变频控制技术

当前变频调速技术在空压机运行过程中的应用十分广泛，而且发挥了重要的节能效果。传统的空压机调速是采用加载和卸载的瞬时方式实现的，在这个瞬间电流较大，会造成电压和气压大幅度波动，从而增加能耗，对设备的损耗也比较严重，缩短了设备的使用寿命。变频控制技术是利用变频器，根据电磁感应基本原理，对电流频率进行改变，从而实现对空压机中的电动机转速进行控制和调节的新技术，改变了传统的调速方式，根据机械运行频率进行调节，具有更强的灵活性，而且能够在较短的时间内实现空压机转速的多次调节，在调速过程中更加平稳，而且还减少了对空压机转速进行调节的时候不必要的能量损耗。

2.基于负荷预测的控制技术

空压机负荷的变化会导致空压机运行状态改变，在运行过程中，其他控制装置对空压机进行控制调节的时候具有十分明显的滞后性，而且会导致空压机的速度调节过程变得急促，一方面增加了设备的功耗损耗，另一方面也设备性能产生影响。在生产过程中，空压机的负荷变化是有规律的，因此可以对空压机运行过程中的负荷变化规律进行分析，根据其变化规律做好负荷预测，提前对空压机进行控制和调节，减少由于负荷突然改变导致的设备速度瞬时变化的情况，防止空压机骤停骤起，减少空压机速度调整过程中不必要的功率损耗。另外，对空压机的负荷进行预测，还决定了整个控制过程的精确性，在对负荷进行预测的时候，一方面要对控制算法中的反馈校正以及滚动优化环节进行设置，提高系统的灵敏性，从而可以根据负荷的变化实时预测，实时校正，实时更新，在短期内实现精准预测。另一方面，要对负荷变化规律中比较异常的数据进行深入挖掘，分析负荷变化的长期规律，进一步提高预测精准性。

3.空压机群优化控制技术

在工业生产过程中，需要根据生产规模、生产效率来确定设备的数量，如果单台空压机不能满足生产需求，则应该要增加空压机数量，利用空压机群来满足生产需求。由于单台空压机的控制调节方式比较单一，只需要通过空压机中的电动机启动、停止、转速调整就可以完成，如果生产过程中使用空压机群后，控制方式变得更加丰富，也更加复杂。通过对多台空压机进行组合控制，可以適应负荷的多元变化情况，对每一台空压机进行均衡利用，有效延长空压机的使用寿命，降低空压机的维护成本。另外，在对空压机群进行控制的时候，由于设备较多，所以必须要设置不同的监控区域，对每一个区域中的空压机的运行状况进行监测，及时获取各个区域内存储罐存储状况、各个管道的压力状况等，并且根据这些参数，利用相关计算机算法，对空压机群进行优化控制。

4.无功补偿技术

当前空压机中使用的电动机主要是异步电动机，这些电动机可以随着负荷的变化情况不断改变自身的输出功率大小，具有很强的适应能力。异步电动机运行过程中会产生一些无功损耗，尤其是当外界的负荷发生突然变化的时候，无功损耗也会突然增加，从而导致设备的能量损耗严重。所以在空压机运行过程中可以加强无功补偿技术，使用电容器等无功补偿设备，对空压机运行过程中的无功损耗进行补偿，当异步电动机产生无功功率的时候，电容器就可以吸收或者释放无功作用，降低空压机的能量损耗。

结语

综上所述，空压机是工业生产过程中的重要设施设备，在很多领域中都有广泛应用。传统的空压机控制技术导致设备的能耗较高，对设备产生较大损耗，缩短空压机使用寿命。因此，在节能生产理念影响下，必须要对空压机控制技术进行分析，利用节能技术降低空压机能耗水平。提高各种资源的利用率，并且延长空压机的使用时间。

参考文献

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