空壓機(jī)是企業(yè)中常見的動力設(shè)備，全稱是空氣壓縮機(jī)。這是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。
空壓機(jī)可應(yīng)用于提供空氣動力、控制自動化裝置、地下通道換氣等不同場合，廣泛出現(xiàn)在采礦、紡織、冶金、機(jī)械制造、土木工程、石油化工等各行各業(yè)里，是許多企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。
空壓機(jī)全生命周期成本占比
空壓機(jī)的功能非常強(qiáng)大，稱得上是企業(yè)生產(chǎn)的“勞?！?，但它的能耗也不可小覷。據(jù)研究，空壓機(jī)系統(tǒng)的耗電量可以占到用氣企業(yè)總耗電量的15%?35%；在空壓機(jī)的全生命周期成本中，能耗成本就要占到約四分之三。因此，空壓機(jī)的能效提升對于企業(yè)節(jié)能降碳而言顯得尤為重要。
節(jié)能潛力
空壓機(jī)節(jié)能不是一個新鮮話題，相關(guān)的研究也有數(shù)十年之久。隨著理論深入和技術(shù)迭代，近年來不斷涌現(xiàn)出更高效的空壓機(jī)節(jié)能解決方案，推動空壓機(jī)的運(yùn)行效率不斷提升。
需要注意的是，在考慮空壓機(jī)的能效提升時，我們必須清晰地認(rèn)識到空壓機(jī)只是系統(tǒng)的一部分。在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，空壓機(jī)往往不會獨(dú)立運(yùn)行，而是與干燥機(jī)、儲氣罐、凈化過濾裝置等組成空壓站，作為氣源供氣，再經(jīng)由輸氣管網(wǎng)輸送至末端用氣設(shè)備。
空壓機(jī)系統(tǒng)組成
因此，空壓機(jī)系統(tǒng)的總能耗除了受空壓機(jī)類型、型號、尺寸等自身要素的影響外，還取決于控制機(jī)制、系統(tǒng)設(shè)計、使用維護(hù)等諸多因素。那么，空壓機(jī)系統(tǒng)都有哪些節(jié)能潛力可以挖掘呢？
空壓機(jī)
設(shè)備老舊：經(jīng)過多輪技術(shù)升級，部分企業(yè)早年配置的空壓機(jī)已經(jīng)大幅落伍，能效水平較差，加之使用年限較長導(dǎo)致的設(shè)備損耗，運(yùn)行效率十分不理想。
能力過剩：部分企業(yè)在配置空壓機(jī)時缺乏規(guī)劃，空壓機(jī)與末端設(shè)備的匹配不合理，僅滿足生產(chǎn)的基本需求，存在能力過剩和能耗浪費(fèi)的情況。
空壓機(jī)進(jìn)出氣體能量方程式
熱量浪費(fèi)：空壓機(jī)運(yùn)行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分，大約85%的電能都轉(zhuǎn)化為熱量，通過風(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中。
空壓站
調(diào)配運(yùn)行無序：許多企業(yè)的空壓機(jī)只能按倍數(shù)開停，在用氣負(fù)載頻繁變化時反應(yīng)遲緩，又無法進(jìn)行排量微調(diào)，從而導(dǎo)空壓機(jī)空載，浪費(fèi)的能耗高達(dá)滿載運(yùn)行時的40%~70%。
調(diào)配手段單一：目前許多企業(yè)依賴于人工調(diào)配空壓機(jī)，調(diào)配手段往往基于過往經(jīng)驗(yàn)，部分企業(yè)雖然有控制系統(tǒng)，也沒有發(fā)揮實(shí)際效用、實(shí)時滿足供需平衡。
輸配管網(wǎng)
氣壓分級缺位：許多企業(yè)沒有對供氣壓力進(jìn)行合理的分級規(guī)劃，而是簡單采用高壓供氣外加機(jī)械自力式減壓閥來滿足不同壓力需求，就會有大量能源浪費(fèi)在閥門上。
氣壓范圍過大：受限于氣壓分級的不足，為了避免機(jī)組的頻繁啟停，企業(yè)需要設(shè)定很寬的壓力變化范圍應(yīng)對需求側(cè)用氣量變化，從而造成出口壓力波動，大幅增加運(yùn)行能耗。
