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精品空压机节能培训资料
节能技术培训资料
一、空压机节能专题
1。
1设备知识
设备概况：
据不完全统计，在我国，电能的60％是被各行各业中广泛使用的风机、水泵所消耗，而空压机则占了60%中的15％左右，可想而知其年耗电量有多大。
而空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电机容童，设计冗余量一般偏大。
在运行中，轻载运行时间所占的比例是很高的。
同时空压机是结构复杂的通用设备，工作时间长，配备电机功率较大，尽管我们加强日常运行管理如减少泄漏、合理润滑、定期维护，但是其蕴藏的节能潜力远未被挖掘出来.如果采用变频调速,可大大提高轻载运行时的工作效率，降低空压机的功耗.
设备分类：
空压机主要结构类型:
活塞式,螺杆式，离心式。
螺杆式空压机运用最广泛。
活塞空压机工作原理：
是电动机通过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。
其中，活塞组件，活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
螺杆空压机的工作原理：
空压机的工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。
空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。
离心式空压机的工作原理：
离心式空压机是一动力型空压机，他通过旋转的涡轮完成能量的转换，转子通过改变空气的动能和压力来实现以上的转换。
由静止的扩压器降低空气的流速来实现动能向压力的变换.离心式空压机是无油空压机，运动齿轮的润滑油由轴密封和空气隔离.离心式是连续工况式压缩机，移动件很少,特别适用于大气量无油的要求。
离心式空压机是水冷式的，典型机组包括后冷却器和所有的控制装置。
活塞式压缩机与螺杆压缩机的性能对比：
活塞机的噪音大，且维修不便，维修．大多数活塞机使用过程中经常会出问题,所以给用户带来极大的不便。
而用高效率高可靠性的螺杆压可以降低工厂的生产成本，增加经济效益，方便设备管理，美化公司环境,提高公司形象，高效率高可靠性的螺杆压缩机淘汰现有的活塞式空压机是必然趋势。
活塞式空压机是广大用户非常熟悉的一种机型,在很早期是一种大家都认同的产品，但老式的活塞空压机，其运行的经济性、可靠性差，随着技术的不断革新,新型空压机的出现，活塞式空压机的缺点越来越突出，下面就其性能作一个对比：
a、活塞式空压机有气阀、活塞、活塞环、连杆瓦等诸多易损件,连续运行的可靠性差，一方面会影响生产，另一方面会增加维护管理的费用。
b、与螺杆空压机相比，活塞式空压机的效率低,特别是长期连续运行,其经济性更差。
由于活塞式空压机所形成的压缩腔内很多都是易损件，这些易损件的磨损和损坏都将造成气体压缩时候更大的泄漏，最终导致压缩机效率的降低.由于螺杆压缩机中不存在影响机器效率的易损件，进行压缩的一对转子由于自身结构的特点不会出现磨损。
因此长期连续运行的经济性要远远优于活塞式空压机.
c、活塞式空压机为往复式运动机构,存在着不可消除的惯性力，因此运行时振动大,噪音高，较大的活塞式空压机安装时需要专门的固定基础。
螺杆空压机为回转式运动机构，平衡性很好，其振动小，噪音低，无需安装基础,同时也避免了对工作环境的污染。
d、活塞式空压机是往复间断性供气,运行时气流脉动大，螺杆压缩机转速高，输气平稳，无气流脉动,能够满足要求较高气量用户的需求.
e、活塞式空压机基本没有自动控制系统，螺杆压缩机有完善的自动控制与保护系统，属于机电一体化产品，方便了设备的维护管理，同时也最大限度地降低了能耗。
f、螺杆空压机是一种整体结构高度集中化产品，占地面积小，没有了活塞式空压机复杂的管路系统，可以美化公司的生产环境。
1.2工作原理及现状
空压机主电机运行方式为星—角降压起动后全压运行，供气系统具体工作流程为：
当按下启动按钮,控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置,而放气阀打开以排放油气分离器内的压力.等降压n秒（由时间继电器控制）后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。
如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行，直到系统压力降到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开,油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
传统空压机使用现状及特点：
1、具有恒转矩性质,电动机的轴功率PL与转速n成正比.
