空压站的最佳节能法原理

代数式开绿灯

空压站的最佳节能法原理

       先引入阿特拉斯资料上的一段话：“为节省能耗，一旦可能，电脑控制器将令压缩机停机，然后当气网压力降至某一值时，再令压缩机自动重新启动。为避免频繁启动给电机造成损害，如果预计卸载时间较短，电脑控制器将令压缩机卸载运行而不停机”。（这里略作说明，不满足直接停机的条件时，阿特拉斯的小机型卸载延时停机时间为5分钟，寿力没有直接停机的功能，卸载延时停机时间为25分钟，英格索兰卸载延时停机时间为6－20分钟）。

      再引入英格索兰资料上的一段话：“空压机处于“自动控制”状态，此时PLC电气控制系统会根据用户的实际用气量，自动确定机器是进入调节控制状态，还是加载控制状态，或是卸载控制状态。使空压机的排气量与用户的用气量相匹配，以达到节能的目的，并使机器始终处于最佳运行工况”。(PLC自动确定机器是节流还是加卸载控制 )。

      分析上面一段话，发现阿特拉斯和英格索兰的电脑控制器有“预计”功能，其中阿特拉斯：通过软件设计，判断这次的卸载时间较长，机器直接停机而不卸载（如用气量在5％供气量以下，我在下文中将这种现象称为“零负载现象”）。仔细阅读阿特拉斯的资料，判断他们只在单机中利用了“零负载现象”来节能。是不是可以在空压站中最大程度的利用“零负载现象”呢？

      比如一个空压站有1、2、3、4、5、６台机器，通过软件设计，在某个时间1、2、3、4、5号机组同时负担6号机组的工作，使6号机处于“零负载现象”而停机，在下一个时间段内又使2、3、4、5、６号机组同时负担1号机的工作，使1号机处于“零负载现象”而停机，这样以次类推，空压站就处于100％的效率。当然，如果1、2、3、4、5、６号机器全都处于满载工况，这根本不需什么方法，它本身就是100％的效率。

      方案1：分析上面这种方法，发现机器不需节流，只需保留卸载控制作保护之用，但系统非常刚性，不具有弹性，对空压站的要求高，对用气状态要求高，除非不想要100％的效率，也可以考虑这个系统。

     方案2：2、3、4、5、６号机组作最简单的配置，1号机作系统的领导带螺旋阀，以350HP

L型机器为例，工作压力范围90－102PSI，总共可以提供300方/分钟的压缩气，1号机处于调节工况，同样都不使用节流控制，当空压站运行到100PSI时螺旋阀工作到极限，此时气量为270方，1号机检视2、3、4、5、６号机，发现2号机是最优先停机的机器，则命令2号机停机，此时尽管压力处于高位，软件应该要求关闭螺旋阀的控制，使1号机重新处于满载工况以延长2号机的停机时间。以次类推。空压站富有弹性，成本低，效率在95％以上。

      方案3：2、3、4、5、６号机组作最简单的配置，1号机作系统的领导带变频器，成本大体上相当于现在订单中的6台机器全部带螺旋阀加节流。系统的工作情况与方案2相同，效率为100％。

      计算一下可以发现，一台机器可能超过一个小时才轮得到停机一次,静态的看用变频器的系统50％的时候不需有停机（调节50％转速），用螺旋阀的系统60％的时候不需有停机（螺旋阀调节60％的气量）。只有变化幅度大，频率快的情况下，一台机器半小时停机一次。退一步说，有人很不愿意看到机器经常停机休息的情况，可以使用双螺旋阀或双变频器的系统，调节量已经超过单机的100％。在下一步的《方法》中会考虑相关功能零件的保护以保证功能零件的使用寿命。现在请公司对原理进行讨论。

  以下是题外话：

   通常对工况划分为：启动、加载、满载、卸载、停机，我认为这是一种狭义的划分方法，如果加入时间、温度、压力则有很多细分工况，可以称为广义的工况，分析广义工况会发现一些异常现象，他们在条件满足的情况下会对机器进行冲击，如果系统抵御能力差，会出一些问题，比如异常耗油，喷油时检验油样又正常（以前吴副总在测试室看见过）；机头被咬等，这样一些问题有时是零件质量造成的，有时是系统被异常工况冲击造成的。一个卓越的控制系统，不仅要节能、节钱，还要能够对抗异常工况，对其它零件进行周到的保护。

   前几天华科星电气有限公司的一个工程师找到我，说他们要去投标一个对空压站的改造项目，要我协助他们。前晚没睡好，昨天（周六）晕糊糊地去龙岗看了一下，只看到7台500HP 380V空压机（电机只有我们的300HP机器那么大），但对方说是11台500HP机器（COOPER），厂家买了两个变频器（不带电柜，纯粹的变频器），要求对两台机器的节能要达到30％。看到的情况大致是：有两个一层楼高的储气罐，正在运行的六台机器计算负载为87.6％，每台机器的压力值都相同，压力波动只有1PSI。作一个大体的判断，电能损失接近200KW，按管理人员所说的：平时11台机器都是这样满负载运行，已经是11×12％＝132％台机器没有产生压缩空气而又在运转，超过两个变频器合计100%台机的调节量，应该使用变频加停机的控制模式，节能效果超过他所要求的两台变频机各节能30％的要求。其实他们的条件真是太好了，用气量变化非常稳定，轻而易举地就可以做到100％的运行效率，每台空压机（其余9台）一天也很难轮到停机再开机一次，我还没有报方案，心里真是有一种冲动，不知可不可以去作。这是一家纺织厂，联想到我们公司卖到其它纺织厂的机器，不知它们的效率有多高？会不会送了联机控制也没有使用，我曾经看过由我们的机器组成的空压站，有几台25S机器，就没有使用联机控制，是不是不知道联机对节能的影响？虽然目前的不是最优方案，但也比独自作战强。

   不同的空压站有不同的特点：用气的特性、老板愿意花多少成本、空压站的大小等等。但就是仪表板的机器也可以通过相互之间的配合来达到一定程度的节能：加卸载压力点的错位、调压阀动作点的重新选择、压力范围尽可能大一些等等来达到各台机器满载、节流、卸载之间的取舍。没有一种万能的方法适合所有的空压站。

   在节能方面我走过很多弯路：想过离合器，想过齿轮箱变速，想过将内置螺旋阀改为外设溢流阀，特别是螺旋阀的改造，深度基本上到了可以做实验的程度，只是因为风险大，不敢提出来。到现在感到团队的力量才是无穷的，方法又简单，效果又好。希望这个由团队来节能的方法是一个好方法。