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东莞市高田电源设备有限公司
摘要：压缩空气是目前工业常用的一种能源，它应用十分广泛，又被成为第四大能源，据可靠数据统计，很多生产厂家中利用压缩空气消耗的能源占全部能源的10%至35%。根据对整个压缩空气系统的大致评估，不难发现绝大多数的空气压缩系统的效率都不够理想，新型的空气压缩功率也远远不能达到大范围推广的效果。无论是人为用气操作不正确还是压缩空气泄漏，或者是控制系统的不合理等，均会导致压缩机的压缩效果降低。如何提高压缩空气系统的效率，促进压缩空气工业的发展，成为业内的一大挑战。
关键词：压缩空气；工业系统；节能控制；方法研究
随着经济社会的不断展，我国GDP增长十分迅猛，但与此同时，能源的消耗量也十分可观。为了保证我国单位GDP的能源消耗量切实降低，保证我国经济平稳迅速发展，响应"十二五"规划发展的要求，深入贯彻节能环保的基本国策，推广低碳循环技术，走可持续发展之路，科学的进行压缩空气系统的设计，降低压缩空气系统的运行成本，尽可能提高整个系统的工作效率，回收利用系统运行余热，响应低碳环保政策。本文结合我国现阶段压缩空气系统工业的发展现状，简要分析其现存问题和解决方案，研究压缩空气工业的发展途径：
1、压缩空气系统的概述
压缩空气系统是指，在大气压力的作用下，空气别压缩并以一定的较高压力输送给气动系统用于其他方向。在工业生产中，现阶段一项重要的动力来源就是压缩空气。压缩空气也被科研人员作为重点研究对象，比如风动机械、飞机的风洞试验等。压缩空气系统的供能原理不算难以理解，自身组成结构也不是很复杂，但在实际运用中，存在着各种各样的不确定因素，比如压力不稳，能耗过度等。实践研究表明，控制空气压缩系统的运行能耗，最大的问题就是控制方式的改革。
2、压缩空气系统的组成
压缩空气系统的组成从硬件设施方面简述可以分为：空气压缩机、储气罐、过滤器、干燥设备、输气管道、用气端口。而一般按照组成部分来说，生产压缩空气的空压站、输送压缩空气的管道、使用压缩空气的单位，这三个基本部分组成了现代压缩空气系统。在空压站的压缩机进行工作时，实际上只有其中很小一部分电能转化成了压缩空气势能的功，其他的约85%的电能都转化成了热量，被再次利用或者直接浪费掉。这样算下来，折合压缩机的轴功率的60%左右，由此可见，科学合理的改良压缩空气系统，是降低压缩空气的成本的关键方法之一。
3、压缩空气系统的运行过程
简单描述压缩空气的运行过程可以分成以下几个步骤：
①压缩空气的输出
空气经过空气压缩机的进气口采集，机头压缩，出气口喷射三个基本过程的处理过后，直接被喷射到储气罐里。由于进气口和出气口存在空气的压力差值，导致温度差值也确实存在，必然析出大量冷凝水和少量油及各种杂志，需经过沉降后，才能够合理排污。
②自动排水
由于析出大量冷凝水，所以每根下接管末端都应该安装一个排水器，特别是自动排水器，是一个不错的选择，减少人力投入，实现进一步的自动化。
③空气处理装置
为了延长气动元件的寿命，利用润滑油，保持压缩空气的清洁度，控制压力的范围值，都是对空气处理装置的正常工作的保证。
④方向控制
通过对气缸两个接口交替加压和排气，控制压缩空气的输送方向。
⑤执行元件
用气单位利用一定的设备将压缩空气的压力转换成所需的能量方式，此类设备被称为执行元件，比如将压缩空气的压力转换成机械能的气动马达。
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⑥速度调节
速度调节阀，能够通过一定的简单操作，实现执行元件的无极调速。
4、压缩空气系统的特性
压缩空气系统一般都由产生系统、消耗系统、冷却系统、干燥系统组成。其中压缩空气的产生系统这个消耗子系统是消耗能源的主要部分，且这个子系统控制元件较多，结构复杂，对整个压缩空气系统起着重要的影响。另外，压缩空气系统，也具有自身独特的特性，比如启动元件的动作速度与负载变化关系紧密，甚至直接被其影响，再比如气缸在低速运动过程中，受摩擦力的影响较大，稳定性也可能随着摩擦力的增大而降低。
压缩空气系统的控制不同于其他系统，主要表现在以下这个方面，那就是压缩空气的产生具有一定的滞后性。进气阀直接控制生产与否，在压缩机启动的条件下，只有打开进气阀，才能够产生压缩空气，而交流异步电动机正常运转时，想要停止压缩空气的生产，只能在进气阀关闭后才能实现。如此一来，压缩空气系统的控制对象明显存在滞后，这可能是压缩空气系统控制中最应该受到重视的一个特点。
5、压缩空气系统的节能手段
①空压站节能
生产压缩空气的空压站是整个压缩空气系统的核心技术，是确保整个系统正常工作的关键。首先对于空压站位置的科学选择，应该考虑气压问题，气负荷中心是满足需要的良好位置，能够有效减低供气系统的压力损失，也能够减少压缩空气管道的长度，从而降低压缩空气系统的运行成本。其次，应该首要考虑空压站的核心设备，就是空压机的选择。变频机组加定频机组的协调组合模式，或者采用大容量机组加小容量机组的配合模式，都能够提高负荷变化的适应能力，减少空压机的加载、卸载次数，从而增长空压机的服务工龄。
②空压站集中控制系统
一体化控制系统的配备，能够有效保证空压站的正常运行。控制系统的工作特性，能够保证远程监控的效果，进行必要的数据分析、趋势预测、警报管理，生成数据报表，改变参数的设置等，使得空压站正常运行，实现压力的稳定输出，减少传统压力层叠造成的能源浪费，并通过减少空压机卸载的时间来显著减少这个系统的作业时间，减少更多不必要的能源浪费，减少成本造价。另外值得一提的是控制系统的远程监控工作，自动联接加上计算机的远程监控，实现了真正意义上的无人作用，甚至全自动24小时不间断正常作业。
③空压站余热利用
空压机是整个空压站的核心部分，也是耗电量最大的设备，在空压机正常运行的过程中，大约15%的耗电量用于增加空气势能，大约85%变成热能，靠分冷装置或者水冷装置，排到空气中，但由于这部分热能十分可观，是可以被利用的。那么如何合理利用这部分热能，成为压缩空气系统节能控制的一大关键。
简单来讲，可以利用专业的回收余热装置，回收空压机多余的热量，可以用于洗浴水源加热，锅炉补水，其他生活用水加热，或者利用导风管将热气导入需要取暖的工厂或其他地方，以求达到热量回收的目的。
结语：
众所周知，压缩空气是工业领域应用最广泛的动力来源之一，是全球的第四大能源，安全可靠、低碳环保、调节性能良好、输送便利，便于集中管理和应用，适用范围广泛，十分符合我国现代化自动化生产的要求。在能源紧张，电价不断上涨的今天，压缩空气能源是我们未来值得提倡的能源之一。
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[3]吴佩林,王建军,王华.工业企业压缩空气系统节能潜力分析[J].压缩机技术,2012(01):38-41.
[4]秦宏波,胡寿根.工业压缩空气系统优化潜力研究[J].流体机械,2010,38(02):49-52+8.
论文作者:张新闻
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/19
标签：压缩空气论文; 系统论文; 能源论文; 空气论文; 压力论文; 节能论文; 工业论文; 《中国西部科技》2019年第12期论文;