节能设计-压缩空气产气供应设备系统节能设计

节能，就是前期设计不合理，导致有浪费的能源可在后期的改善中节省下来。但前期的设计不合理，往往导致后期改造难度大，改造费用高，甚至改不了。所以最大的节能就是设计节能（节能化设计）。

所以，第一件事就是分析，旧系统有哪些设计是不合理的，在新设计中要避免才能做到更节能 。

同时，还要分析，哪些需求导致必然的能耗增加，能否与生产、工艺协调，做到最佳的平衡点。如果因要满足更高的生产、效率、效益的要求，有些能耗增加也是必需考虑。

压缩空气是在生产中广泛应用，且能耗占比较大的一项生产动力条件，做好节能设计，能会取得良好的节能效益。

压缩空气产气供应设备系统节能设计原理：

1、空压机的进气保持低温、洁净、干燥节能：进气温度低、含水量低，质量密度大则可压缩性差，反之压缩能耗就低。另因为无论进气温度如何，最终要除湿时都是要降温到2~10度的，进气温度低，气体体积转换能耗越低。所以，改善空压机的环境温度，有利于降低空压机进气温度而节能。进气灰尘大，会加速进气空气过滤器的堵塞，会导致进气效率低，进气负压大，从而导致运行能耗高。进气含湿量大时，会导致空气难压缩，进而增加运行能耗。

2、低压力值运行节能：空压机的能耗与工作压力值有重大关系，同等产气量时，运行压力值越低能耗越低。以Atlas 37+螺杆机为例,运行压力值从6.3Bar到7.3Bar过程，电流平均增加了约5A，耗电量增加了约6.5%。此时需要借助自动控制系统和变频机型节能。另压力值越高，设备耗气量越大，也直接增加了能耗。

3、减少空压机启停次数节能：空压机的自带自动启停是压力控制（下限启动、上限停机），当空压机出口主管受限，管容量不大时，就会导致空压机出口段压力与用气端的压差值在空压机加载期变大，而空压机出口端压力升速很快（瓶颈效应），空压机则会因此而加快加卸载的频率，加卸载时的电机启动能耗大，另空压机有控制启停机次数的要求，有时卸载不停机，空载能耗占约40%，就增加了整体能耗。所以，应在空压机出口端适当增加储气罐、扩大主管管径，减少系统各段的压力差，减少空压机启停次数；及整体系统增加管径和储气罐，扩大整体容量，同等耗气量时，系统压力变化波动小，有利于空压机平稳运行（较低的压力点运行时间长），减少空压机启停次数，进而节能。

4、降低系统传输阻力节能：传输阻力直观表现，就是压缩空气系统各段压力值有较大的差值。空压机出口端和用气终端的压力差为0只是理想，一般做到空压机出口到分气包的压差为0.1Bar，分气包到车间用气终端在用气时的压差不大于0.2Bar。系统和设备用气压力值越高，这个压力差就会越大，压力差越大，系统能耗越高。过滤器冷干机储气罐等过程设备都需设计合理。

5、降低排水设备的漏气量节能：一般压缩空气系统都有较多水分要排出，在排水过程中，会有一定的压缩空气也会跟着泄漏，甚至排水阀设施选择不当，易出现故障率高而导致压缩空气泄放量大而产生能源浪费。

压缩空气产气供应设备系统节能设计要点：

一、机房及环境节能设计

1、空压机的进气要保持低温、洁净、干燥节能。一般通风好的环境更符合这些要求，结合空压机维护量小，更建议将空压机系统设备放置在楼顶，而一楼黄金位则留给物流量大的单位。注意进风拦尘设计。有些工厂有液体气体需求，其蒸发散冷是个很好的低温进气源。

2、设备散热要考虑好，一不要形成通风短路（单个设备的散热排风会被吸入到该设备的入风口），二不要有通风接力（即上一台设备的散热排风会直接被吸入到下一台设备的入风口）。另管道、排风管要考虑适当保温，其热量不要散发在设备入风的风流路径。

