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浅谈工厂供风系统的节能改造

浅谈工厂供风系统的节能改造

 首先以海洋石油工程股份有限公司使用的供风系统为例进行了介绍,对其中的不足进行了阐述,随后重点探讨了变频技术在工厂供风系统(空压机)节能改造过程中的应用,最后通过比较改造前后,实现了节能减排。
    目前我国经济正处于高速发展阶段,但是,高发展也带来了高能耗。据计算,2003年我国单位国民生产总值的能耗,比美国高2.3倍,比欧盟高4.5倍,比日本高8倍。能源利用率低在未来将大大制约国民经济发展。基于此,国家提出要节能降耗,海总和海工也相继制定了各项措施与目标,以求节约能源,降低生产成本,实现效益的最大化。在建造公司的电费中,供风系统的电力消耗所占比重接近30%,因此,供风系统如果能有效节能,将大大降低公司的生产成本。本文就着重讨论了场地供风系统在能源消耗及浪费方面存在的各种问题,对其进行了分析,并提出了对供风系统节能问题的建议和看法。
    经大量现场实际调研得知,场地对风的需求量较大,空压机运行时间较长,而且运行时间不均衡。海工公司对风的使用主要集中在两个方面:一、舾装车间喷砂喷漆,以及喷漆后风干。其中喷砂是整个建造场地中,风的主要消耗源。二、各个车间对风动工机具的使用。喷砂要求风压要高(约为7bar以上)而且用风量相当大,风动工机具大部分都是中小型工具,对风压的要求相对要稍小一些,但也基本上在6bar以上,风量要小的多。另外,二者之间的不同是:舾装车间喷砂喷漆场所比较固定 ,风动工机具为手持工具, 所用风管线不固定。
    场地供风系统的组成
    供风系统主要由5台阿特拉斯螺杆式空气压缩机(参数见下表)、储气罐、风包、流量计、控制阀以及供风管线组成。另外设有4台移动式空压机,以满足突发情况的用风。
    供风系统存在的主要问题
    空压机存在的问题
    1. 供气控制方式
    空压机现在的供气方式为加卸载供气控制方式,就是通过控制进气阀门的开关量来控制进气量的多少,从而控制排风量。用气量低于空压机额定排气量时,储气罐压力上升。当压力超过事先设定的最小Pmin,进气阀门部分关闭,减少进气量,以使供气与用气趋于平衡。若管线压力继续上升,超过设定的最大值Pmax时,进气口则完全关闭,空压机卸载运行,此时管线的压力开始下降,当压力下降到低于Pmin时,进气阀就全部打开,空压机组全负荷运行。Pmin与Pmax即空压机的加载压力和卸载压力。与此同时,会带来以下几点问题;
    ◆在卸载运行时,由于进气阀已经关闭,空压机并不再压缩气体进行作功,但是空压机在空转中仍然需要带动螺杆作功。即空压机在卸载运行时,几乎全部在作无用功,此时消耗的电能其实被白白浪费,空压机卸载运行时间越长,能量浪费越多。
    ◆机械方式调节进气阀,使供气量无法连续调节,当用气量不断变化时,供气压力也会不可避免的产生大幅波动,一方面影响供气质量,另一方面也使管网不断受压力变化的冲击,缩短了使用寿命。
    ◆当空压机频繁的加载卸载时,使电动机频繁加减负荷,容易产生较大冲击电流,对设备和电网造成危害。另外,由于频繁的加减载运行,造成电磁阀动作、进气阀门开闭也都比较频繁,缩短这些元件的使用寿命。
    2. 电气方面
    ◆空压机采用了标准的三相鼠笼式交流异步电动机,电机的转速近似的决定于电机的极对数和频率。当接到工频电源上时,电机的转速是恒定的。空压机启动以后,不管是加载还是卸载,电动机一直以额定转速运转。由供气控制方式的问题得知,当空压机运行在卸载状态时,电机本身在作无用功,因为使用交流三相异步电机,卸载时,电机转速不会下降,仍以额定转速运转。虽然这时进气量减少,使电机空载运行,导致耗电量减少,但是据测算,即使是在卸载时间所占比例不大的情况下,空压机卸载时的能耗也能占到满载运行时的10%~15%。
    ◆另外,阿特拉斯空压机的电动机采用Y-Δ降压启动,比全压启动时的电流要小很多(约为全压启动时的1/3),但是,由于全压启动电流可以达到电动机额定电流的7倍,再加上空压机额定电流原本就比较大,所以空压机启动时对设备和电网仍能构成相当大的冲击。

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