2、大多处于长时间连续运行状态,但负载大小常有变动，为连续变动负载.
3、工频启动电流大约是额定电流的5～7倍,对设备时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。
4、大多有自动卸载与装载装置，在自动卸载或装载时,负载将突变,导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。
5、电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，空载状态下不产生压缩空气，但其用电量为满负荷的30％—60％左右,这部分电能被白白浪费掉。
6、由于空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。
7、气站压力不稳定，波动较大。
当压力过小时影响生产工艺，降低了产品的合格率,加大了生产成本。
8、一些企业为了保证产品的合格率，加大了气站的压力，这过高的气站压力导致能量的大量损耗。
1。
3变频节能原理
由于空压机基本上属于恒转矩负载，采用调整电机转速的方法调整供气量,能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系.系统采用压力闭环调节方式，并采用专业节能控制模块，调节空气压力，保持压力恒定，实现输出功率与工况的精确匹配。
不但可以提高送气质量，还能收到非常好的节电效果。
根据不同的工况节电率可以达到15％~40%。
变频调速系统以输出压力作为控制对象。
由压力传感器取出的反馈信号,接到PID调节器，与预置的压力给定信号相比较，经PID调节后的综合信号接到变频器的输入给定端，从而按压力的变动量决定电动机的工作频率和转速的大小，实现自动调节方式。
如果变频器本身PID调节功能时，则不需外加PID调节器。
整个控制过程如下:
用气需求↑——管路气压↓——压力设定值与返馈值的差值↑-—PID输出↑-—变频器输出频率↑—-空压机电机转速↑—-供气流量↑-—管路气压趋于稳定。
根据空压机运行特性知：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=（n1/n2）2
P1/P2=（n1/n2）3
式中Q———空压机供给管网风量；
H———管网压力；
P———电机消耗功率；
n——-空压机转速。
由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%，则空压机供给管网风量降为80％,管网压力降为（80%）2，电机消耗功率则降为（80%）3，即51。
2%，去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40%，这就是调速节能的原理所在。
1.4变频改造注意事项
空压机变频改造注意事项
1）空压机是大转动惯量负载，这种启动特点就很容易引起V/F控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议选用具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器,保证即能实现恒压供气连续性，又保证设备可靠稳定的运行.
2）空压机不允许长时间在低频下运行，当空压机的转速过低,一方面将使空压机的工作稳定性变差,另一方面也使缸体的润滑变差,会加快磨损.所以工作的下限频率应不低于20Hz.
3）为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减小电机运行噪音和温升，提高电动机的稳定性。
4）建议功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动出现频繁跳闸的情况.
5）设计时,系统应具备变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时,不影响生产.
1.5余热回收节能原理
螺杆空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程.螺杆空气压缩机在长期连续的运行过程中，把电能转换为机械能,机械能转换为风能,在机械能转换为风能过程中,空气得到强烈的高压压缩，使之温度骤升，这是普通物理学机械能量转换现象，机械螺杆的高速旋转,同时也摩擦发热,这些产生的高热由空压机润滑油的加入混合成油、气蒸汽排出机体，这部分高温油、气的热量相当于空压机输入功率的25—30%，它的温度通常在80℃（冬季）—100℃（夏秋季）。
由于机器运行温度的要求，这些热能通过空压机的散热系统做为废热排往大气中.螺杆空压机节能系统就是利用热能转换原理，把空压机散发的热量回收转换到水里,水吸收了热量后,水温就会升高。
使空压机组的运行温度降低，不仅提高了空压机运行效率，延长空压机润滑油使用寿命，回收的热水还可用于员工热水洗澡、办公室及生产车间采暖、锅炉补充水、金属涂装清洁处理、无尘室恒温恒湿车间及其他需要使用热水的地方，从而降低了企业为福利生活用热水、工业用热水而长期支付的经营成本.
