企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的有效管理

張永福，張存瑋

（海納川（濱州）輕量化汽車部件有限公司，山東濱州 256602）

0 引言

海納川（濱州）輕量化汽車部件有限公司目前共有空氣壓縮機(jī)12 臺，其中兩廠區(qū)空壓站的5 臺ML250 型工頻和2 臺ML250-VSD 型變頻40 m3螺桿式空氣壓縮機(jī)擔(dān)負(fù)公司的主要供氣任務(wù)，只有它們工作正常，才能保障公司生產(chǎn)的正常進(jìn)行，但同時，空壓機(jī)又是公司的重點耗能設(shè)備，對其有效管理會顯著降低使用成本。

公司空壓站共有5 名運行人員，他們都是在入職公司后才開始接觸、學(xué)習(xí)空壓機(jī)的有關(guān)知識，使得盡快掌握空壓機(jī)等設(shè)備的工作原理，做好這些設(shè)備的日常維護(hù)，制定有效的節(jié)能措施并實施等，就顯得迫切和重要。

1 螺桿式空壓機(jī)的工作原理

螺桿式空氣壓縮機(jī)是具有螺旋狀旋轉(zhuǎn)的容積式壓縮機(jī)（圖1），是目前世界上應(yīng)用最廣泛的容積式壓縮機(jī)之一。螺桿壓縮機(jī)的機(jī)體中，平行配置一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子。通常將齒形厚者稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿；將齒形薄者稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。一般陽轉(zhuǎn)子與原動機(jī)連接，由陽轉(zhuǎn)子帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子排氣端上的球軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)軸向定位，并承受壓縮機(jī)中的軸向力。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開設(shè)一定形狀和大小的孔口：一個供吸氣用，稱為吸氣孔口；另一個供排氣用，稱為排氣孔口。

螺桿空氣壓縮機(jī)的工作循環(huán)可分為吸氣、封閉、壓縮和排氣4個過程?？諌簷C(jī)通過空氣濾器吸入周圍的空氣，使之進(jìn)入到壓縮主機(jī)內(nèi)。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)，被密封在齒間容積中的氣體隨齒移動所占據(jù)的體積也隨之減小，導(dǎo)致壓力升高，從而實現(xiàn)氣體的壓縮過程。同時腔內(nèi)不斷噴油，潤滑和冷卻螺桿。由此產(chǎn)生了受熱后的油氣混合物。當(dāng)齒間容積與排氣孔口連通后，升溫升壓后的油氣混合物通過排氣單向閥進(jìn)入到油氣分離器罐。主機(jī)腔內(nèi)大多數(shù)的油在油氣分離器內(nèi)與壓縮空氣進(jìn)行分離，然后經(jīng)冷卻后回到主循環(huán)利用。一旦油氣分離器內(nèi)的空氣達(dá)到需最低壓力時，最小壓力閥開啟，高溫的壓縮空氣進(jìn)入后冷卻器。

圖1 螺桿式壓縮機(jī)工作原理

為了提高氣動設(shè)備和系統(tǒng)的使用壽命和可靠性，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須對壓縮空氣進(jìn)行凈化和干燥處理，去除壓縮空氣中的油、水、粉塵和鐵銹等雜質(zhì)。為此，公司空壓機(jī)系統(tǒng)中除配備過濾精度分別為3 μm，1 μm 和0.01 μm 的YGF-45HC，YGF-45HT，YGF-45HA 型過濾器外，還配備了YGA-45NW 型冷干機(jī)7 臺，每臺的處理氣量為45 m3/min，壓力露點調(diào)節(jié)范圍為（2～10）℃。目前，網(wǎng)上介紹各類空氣壓縮機(jī)的資料很多，公司也有在用空壓機(jī)的詳細(xì)說明書，故在此不再贅述。

2 能力培養(yǎng)

