空氣壓縮機能耗檢測與分析

白學利，安惠勇，李利波

(1.山西漳山發(fā)電有限責任公司，山西 長治 046021;2.北京國際電氣工程有限責任公司，北京 100041)

0 引言

壓縮空氣現已廣泛應用于工業(yè)生產中的各個領域，在火力發(fā)電廠中，它的主要用途可分為2種:一種是向自動控制設備儀表提供動力的儀用壓縮空氣;另一種是向氣力除灰系統(tǒng)提供輸送動力及其他用戶提供冷卻或吹掃介質的雜用壓縮空氣。

壓縮空氣依賴空氣壓縮機(以下簡稱空壓機)消耗電能做功產生，耗電成本高達年運行成本的80%以上［1］，是較為昂貴的工藝產品。壓縮空氣系統(tǒng)屬于公用系統(tǒng)，對其可靠性的要求較高，在日常運行中，節(jié)能降耗和經濟運行關注較少，很少有工廠對壓縮空氣進行計量、能耗檢測和分析，這也是造成空壓機能耗偏高、壓縮空氣浪費嚴重的主要原因。

1 壓縮空氣系統(tǒng)成本分析

某火力發(fā)電廠有2座空壓機站，分別安裝8臺和13臺空壓機(設備參數見表1)，以2009年和2010年空壓機運行和維護成本為例，簡要分析壓縮空氣的成本構成，見表2。

表1 空壓機設備參數

空壓機將90%的電力轉換成熱量，僅將10%轉換成壓縮空氣的能量，其能源轉化效率較低。傳統(tǒng)觀念認為空氣是免費的，實際上，壓縮空氣是一種較為昂貴的能源介質。壓縮空氣泄漏后無法回收，因此，壓縮空氣節(jié)能潛力巨大。

表2 空壓機維護耗材和檢修成本

2 空壓機的能耗檢測方法

如何評價空壓機的能耗水平，最重要的定量指標是比功率，(kW·h)/m3［2］，其計算公式為

比功率=空壓機輸出功率(kW)/空壓機排氣量(m3/h)。

在壓縮空氣系統(tǒng)安裝流量計(見表3)用于檢測空壓機單體性能，然后根據測試結果合理安排運行方式和維修計劃。空壓機能耗測試的方法和步驟如下:

(1)選取空壓機出口直段管道，先焊接20 mm長的鋼管，安裝12.7mm全口徑球閥，再用專用鉆頭開口，便于放置專用探頭。

(2)在空壓機電流互感器上取電流信號或直接測量電流。

(3)測量空壓機在不同負載時瞬時的產氣量、電流和排氣壓力。

(4)用空壓系統(tǒng)分析軟件(CAA)自動分析不同負載段的比功率，得出流量與電耗的關系曲線。

(5)比較不同運行方式下的經濟性，決定空壓機組的各種負載下最優(yōu)運行方式和最優(yōu)運行參數。

3 空壓機能耗檢測和分析

3.1 一期 #4空壓機檢測與分析

對一期#4空壓機進行12 h連續(xù)檢測，測量空壓機排氣壓力、產氣量、電動機電流、瞬時流量4個參數(如圖1所示)，CAA自動計算出該空壓機的比功率。

從試驗數據得出，該空壓機最佳比功率為0.097(kW·h)/m3(692 kPa平均排氣壓力下)，平均比功率為0.128(kW·h)/m3(710 kPa平均排氣壓力下)。

從檢測數據得出，在滿負荷時，排氣壓力相差90 kPa的工況下(高壓717 kPa，低壓627 kPa)，電流相差 25 A(最高 437 A，最低 412 A)，電耗相差5.7%。根據排氣壓力與電耗成正比的關系，可推算出在額定排氣壓力750 kPa工況下，該空氣壓縮機比功率為 0.103(kW·h)/m3，比設計值 0.101(kW·h)/m3稍高，較設計性能相差2.0%，一期#4空壓機能耗指標優(yōu)良。

3.2 二期 #10空壓機檢測與分析

對二期#10空壓機進行12 h連續(xù)檢測，測量空壓機排氣壓力、產氣量、電動機電流、瞬時流量4個參數(如圖2所示)，CAA分析軟件自動計算出該空壓機的比功率。

表3 測量儀表的主要參數

圖1 2010－10－31—11－01一期 #4空壓機檢測參數

從試驗數據得出，該空壓機最佳比功率為0.1290(kW·h)/m3(663.00 kPa平均排氣壓力下)，平均比功率為 0.212 0(kW·h)/m3(736.00 kPa平均排氣壓力下)。

從檢測數據可以得出:在滿負荷時，排氣壓力相差65 kPa的工況下(高壓728 kPa，低壓663 kPa)，電流相差25 A(最高462 A，最低437 A)，電耗相差5.4%。根據排氣壓力與電耗成正比的關系，可推算出在額定排氣壓力0.75 kPa工況下，該空壓機比功率為 0.135 9(kW·h)/m3，比設計值 0.105 0(kW·h)/m3稍高，較設計性能相差29.4%，二期#10空壓機能耗指標較差。

圖2 2010－10－28—29二期 #10空壓機檢測參數

4 結論

從檢測結果的對比可以看出，2臺空壓機的能耗指標相差較大。安排能耗指標優(yōu)良的空壓機多運行，能耗較差的空壓機停運檢修，這樣可達到節(jié)能之目的。此外，利用這種檢測方法，可以對壓縮空氣用戶進行檢測，以分析其用氣量特點，優(yōu)化用氣方式。還可以給壓縮空氣用戶下達用氣量指標，做到精細管理。

［1］劉寧.空氣機系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化［J］.能源研究與利用，2010(4):26－28.

［2］鄭家強，趙躍進，陳向東.空氣壓縮機經濟運行標準的探討與研究［J］.標準科學，2010(8):31－36.