1。
6余热回收系统特点简要介绍
空压机原有冷却系统与余热利用技术是两套完全独立的系统，使用企业无须担心由于我方系统的原因而影响空压机的运行。
两套系统的切换由电磁阀控制，在余热利用系统未启用时，空压机使用机身自带冷却系统;当余热利用系统启动时，电磁阀自动切换至余热利用系统；当我方系统出现故障时，切断我方系统电源，即可使用空压机原有冷却系统。
本余热利用技术是全自动控制系统，无需人为操作，控制系统会根据温度、水位的情况做出判断，自行决定换热方式以及空压机的冷却方式。
水管全部用PP—R热水管及外包保温层，安裝1台空压机热水器，水泵全部采用高温热水泵，控制用智能化设备，在控制面板上即可监测到水箱温度、水箱水位、系统工作状态、故障指示等功能，自动化控制，完全不用人工作业，提高管理人员工作效率；
水箱用内外两层泡沫不锈钢保温水箱，系统24H不断向水箱补水，一年12个月可使用免费热水,让你的企业节省高额的热水费用.
c、本余热系统优点
（1）安全、卫生、方便
螺杆空压机余热利用装置只是将空压机的废热回收利用成55℃的生活热水，可以满足企业职员热水需求.在工作过程中不会产生一氧化碳、二氧化硫、黑烟和噪音、油污等污染气体,为创建资源节约型企业奠定基础。
（2）提高空压机的运行效率，实现空压机的经济运转
安装螺杆空压机余热利用装置的空压机组，可以提高产生气量8％，空气动力学家和空压机制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量m3/min是以80℃的温度测量定准的。
螺杆空压机的产气量m3/min会随着机组运行温度的升高而降低，当然，空压机的机械效率肯定不会稳定在以80℃标定的产气量上工作.它的反比程度是:
温度每上升1℃，产气量就下降0.5%,温度升高10℃，产气量就降5％.一般风冷散热的空压机都在88—96℃间运行，其降幅都在4—8％，夏天更甚.空压机余热利用装置足可以使空压机温度降8—12℃,为此它的经济效益就更显著了.下表体现8。
0kg/cm2工作压力下,80→90℃日产气经济性能比较:
表三 空压机不同温度下的产气率与经济效益
气泵功率
KW/PH
80℃产气m3/min
90℃产气m3/min
±M3/H
±M3/24H
KWH/天
0。
8元/KWH
电费（元）/天
15/20
2。
30/2。
185
6.5
156。
0
17。
0
11.05
22/30
3。
4/3.23
10.2
245.0
26.0
16.9
30/40
5.0/4。
75
15。
0
360。
0
36.0
23。
4
37/50
6。
0/5.7
18.0
432.0
44。
4
28.86
45/60
7。
1/6。
74
21.3
510.0
53.8
34。
97
55/75
10。
0/9.5
30.0
720.0
66。
0
42.9
75/100
12。
0/11.4
36。
0
864.0
90.0
58。
5
一台55KW/75HP的空压机，在90℃温度中运行一天就少产气720m3，产出720m3，80KG/cm2高压气体55KW/75PH机组1.2小时才能完成，需要66KWH的电能，按0。
8元/KWH一天多耗电能就是52。
8元/天，一个月1372.8元，一年16473。
6元。
空压机热泵可以使运行温度在80-84℃间运行。
如果多台气泵运行，其经济效益更为显著。
由于产量的提高,供气系统的气压也相应提高,自动化设备中的气动元件，因为气压的升高,气动元件的动作次数也会提高，使生产线的产量也跟着提升。
气动元件的动作灵敏、稳定，对其生产线的产品质量也提供了可靠保证。
（3）提高空压机的使用寿命
空压机工作温度的降低，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，降低了维修成本，增大了机油、机油隔、油/气分离器更换时限，相应延长了设备的更换期限。
（4）经济实用，运行可靠.
在螺杆式空压机旁安装余热利用系统,对空压机的正常运行、维护、保养绝无影响.