如果對空氣壓縮機(jī)及冷干機(jī)、冷卻循環(huán)水的工作原理不清楚，則勢必?zé)o法按要求做好日常保養(yǎng)，進(jìn)而造成設(shè)備工作異常，又會因不懂設(shè)備工作原理而對故障原因誤判，影響一線生產(chǎn)進(jìn)度或產(chǎn)品質(zhì)量，甚至引起壓縮空氣系統(tǒng)中更大的故障。為避免因?qū)υO(shè)備、設(shè)施工作原理及相關(guān)知識的缺失造成損失，就需要采取有效的管理措施提升主管和運行人員的知識能力，做到“內(nèi)行管理，專業(yè)操作”。為達(dá)到這一要求和目的，應(yīng)做好以下3 點。

2.1 領(lǐng)導(dǎo)帶頭，以身作則

作為主管領(lǐng)導(dǎo)，如果自己缺乏相應(yīng)的專業(yè)、系統(tǒng)知識，再不加以學(xué)習(xí)，則對現(xiàn)場反映的壓縮氣質(zhì)量問題，運行班組提報的備件是否合理，設(shè)備是否得到了有效維護(hù)等，都無法有效管控，即使管理運行人員，也往往是處于“外行”的地位，使得被管理者口服心不服，甚至口也不服，難免造成尷尬和工作的被動。

所以，無論是作為部門領(lǐng)導(dǎo)還是主管領(lǐng)導(dǎo)，不能以管理工作忙為借口，而放棄對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，必須以身作則，盡量系統(tǒng)地掌握管理范圍內(nèi)需要的專業(yè)知識，同時在自己學(xué)習(xí)過程中，總結(jié)、匯總、搜集公司需要的培訓(xùn)課件、論文、客戶等資源，便于將自己掌握的相關(guān)知識傳達(dá)給現(xiàn)場運行人員，這樣既避免了現(xiàn)場運行人員再浪費時間去搜集同樣的資料，也便于與大家交流，同時在交流的過程中，又進(jìn)一步加深了自己對知識的掌握。

2.2 加強培訓(xùn)，提高能力

針對大家普遍對公司壓縮空氣系統(tǒng)不熟悉的現(xiàn)實情況，制定有效的培訓(xùn)方式，盡快提高大家的知識能力，是做好公司壓縮空氣管理工作的基礎(chǔ)。對空壓機(jī)操作人員的培訓(xùn)需要通過廠家初級培訓(xùn)，讓大家對所用設(shè)備設(shè)施的工作原理、組成構(gòu)造等有所了解。隨后可組織操作人員到附近單位與有經(jīng)驗的人員交流學(xué)習(xí)，或請有經(jīng)驗的操作人員來公司現(xiàn)場指導(dǎo)。然后就是在工作中不斷積累經(jīng)驗，對設(shè)備設(shè)施不斷熟悉，直至使所有操作人員都成為“熟手”“高手”。

2.3 績效考核，獎優(yōu)罰劣

由于每個人的認(rèn)知和自律能力不同，必然會存在有人對待工作自動自發(fā)、積極肯干，也有人可能就偷懶?；?、得過且過。所以，制定有效的績效考核措施是十分必要的。

績效考核的工作標(biāo)準(zhǔn)要求務(wù)必明確，能量化的就要量化，考核標(biāo)準(zhǔn)也要明確，使大家對工作要求達(dá)到的目標(biāo)、指標(biāo)都能明確，工作才能有方向。再就是制度面前一律平等，如果執(zhí)行過程中厚此薄彼，沒有公平性，必然會產(chǎn)生矛盾，造成工作的被動或影響工作的正常開展。

3 供氣質(zhì)量

公司的空氣壓縮機(jī)都是新的，自運行以來，供氣壓力根據(jù)現(xiàn)場用氣情況調(diào)整開機(jī)臺數(shù)，一直能滿足要求。但壓縮空氣的干燥度，有時候用氣部門卻反饋含水量較大。再就是清潔度，新設(shè)備使用的新管道投入運行后使用單位反饋壓縮空氣內(nèi)雜質(zhì)較多。

為保證供氣質(zhì)量，公司壓縮空氣系統(tǒng)配置了7 臺YGA-45NW 型冷干機(jī)和三級過濾器，應(yīng)該能滿足對輸出壓縮空氣干燥度和清潔度的要求。