空氣輸送泄漏：缺乏管網(wǎng)管理意識的企業(yè)常常面臨著管網(wǎng)泄漏問題，基本上都會達(dá)到供氣總量的10%~30%，嚴(yán)重的甚至可能高達(dá)50%，有時一個車間的泄漏點(diǎn)就能有幾萬個。
末端設(shè)備
效率低下：部分企業(yè)的末端用氣設(shè)備存在用氣方式不合理、用氣效率低下等問題，用氣浪費(fèi)的現(xiàn)象十分突出。
節(jié)能措施
針對上述空壓機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)節(jié)能潛力，目前都有較為成熟的節(jié)能措施可以應(yīng)對。
機(jī)組替換
通過數(shù)據(jù)采集與能效分析，研判機(jī)組效率情況，將效率低的空壓機(jī)更換成高效空壓機(jī)，同時結(jié)合儲能、變頻等組合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)空壓站的綜合能耗蕞低。
變頻控制
針對定頻運(yùn)行且生產(chǎn)需求不斷變化的空壓機(jī)，開展變頻改造；針對已經(jīng)加裝變頻器但僅用于軟啟動的空壓機(jī)，加裝PLC進(jìn)行頻率閉環(huán)控制。
空壓機(jī)變頻改造
智慧調(diào)控
基于壓縮空氣系統(tǒng)的壓力、流量、溫度、壓縮機(jī)功率和電機(jī)頻率等數(shù)據(jù)，結(jié)合空壓機(jī)優(yōu)化調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)對空壓機(jī)負(fù)荷的實(shí)時預(yù)測、空壓機(jī)調(diào)度方案查詢等。
空壓機(jī)智慧調(diào)控系統(tǒng)
余熱回收
采用高效換熱器回收空壓機(jī)產(chǎn)生的余熱，在保證正常工作的前提下，可產(chǎn)出60-90℃的高溫?zé)崴?，用于生產(chǎn)和生活用熱，也可作為低溫?zé)嵩从蔁岜眠M(jìn)一步提升能源品位后使用。
空壓機(jī)余熱改造路徑
泄漏檢測
通過在線與離線相結(jié)合的方式，對接頭、法蘭連接、彎頭、閥系統(tǒng)、過濾器等設(shè)備進(jìn)行泄漏點(diǎn)檢測，及時發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)并堵漏，確保把空氣泄漏程度降到蕞低，減少能耗浪費(fèi)。
高效用氣
通過對末端用氣設(shè)備和用氣需求的分析，優(yōu)化機(jī)組配置和用氣方式，提升用氣效率，減少用氣浪費(fèi)現(xiàn)象。舉例來說，如果用氣需求低于空壓機(jī)容量的一半，可以改用較小的空壓機(jī)或減小電機(jī)皮帶輪尺寸適當(dāng)降低空壓機(jī)速度。
日常維護(hù)
除了上述提到的專項(xiàng)工作以外，在日常應(yīng)用和運(yùn)行空壓機(jī)的過程中也需加強(qiáng)維護(hù)，定期開展清潔過濾器、清潔中間冷卻器、拆卸和檢查閥門、自由空氣輸送測試等工作。
空壓機(jī)運(yùn)行流程
不同行業(yè)使用空壓機(jī)的場景有所差異，還需針對實(shí)際情況具體判斷采用何種措施。比如空壓機(jī)應(yīng)用于煤礦礦井工程現(xiàn)場時，通常部署在煤礦生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)或井下庇護(hù)所內(nèi)，空壓機(jī)運(yùn)行散熱會導(dǎo)致井下氣溫升高。壓縮同等量的冷空氣，能耗要遠(yuǎn)低于熱空氣，因此用于礦井工程的空壓機(jī)可以增加一個外部進(jìn)氣口，從井外吸入溫度更低的空氣。
據(jù)統(tǒng)計，我國空壓機(jī)的總耗電量超過社會總發(fā)電量的10%,以2021年全社會用電量83128億千瓦時計算，空壓機(jī)的年用電量就超過8312億千瓦時。如充分采用上述節(jié)能措施，預(yù)計可以將空壓機(jī)的能源利用效率提升15%?25%,每年可節(jié)省1247億?2078億度電，相當(dāng)于減少約1億噸碳排放。