1.7螺杆空压机余热回收系统产热水量参数表
●螺杆空压机余热回收系统产热水量参数表（空压机运行压力大于7。
6kg/cm2）
机型功率
kW
可回收热量（kcal）
时产m3/h
时产m3/h
时产m3/h
时产m3/h
20℃-50℃
20℃—55℃
20℃-60℃
20℃—65℃
15
10836
0.36
0.31
0。
27
0。
24
22
15893
0。
53
0.45
0.40
0。
35
30
21672
0.72
0。
62
0.54
0。
48
37
26729
0。
89
0。
76
0.67
0。
59
45
32508
1.08
0。
93
0.81
0.72
55
39732
1.32
1。
13
0.99
0。
88
75
54181
1。
80
1.54
1.35
1。
20
90
65017
2.16
1.85
1。
62
1。
44
110
79465
2.64
2。
26
1。
98
1.76
132
93913
3.12
2。
67
2。
34
2。
08
● 螺杆空压机余热回收系统产热水量计算：
※100HP（75kw）空压机
※运行时间24小时
※温升20℃—55℃（产水量见表）
※按桶提用水量20L/人·天
产水量Q＝24小时/天×1.92m3/小时＝46m3/天＝46吨/天
用水人数N＝46m3/天÷20L/人·天＝46000L/天÷20L/人·天＝2300人
100HP空压机运行24小时可满足2300人用水
● 不同供热方式使用成本对比（温度升高45℃）
供热方式
燃煤锅炉
燃油锅炉
天燃气
电锅炉
空气源电热泵
空压机热泵
燃料种类
煤
油
天燃气
电
电
无
环境污染
非常严重
有
无
无
无
无
危险性
有
比较危险
有
有
无
无
燃值
4300kCal/kg
10200kCal/kg
8500kCal/m3
860kCal/KWH
860kCal/KWH
600kCal/KWH
平均热效率
64％
75%
75%
95％
350％
燃料单价
0.92元/kg
5元/L
3。
7元/m3
0。
8元/KWH
0。
8元/KWH
无
吨热水耗料
16。
35kg
5。
88kg
7.06m3
55。
085KWH
14。
95KWH
无
吨燃料费用
15.10元
35.3元
26.12元
44。
00元
11。
96元
无
人工费用
有
有
有
无
无
无
设备寿命
5-8年
5-8年
5-8年
12—15年
12—15年
12—15年
1。
8采集数据及分析
采集哪些数据、怎么采集、数据有何用等
空气压缩机调研表
空压机品牌
型号
额定功率
额定电流
台数
供气量（m3/min）
工作压力（bar）
空压机类型
冷却方式
启动方式
□离心□螺杆□活塞
□风冷□水冷
加载时长
加载运行电流
加载运行电压
加载有功功率
加载无功功率
加载功率因数
卸载时长
卸载运行电流
卸载运行电压
卸载有功功率
卸载无功功率
卸载功率因数
加载总时长
卸载总时长
日开机时长
月工作时间
年工作时间
年总电耗
设备投入情况
加载压力
卸载压力
末端最高压力要求？
是什么设备？
末端最低压力要求?
是什么设备?