但有時現(xiàn)場出現(xiàn)干燥度不能滿足要求，特別是夏季，除了對冷干機(jī)的露點設(shè)置不準(zhǔn)確外，各級冷凝水不能有效排放，也是引起壓縮空氣干燥度不滿足要求的主要原因。在系統(tǒng)中，需要排放冷凝水的點很多，如壓縮機(jī)、儲氣罐、過濾器、干燥設(shè)備等，并且冷凝水的產(chǎn)生速率是個變量，若因壓縮機(jī)排水閥卡死等原因不能將冷凝水有效排除，把壓縮機(jī)到冷干機(jī)間產(chǎn)生的冷凝水全部交給干燥機(jī)，干燥機(jī)定然無法完成任務(wù)。

在夏季進(jìn)行空氣壓縮過程中，由于夏季戶外空氣比較潮濕，含水量較大，一般測試結(jié)果為60%，甚至比這一數(shù)值還要高，因此在壓縮時導(dǎo)致空氣含水量較高。除此之外，使用壓縮機(jī)壓縮空氣后，經(jīng)過壓縮的空氣溫度迅速上升，壓縮后的空氣需要傳輸?shù)绞褂密囬g，在傳輸過程中空氣溫度下降，當(dāng)溫度降低之后，飽和蒸氣壓力減少，也會析出大量的冷凝水。在冬季運行，空氣的濕度發(fā)生變化，濕度不穩(wěn)定，工作人員對各個定時排水閥調(diào)整不及時，不能及時調(diào)整排水時間，也會導(dǎo)致各個過濾器內(nèi)的積水增大，進(jìn)而在循環(huán)工作中，將這些水再次帶入到壓縮空氣中。

為保證壓縮空氣供氣質(zhì)量，一是要求做到根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的用氣量及時調(diào)整開機(jī)數(shù)量，或為了節(jié)能考慮，與生產(chǎn)現(xiàn)場溝通合理調(diào)節(jié)用氣生產(chǎn)設(shè)備的工作順序，從而保證供氣壓力滿足使用要求。二是及時排除各級冷凝水，保證冷干機(jī)的工作正常，保證供氣干燥度滿足要求。三是及時檢查、更換過濾器濾芯，滿足供氣的清潔度要求。長時間不使用的供氣管路在投入使用前，應(yīng)采取有效措施對其吹掃干凈后再投入使用。

4 故障處理

雖然空氣壓縮機(jī)的常見故障及處理措施在網(wǎng)上有很多資料，公司空壓機(jī)說明書上也有相關(guān)說明，但造成每種故障現(xiàn)象的原因卻不是唯一的，如說明書給出“機(jī)組電流大”故障現(xiàn)象的可能原因就有電壓太低、接線松動、機(jī)組壓力超過額定壓力、油分離芯堵塞、接觸器故障、主機(jī)故障、主電機(jī)故障等8 種，如果對壓縮機(jī)的工作原理不熟悉，則無從準(zhǔn)確分析故障之所在。另外，如果不具備基本的設(shè)備電氣、機(jī)械維修能力，也無法借助電氣檢測儀表排查電壓、接線、接觸器、電機(jī)等故障，勢必造成在僅有一名運行人員值班遇到該類故障時無所適從，影響一線生產(chǎn)。

為及時排除系統(tǒng)故障，除按說明書對空壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備、設(shè)施日常維護(hù)做到位外，在運行人員對供氣系統(tǒng)熟悉到一定程度后，也需要針對說明書提供的各類故障現(xiàn)象及原因分析進(jìn)行培訓(xùn)、模擬演練，而不要平時不管不問，待到出現(xiàn)故障時卻又手忙腳亂。

另外，也要對解決故障所需要的基本電氣、機(jī)械知識進(jìn)行培訓(xùn)，便于運行人員在遇到故障時能綜合分析、排查故障原因，并盡快處理故障。

5 備件管理

空壓機(jī)說明書中的日常保養(yǎng)說明給出了詳細(xì)的備品備件更換周期，雖然空壓機(jī)的備品備件費用較高，但在運行人員對空壓機(jī)尚未真正熟悉之前，務(wù)必按說明書要求按時更換備品備件，并對更換備品備件情況做好詳細(xì)記錄，以保證空壓機(jī)的正常運行。

