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  空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設備。

 

在各種行業中它擔負著為工廠中所有氣動元件，各種氣動閥門提供氣源的職責。空壓機的能源消耗最大的一塊是電能的消耗，它占到總消耗的77%，其次是維護費用，占到總消耗的18%，而設備投資只占到總成本的5%。

 

空壓機的電耗是十分驚人的。一臺空壓機，少則幾萬元，多則上百萬，但購置成本只有5%的比例，可見其電耗數字的龐大。因此找到空壓機耗能的原因，有針對性的解決，才能進行能效的提高。

空壓機耗能的主要方面

控制方式：

由于空壓機不排除在滿負荷狀態下長時間運行的可能性，所以，選型時只能按最大需求來確定電機容量，造成空壓機系統余量一般偏大。傳統空壓機都采用星三角降壓啟動，但工頻啟動時電流仍然能達到額定電流的2～3倍，沖擊大，會影響到電網的穩定性。

且大多數空壓機是連續運行，由于一般空壓機的電機本身不能根據壓力需求的變動來實現降速，使電機輸出功率與現場實際壓力需求量相匹配，導致在用氣量少的時候仍然要空載運行，造成巨大的電能浪費。

據統計，空壓機占大型工業設備（風機、水泵、鍋爐等）幾乎所有的耗電量的15%。加、卸載供氣控制方式存在的問題 ；通過耗能分析知道加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin～Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下， Pmin、Pmax之間關系可以用下式來表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。

 

而若采用變頻調速技術可連續調節供氣量的話，則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。

 

由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機所浪費的能量主要在2個部分：

 

（1）壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量 在壓力達到Pmin后，原控制方式決定其壓力會繼續上升（直到Pmax）。這一過程同樣是一個耗能過程。

 

（2）卸載時調節方法不合理所消耗的能量 通常情況下，當壓力達到Pmax時，空壓機通過如下方法來降壓卸載：關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。

 

氣體泄漏：

 

空壓機所消耗的電能僅有10%轉化成壓縮空氣，剩下的90%轉化為熱能，由此可見，壓縮空氣比電費還要貴十倍，但是往往我們都忽略了這一點。在大多數的工廠，到處都能聽到漏氣的聲音，但是根本沒有人理會，這種泄漏，不僅使噪聲增加，更為關鍵的是泄漏造成能源浪費，導致出風量降低，成本增加。針大的眼，斗大的風。由于泄漏，特別是管道泄漏，如果把泄漏問題解決了，就節省了大量的能源。

 

綜合分析主要的耗能原因，可以采取以下節能措施：

 

(1)控制方式的改變：

 

根據空壓機運行特性知： Q1 / Q2 = n1 / n2； H1 / H2 =（ n1 / n2）2 ；P1 / P2 =（ n1 / n2）3 ；（式中 Q―空壓機供給管網風量； H―管網壓力； P―電機消耗功率； n―空壓機轉速。）

 

由上式可知，當電機轉速降至額定轉速的80%，則空壓機供給管網風量降為80%，管網壓力降為（80%）2，電機消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機機械損耗和電機銅、鐵損耗等影響，節能效率也接近40%，這就是調速節能的原理所在。

 

經過上述分析，應用變頻調速技術進行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實際壓力P送給PID智能調速器，與壓力設定值P0作比較，并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制信號送變頻調速VVVF，通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。

 

采用壓力閉環調節方式，在原來的壓力儲氣罐上加裝一個壓力傳感器，將壓力信號轉換成4-20mA的電信號，送到變頻器內部的PID調節器，調節器將信號與壓力設定值進行比較運算后輸出控制信號，變頻器根據該信號輸出頻率，改變電動機的轉速，調節供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機始終處于節電運行狀態。同時，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護系統，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動，實現了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。

 

變頻節能表現在：

 

（1）變頻器通過調整電機的轉速來調整氣體流量，使電機的輸出功率與流量需求成正比，保持電機高效率工作，功率因數高，無功損耗小，節電效果明顯；

 

（2）按嚴格的EMS標準設計，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得V&T變頻器諧波失真和電機的電能損耗最小化；

 

（3）自動快速休眠使得空載時間變短，電機完全停止，最大程度節能。無沖擊啟動及低頻大轉矩特性保證變頻器隨時帶載起停。

 

(2)氣體泄漏的防治：

 

壓縮空氣到底利用率是多少？據測算，壓縮空氣能夠愉送出去的只有50%，而30%是泄漏，還有15%是人為需求，其他的5%是操作問題。在上組數字中，泄露占30%，這是我們能夠設法進行控制的部分。

 

空壓機的泄漏存在于整個系統，包括主機、儲氣罐、后處理、管道、用戶等。經測算，一個只有3毫米的小孔，每月的泄露損失就能達到2000多元.但是，在整個系統中絕不會只有一個這樣的泄漏點，而是無數個無法察覺的泄漏點組成的。

 

而這樣的泄漏點所造成的損失是無法估量的。常見的泄漏點主要有管道、接頭、法蘭、軟管、排污閥、分支管路等。大的泄漏用聲音判斷就能夠察覺出來，但是對于小的泄漏用耳朵和眼睛就不行了。目前的測漏方法主要是電子超聲波測漏，用超聲波測漏時，一般能夠發現上百個泄漏點.發現泄漏點之后，治漏的主要辦法就是密封，可用膠質材料堵漏。連接部分泄露比較明顯的也應該重新組裝，添加密封材料。

 

治漏效果是根據空壓機的大小，每年可節約成本少則幾十萬元，多則上百萬元。此外可以裝備無損閥裝置，這些配件采用電子控制，體積較小，自動化程度高，成本較低，可有效地排泄冷凝水，自身泄漏幾乎是零，而且規格和品種也比較多，能夠滿足各種空壓機的需求。

 

空壓機的節能措施有多種，分析主要的耗能原因，利用PID控制技術、防泄漏方法來實現就可以實現高效節能運行的目的，并由此提高企業經濟效益和社會效益。