当前压缩机存在的问题
说明
干燥机情况
干燥机品牌
型号
额定功率
额定电流
台数
处理气量（m3/min）
干燥剂类型
日开机时长
月工作时间
年工作时间
年总电耗
□吸附式□冷冻式
说明
热水需求调研
宿舍员工人数
宿舍房间数
每天热水需求量
每年热水费用
空压机房离员工宿舍的距离
原有制热水方式
员工沐浴方式
□燃油锅炉□电锅炉□电热水器□太阳能□空气源热泵□其它
□桶提□花洒□喷淋
说明
（其它热水需求）
1.9相关节能案例介绍
案例1：
贵司供气系统共有四台空压机组，采用集中供气，其中3#空压机已坏未使用,故主要由1#、2＃和4#空压机提供生产用气。
空压机参数如下表所示：
编号
型号
排气量
最大压力
电机功率
1＃
OG75F
13m3/min
0。
75MPa
75kW
2＃
OG55F
10m3/min
0。
70MPa
55kW
4＃
L55-315
9.6m3/min
0。
85MPa
55kW
空压机加载和卸载情况：
编号
总运行读数
加载读数
空载率
1＃
24430小时
21167小时
13％
2＃
14047小时
-—
——
4#
19156小时
9078小时
53％
说明
4＃空压机刚从其它地方搬运过来，投运不到两个月
贵司供气系统24小时运行，通常投运两台，用气量特别大时投运三台，用气量较小时仅投运一台。
供气压力一般维持在0.6~0。
7MPa，测试时运行在0.65Mpa,加载压力为0.6Mpa，卸载压力为0。
7MPa。
贵司的空压机在卸载运行时电流为加载时的50%左右，由于空压机在卸载运行时不生产气，所以这部分能量白白浪费掉，同时由于管网压力的波动,造成供气压力偏高，也存在较大的能源浪费。
为了保证设备安全运行同时节能，可以在加装节电器后把空压机房的压力恒定在最低需求压力+0.2Mpa。
这样充分考虑了节电器调节速度的延迟性,从而保证了车间用气压力要求。
节能参数:
（1）改造后，因卸载时间空压机消耗的能量被节省下来，
以下为节电公式:
N=（HI*50%）/（HI*50%+H2）（卸载电流/加载电流=50%）
N=节电率,H=总运行时间，H2=总加载时间，HI=总卸载时间，（H=H1+H2）
（2）改造后，压力可以恒定在0。
6-0。
62Mpa（假设最低需求压力0.6Mpa）之内进行调节,比改造前卸载压力0。
70Mpa低了0。
1-0.08Mpa，由于提供了更〝低压〞空气，减少了管网泄漏，同时也减少了空压机消耗的能量，带来约2%-5%的能量节约；用字母N1替代。
通用知识:
压力与能耗排气量的关系：
压力每升高0.1Mpa，能耗增加2—5％，排气量下降1-2%
压力每降低0.1Mpa，能耗减少2-5％，排气量下上升1-2％
（3）压力控制充许更小的压力带宽和更低的工作压力从而减少能耗,自动适应用户高峰低峰用气，无须人工管理,大量节省人力和电能。
（4）电机实现了软起软停和平滑加减速，排除了星三角启动带来的大电流和对电网的冲击，带来约1-2％的能量节约;用字母N2替代。
（5）由于上下班的交接期，休息时间,以及用气高低峰的差别，造成空压机在不同时段的卸载时间加长，而空压机卸载时间加长所消耗的能量是完全浪费的,加装了空压机节能设备以后能基本消除空压机的卸载，而是通过减低电机转速，消耗更少的电能满足恒定压力的需要,带来约1％—3%的能量节约（卸载时间越长，节约潜力越大）;用字母N3替代.
空压机节能控制系统工程效益分析
空压机1,系统平均节电率
系统节电率=N+N1+N2+N3=10.5%
N=7。
5%
N1=2%估算
N2=1%，
N3=忽略不计
按照卸载率=15%计算
改造方承诺最低节电率
10％
电价
0.8
空压机日运行时间
24（小时）
改造前空压机日运行消耗电量（估算）
1440（度）
改造后空压机日运行消耗电量（估算）
1440-1440＊10%=1296度
改造后空压机日平均节约电费
1440*10％＊0.8=115.2元
改造后空压机年节约电费（按350天算）
40320.00元
投资回报期
2。
2年/26个月
案例2:
现设计给泰臣公司1台55KW的空压机做余热回收项目.（实际运行时，节能费用要根据客户的热水需求量来确定）
（1）计算依据
计算平均用水温度：
55℃
计算自来水温度:
20℃
（2）节能效益
设空压机每天运行时间为8小时
每天可产生55℃热水：
1。
41m3/h×8h=11.28m3
每天可回收的热量：
11280L×（55℃—20℃）×1kcal/℃=394800kcal
产生394800kcal热量需要用电：
394800kcal÷860kcal/kwh÷95%=483。
2Kwh
每度电按0.8元计算，节省电费：
483。
2×0。
8=386。
6元
每年节省电费:
286。
6×365=141109元
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