在管理、運行人員對空壓機(jī)達(dá)到一定熟悉程度后，為降低備品備件的采購費用，就需要逐步落實、完善備品備件的采購時間、最小經(jīng)濟(jì)采購量、最長不失效存放時間、更換周期等，認(rèn)真分析并合理制定備品備件的庫存量。

同時，可嘗試與周圍企業(yè)采取備品備件互通有無、合作共贏的模式，降低備件的庫存量。當(dāng)然，這種方式需要建立在企業(yè)間相互信任，所用設(shè)備型號相同，庫存?zhèn)浼鍐喂蚕聿⒃谧儎雍竽芗皶r通告等基礎(chǔ)上，才能既達(dá)到降低備件庫存、又不至于出現(xiàn)問題后因備件不能及時到位影響設(shè)備的正常運行。

另外，隨著社會分工的細(xì)化，空壓機(jī)廠家大都成立了專業(yè)的服務(wù)公司，也有一些社會專業(yè)人士成立了專門的服務(wù)公司，通過全部或部分外包的方式對空壓機(jī)進(jìn)行維保。因其更加專業(yè)，備品備件更全，因此，也要注意這方面信息收集，如果時機(jī)成熟，又能使公司受益，即可嘗試。

6 節(jié)能管理

根據(jù)生產(chǎn)計劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一使用空壓機(jī)的時間，避免個別設(shè)備、工序單獨使用空壓機(jī)達(dá)到節(jié)能的目的，已在公司達(dá)成共識，需要做的就是盡量與用氣部門做好協(xié)調(diào)工作。

冬季低溫時為避免公司的閉式冷卻塔故障，不得不通過開啟空壓機(jī)升溫，也是目前造成空壓機(jī)能耗的一個方面。目前已通過給閉式冷卻塔內(nèi)的盤管增加暖氣管路，封閉冷卻塔通風(fēng)口等措施，降低了開啟空壓機(jī)頻次，起到了一定的節(jié)能效果，今后還需要發(fā)動大家集思廣益，調(diào)研如增加電伴熱帶等有效措施，進(jìn)一步降低能耗，并降低空壓機(jī)備品備件的用量。

空氣壓縮機(jī)運行時，由于設(shè)備用氣量不斷變化，需要調(diào)整供氣設(shè)備相應(yīng)的生產(chǎn)負(fù)荷，常用加/卸載的方式滿足用氣控制，以免壓縮機(jī)頻繁啟停。在壓縮機(jī)運行中，壓縮空氣排氣壓力每上升0.1 MPa 要多耗電7%～10%，加載、卸載的壓力一直在設(shè)定壓力與高于設(shè)定壓力0.15 MPa 之間，這比一直穩(wěn)壓在使用壓力狀態(tài)下要多付出0.15 MPa 壓力差所帶來的10.5%～15%的電耗，而且卸載時在零供氣待機(jī)情況下會多消耗45%的空載電能。為降低由于頻繁加載/卸載造成的能耗損失，需要合理調(diào)配用氣設(shè)備。另外就是驗證配置的儲氣罐容量是否合理，必要時可通過增大儲氣罐，延長壓縮機(jī)卸載時間間隔，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，達(dá)到節(jié)能目的。

螺桿式空壓機(jī)的級間排氣溫度都影響運行效率，其排氣溫度通常在（65～100）℃，排氣溫度每上升10 ℃，能耗將會增加3%，因此控制溫度升高能有效降低能源消耗量?？刂茰囟戎饕峭ㄟ^全面檢查、維護(hù)空氣壓縮機(jī)冷卻器，補充潤滑油等措施，將溫度控制在要求的范圍內(nèi)，穩(wěn)定空氣壓縮機(jī)的運行狀態(tài)，保證空氣壓縮機(jī)合理的運行效率和功耗。