降低單箱卷煙空壓氣耗電量

摘要：空壓機使用電能將自然空氣冷干、處理成壓縮空氣。生產(chǎn)車間利用空壓氣進行卷煙制品工藝制造?？諌簷C組耗電居于大功率用電設(shè)備首位。文章從能源消耗首位設(shè)備入手，運用minitab軟件對多層參數(shù)設(shè)定不合理造成的耗能高問題進行分析，提出如何選擇合適參數(shù)來在同樣耗能條件下產(chǎn)生更大的效率。

關(guān)鍵詞：空壓機；minitab；耗能

中圖分類號：TS452 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0082-02

1 目標描述

降低單箱空壓氣耗電量，即一段時間內(nèi)空壓機組的總電能耗費與本階段下的卷煙制品產(chǎn)量的比值，計算公式

如下：

P0=P/S

式中：

P0—單箱卷煙空壓氣耗電量（度/箱）

P—空壓機機組耗電量，具體是指一定階段下，在特定壓力和排氣范圍內(nèi)為卷煙制造產(chǎn)生壓縮空氣所耗的電能（kW/h）（度）

S—一定階段的卷煙產(chǎn)品產(chǎn)量（箱），每箱5萬支

卷煙

2 空壓機工作過程

3 原因探索

針對單箱卷煙空壓氣耗電量高這一問題，從設(shè)備現(xiàn)狀和能源管理入手，充分收集各種操作、維修經(jīng)驗、知識、想法等，共得到兩大方面因素：（1）空壓氣的浪費；（2）空壓機本身運行效率低導(dǎo)致電能沒有合理做功來產(chǎn)氣。針對這兩大方面主要因素，尋求末端因素。

在實際工作中，空壓站按最大工作負荷而設(shè)計，所以在用氣量少時，啟動1臺機組，用氣量大時，啟動2臺并聯(lián)運行，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)設(shè)壓力值的下限與上限進行自動的加載和卸載，用來滿足用氣量，因此合適地設(shè)定壓力能保證負荷所需的空壓氣，可避免空壓氣的浪費。

由于空壓機不能頻繁起動，造成當外界用氣量較小時，變頻器頻率下限設(shè)定太高，電機長時間高速運行在空載狀態(tài)?？諌簷C在空載狀態(tài)、高能耗運行時，本身并不向（或者是非常少量）管道中供氣，對外輸出的能量近乎為零，該運行狀態(tài)下能源浪費嚴重。因空壓機采用變頻調(diào)速，因此改變空壓機變頻器的頻率即可改變空壓機的轉(zhuǎn)速，以此來降低空載狀態(tài)下電能耗的浪費。

因此設(shè)定壓力和空壓機變頻器的頻率設(shè)定值不合理都會造成空壓機耗電量增大。

4 分析改進

為了觀察壓力與耗電量之間的關(guān)系，每天調(diào)節(jié)空壓系統(tǒng)的設(shè)定壓力在0.71～0.65MPa，在不同壓力下分別收集當天空壓機耗電量的數(shù)據(jù)和當天的產(chǎn)量，計算出當天的單箱空壓氣耗電量，采用回歸分析法，利用minitab軟件將以上數(shù)據(jù)輸入，利用“統(tǒng)計”-“回歸”進行在線數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果如圖2所示。

通過minitab軟件分析，整個二次回歸方程的模型是顯著的，各變量系數(shù)也都是顯著的，得到回歸方程為：

單箱空壓氣耗電量（kW/h）Y=111.5-312.0供氣壓力設(shè)定值（MPa）+231.0供氣壓力設(shè)定值（MPa）×2

為了觀察頻率（頻率下限設(shè)定）與耗電量之間的關(guān)系，每天調(diào)節(jié)變頻器頻率下限參數(shù)在30～40Hz之間，分別收集此頻率下當天空壓機耗電量和產(chǎn)量的數(shù)據(jù)，共收集11天，計算出單箱卷煙空壓氣耗電量，用回歸分析來驗證此處原因?qū)蜗淇諌簹夂碾娏坑绊懯欠耧@著。利用minitab軟件將以上數(shù)據(jù)輸入，利用“統(tǒng)計”-“回歸”進行在線數(shù)據(jù)分析。分析結(jié)果如圖3所示。

通過擬合線圖分析得到的整個二次回歸方程的模型是顯著的，各變量系數(shù)也都是顯著的，得到回歸方程為：

單箱空壓氣耗電量（kW/h）Y=單箱空壓氣耗電量=

19.39-0.7775頻率下限設(shè)定值（Hz）+0.01136頻率下限設(shè)定值（Hz）×2

即：Y=0.01136×X×X-0.7775×X+19.36（X=供氣壓力、Y=單箱空壓氣耗電量）

尋找最優(yōu)值：

在獲得了方程后，下面尋找使Y達到最大值的條件，將上式右邊對X求導(dǎo)并令其為零：

2×0.01136×X-0.7775=0

解上述方程，得：X=34Hz

結(jié)合擬合線圖知，頻率X=34Hz時，可使單箱空壓氣耗電量最?。?/p>

單箱空壓氣耗電量=0.01136×342-0.7775×34+19.36=

6.07MPa

5 結(jié)語

通過分析在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，減小供氣壓力、空壓機輕載時改變電機的頻率自動降低電機轉(zhuǎn)速，可以明顯降低單箱卷煙空壓氣耗電量。我們可以利用此種思想和方法來優(yōu)化生產(chǎn)過程中的參數(shù)設(shè)定，以此達到節(jié)能降耗、工藝改進等目的。

參考文獻

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[2] 王菁，楊秀琴.空壓機的節(jié)能狀況分析[J].煤炭機

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作者簡介：唐培麗（1987—），女，河南漯河人，供職于河南中煙漯河卷煙廠，研究方向：電氣工程及其自

動化。