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浅谈空压机节能方法

摘  要：随着性能源危机的不断加剧，节能问题受到了的广泛关注。空压机是制造业的主要动力源，我国空压机的耗电量已经占总发电量的10%，而工矿企业中空压机的耗电量占总耗电量的20%以上，有些企业甚至达到30%。而在空压机的总成本中，能耗占了70%左右。文章分析了空压机的原理等内容，主要对空压机节能方法进行了研究，以期实现“十一五”规划中的节能目标。

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关键词：空压机；节能；方法

空压机是压缩空气制成高压空气，以提供气体压力能的机械，是气源装置的主体。按工作原理区分，空压机有容积式、速度式压缩机，前者通过压缩气体体积增加分子密度来提高空气压力，后者通过提高气体分子速度增加分子动能来提高空气压力。目前常用的空压机有螺杆式、活塞式、离心式、滑片式、涡旋式空压机等等。

一、空压机的原理和特点

1.空压机的原理

空压机是以空气为生产原料，一般进气方式有室内、室外集中进气两种。室外集中进气不受室内油气等影响，能够减少对室内空气的影响，便于进行集中预过滤处理，但初期投资比较大，而且输送中有阻力损失。相对而言，室外集中进气方式能够降低功耗，还可以延长滤芯的寿命。

不论空压机是单级还是多级压缩，其运行效率都受到级间、排气温度的影响。空压机冷却器的作用之一就是提高空压机的压缩效率，相应的降低功耗。通常排气温度下降10℃，功耗将会降低3%。控制温度主要在高温季节，通过全面检查、维护空压机冷却系统，补充润滑液，清洗、更换冷却器，将温度控制在要求的范围之内，以稳定空压机的运行状态，保证合理的运行效率和功耗。

空压机的传输存在着不可避免的压力降，控制压力降能够达到节能降耗的目的。压力降增加的情况下需要空压机相应的多做功才能满足压力的需要，通常压力降增多0.01MPA，功耗会相应增加0.3%，甚至达到0.5%。过滤器、油分离器、干燥机是导致压力降增加的主要部位，适时维护、更换并清洗空气通道能够有效的控制压力降，进而实现节能的目的。

2.空压机的特点

通常都根据zui大负荷条件设计或是选择空压机的型号，并留有一定的余量。在实际运行中，由于用气端负荷处于不断变化的状态，需要相应的调整供气量。通常使用的控制方式是加/卸载，适用于连续用气但空压机排气量与实际需求不匹配的工况，能够避免频繁启停空气机。

空压机在加/卸载控制方式下，有三种运行状态：当供气量不大于用气量时，空压机排气出口压力比压力检测开关极值小，处于满载运行；当供气量大于用气量时，空压机排气出口压力超过检测开关上限值后关闭入口阀门，进入卸载运行；随着卸载运行时间的增加，压力不断降低，空压机排气出口压力低于检测开关下限值后打开入口阀门，进入加载运行。空压机在三种状态间的间歇性运行不仅浪费了能源，还影响到供气质量。

二、空压机运行的问题

1.卸载运行状态下耗能严重

我国空压机的负荷率在66%左右，其余时间都是处于卸载运行状态。对于螺杆空压机等使用传统调节方式的空压机而言，卸载运行状态下的能耗是满载运行状态下的20%以上，有的空压机甚至达到40%左右，能耗占总能耗的9%—18%，浪费程度十分的严重。

2.起动电流过大

空压机起动电流能够达到额定电流的5倍到7倍，冲击电网容易导致电网不稳，甚至威胁到用电设备的稳定运行，减短空压机的寿命。

3.自动化程度低

传统空压机的调节是依靠控制调节阀和加/卸载阀实现的，存在速度慢、压力不稳、精度低等缺点。

4.维护量大

由于空压机起动时对设备的冲击电流很大，使电动机受到了比较大的磨损，而且加/卸载的运行方式使部件不断进行反复动作，导致部件老化速度加快，设备维护的工作量很大。

5.噪音大

持续高速运行、超负荷运行、加/卸载等导致空压机运行的噪音很大。

从空压机运行中的问题可以发现，提高空压机的运行效率，降低管道泄露等导致的压力损失，节约压缩气体消耗量，提高运行可靠性，降低空压机能耗，有着非常重要的意义。

三、空压机的节能方法

如何在空压机运行状态下尽量节约能源，是人们关注的热点问题。通常，可以采取以下方法来实现节能的目的：

1.提高传动效率

空压机多使用V带实现电动机和压缩机间的传动，V带虽然有传动平稳等优点，但通常要选择多根胶带并联的方式，各胶带可能由于松紧不一或是带轮槽存在误差而导致负载不均匀，降低了传动效率，浪费了电能，还降低了V带的使用寿命。

选择高质量、精度的带轮、胶带，负载不均匀时一次性更换全部胶带，安装时认真调整中心距，保证所有胶带受到相同的张紧力，可以有效的提高其传动效率。但使用V带的传动方式无法*消除传动上的能量损失，使用转子与电动机同轴结构能够*解决这一问题，还增加了风量运行，在全范围内实现转速控制。