二、系统管道和设备选择节能设计

1、管损考虑：各设备的选择不仅要考虑其功能性，也要考虑其管损，及备用性（检修不停机）。如：冷干机不仅要考虑其露点控制，还要考虑其换热器的管损，增加的冷干机，即可解决其瓶颈导致的压差问题，还可增加备用机，提高系统的供应可靠性。同样的还有过滤器、后冷却器等设备。管径选择则要适当避免达到压力管道级别而增加管理及校验（需停产)的问题。

2、设备选择节能考虑：如冷干机，进出气有预交换系统的，利用冷却排水后的低温与高温进气热交换，可降低进气温度（热负荷），而降低除湿功耗。选择能效比高的空压机等。

3、设备搭配流程节能考虑：如，冷干机前要增加一级后冷却器，先以低能耗的金属表面自然散热、通风散热、效率高的水冷散热工艺处理后，降低热负荷后，再经纯耗电的制冷干燥机处理，就可减少建造、维护、运行成本都更高的冷干机的数量。如空压机出口、分气包、用气终端设置储气罐及合理扩大管径，可扩容平衡气压波动而节能。

4、管道防积水节能：重点要注意不要形成液堵，管道要有坡度，下弯段要合理设置排水等。且系统排水点越少越好，可减少排放时的漏气量。

5、减压节能：系统是按最高用气压力及输送需求设置的，在使用终端，要配置适合的减压阀，减压后再供给使用设备使用，特别是一些吹气设备。减少因高压而加大用气量的损耗。

压缩空气产气供应设备系统节能设计要点：

三、空压机配置及运行节能设计

空压机节能运行几个要点：减少启停机频次，减少空载率，增加运行在低压力值时间而减少高压力值时间 ，轮换运行、降低排气温度。管道储气罐等硬件做后，此处重点是考虑控制系统（软件）。

当产气量与耗气量的差值越大，气压的波动值越快，则启停机频次就越快。同一机台启停频率高时，空压机的空载运行率也高（每小时启停机保护限制，则有时只卸载不停机）

全工频运行状态下，可当作产气量是固定的，而耗气量也假设是固定的，则启停机的频次相对是不可控（或无意义的控制）。简单加大系统容量是个双刃剑，在低压值运行时间长，但在高压值运行时间也长。

当有变频机投入运行时，产气量是变化的，可以减少启停频次。

但多台机都是变频运行时，能效是低的（因为变频机在接近工频时能效是最高的，而低频运行时，其分担基础损耗更多，其能效比更低）。

多机配置时，各空压机单机由压力控制启停，因各机台的压力探头及位置检测压力偏差，会导致某一机台长期运行，而其他难以参与轮换。

综上，需要做集控系统才能更好的解决以上问题。（空压机厂家自带集控制一般很贵，而现在PLC集控已相当成熟和便宜）

1、用PLC集中控制多机台轮换投切运行，其控制原理和电容补偿控制器是一样的，即先投先停，轮换运行，这样可保证各机台轮换运行，及单机因启停频次限制出限的空载不停机的情况。

2、工频、变频机混合运行，达到最佳节能点：在集控发出加投空压机时，同时控制变频机最高频运行，以缩短加载过程时间（高压力值运行时间点）；在集控发出切除空压机时，同时控制变频机按设定值变频运行（变输出流量，减少与使用气量的差值，最大延长在低压力值的运行时间）。标准变频机是否能如上接受外部控制，可能因具体设备品牌不同而有差异，但理论上是可行了的，只是需要与设备厂沟通（或改造）。

3、因使用年久和维护因素各机台能效比是不一样的，用集控系统设计单机投入时间系数，可让能效高的为主机，能效低的为辅机，运行时间相对长一点以达到整体节能，也可让带病运行机台为备用机（正常时不投用、紧急时投用）避免出现断供气事故，提高系统可靠性。

4、集控可以更好的监控电机运行电流，及时发现能效低（运行电流小）和电机电流异常偏大（能耗高）的情况，以达到更好的节能控制。