2.降低摩擦功耗

活塞、缸套间的间隙大小和润滑情况影响着空压机效率。间隙过大会产生漏气损耗，太小则不能形成有效润滑，增加摩擦损耗，使空压机能耗增大。

只有合适的间隙下才能保持有效的润滑。.降低摩擦功耗的措施有：精密控制间隙，及时更换已有磨损的活塞环，保证油液黏度合适、循环迅速，定期进行维护保养。另外，应注意根据季节、气候的变化更换润滑油，在润滑性能好的前提下尽可能的选择黏度低的润滑油。

3.减少压力损失

气路系统包括滤风器、吸排气阀、冷却器等组成，能够将压缩空气运输到使用设备。如果出现吸排气阀失修或修理不当等问题，会形成漏气，减少排气量，从而降低空压机运行效率。

减少压力损失，首先要在满足工艺的前提下尽量减小气路系统的流动阻力和压强损失，例如尽量少装阀门、吸气管理尽量短等等；其次要使用大管径的气路系统和低速送气方式；再次要减少设备内外泄露，降低余隙容积；第四要使用高质量的气动元件，例如吸排气阀应具备良好的密封性能和较低的阻力，空气过滤器应选择新型的ND片过滤器等等；第五应做好安装和日常管理工作，进行定期检测维护，确保气路系统安全可靠运行。

4.提高交换热性能

空压机压缩气体有等温、绝热、多变压缩三种，理论上等温压缩能耗zui小，但实际运行过程中都是多变压缩。

为降低压缩过程中的能耗，需要提高冷却效率。冷却水系统中有中间和后冷却器，提高中间冷却器的性能，能够使二次进气温度更接近于等温压缩下的温度，确保回冷完善。降低冷却水温度，提高流量，清除管道、设备内的沉积物，使用水处理剂提高水质，可以提高冷却器性能。

合理配置水泵，控制用水量，减少水路损失，能够有效的降低功耗。在开式冷却水系统中，能量以热的形式被白白浪费掉，采取综合利用废热措施能够实现节能的目的。例如将水引入浴室等热水供应，可以实现能量的再利用。闭式冷却水系统中，可以使用加大循环水池面积等方法加快热水降温速度，但应控制冷却水用量，避免增加循环水泵的能耗。

5.无功补偿节能

空压机通常使用异步电动机，而异步电动机的功率因数比较低，多在0.2—0.85之间，随负载的变化而大幅度变化，能量损耗大。

无功补偿是在电动机正常运行的前提下，提高功率因数，降低能量损耗。在受电端安设电力电容器能够有效的改善功率因数，尤其适用于经常连续运行的低压中型电动机。

6.变频调速节能

变频调速节能通过在电网与电动机间安设变频器改变电压和电动机频率，来实现电动机调速。通过变频器控制空压机转速，来调节能量，满足轻载的运行需要，让排气量与用气量相匹配。

通过实践证明，使用变频调速方法能够提高空压机轻载运行状态下的工作效率，减少空压机的能量消耗，为企业创造更好的经济效益。该系统控制输出压力，将反馈信号接到变频器上，再与给定信号做比较，由PID调节后将综合信号发送到输入给定端，按压力变动量调整电动机的转速和功率。

7.多机组群控节能

在用气量很大并且用气负荷波动较大的场合，使用单台大容量空压机难以满足气量调节的需要，而常使用多台空压机。多机组群控技术是在多台空压机运行条件下实现节能的有效方法之一，它根据实际用气量选定需要的机器和台数，消除了不必要的浪费情况，具有显著的节能效果。

四、选购与使用空压机的原则

1.选购空压机时务必要求厂商提供耗气量等设备信息，作为选择空压机的依据。

2.若空压机的耗气量会受到季节性等因素影响，需要进行详细的评估，必要的情况下可以征询供应商等专业人员或部门的建议。

3.选购空压机前需要整体考虑全厂的发展规划，详细列出近期以及中、远期需要的估计风量。

4.在耗气量变化很大的情况下，不必为了备用零件相同而选择相同容量、种类、型号的空压机，使用不同容量空压机的压缩空气系统，不仅能够提供需要的供气量，还可以保证节能效果。

5.有专家指出选择大容量空压机和其一半容量的空压机配套使用，但在使用多台空压机的压缩空气系统的条件下，只要控制方式得当，能够有效的避免小容量空压机闲置的现象，在降低能耗的基础上提高设备利用率。

总结：

设备、运行管理等因素都影响着空压机的能耗情况，只有全面分析、综合考虑，选择的技术、合理可行的方法和配套措施，才能确保空压机节能、稳定、安全的运行。工作人员要在应用变频调速等技术和方法的同时，认真做好设备的日常运行管理和维护保养工作，在保障生产的基础上节能减耗，以提高经济效益和社会效益。

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