【压缩机网】引言
压缩空气是工业领域应用最广泛的动力源之一，因其清洁、安全等显著优点，已成为大多数造纸企业中不可或缺的能源形式，压缩空气能耗占全部电力消耗的10％～35％[1-10]。因此，关注压缩空气系统的能效并展开分析与诊断，挖掘其节能潜力，对提升造纸企业的整体能效、降低造纸企业的整体能耗有较大的意义。
1、项目背景
某造纸企业坐落于浙江省某工业园区，2014年开始积极响应国家关于造纸行业绿色环保、低碳循环及规模化要求，开展“凤凰涅槃式”的转型升级。2017年一期总投资4.5亿元、总用地60亩，建有年产20-25万吨AAA级高强瓦楞原纸生产线一条，该企业压缩空气系统于2019年建设完成并投入使用。企业现场空压房1个，共有3台螺杆空压机，常用设备2～3台，根据生产用气量波动，用气压力需求0.71～0.76MPa。
系统配置有冷干机和吸干机，对空气的品质要求比较高；空压机没有单独电能表测量耗电量，单台空压机没有安装流量计测量流量。3台空压机参数如表1所示。
2、能效测试与分析
针对该企业压缩空气系统实际布置情况，在2024年1月25日00:00～2024年2月17日23:59期间开展空压站整体综合能效测试，综合能效即空压站单位时间内的总电耗与成品总气量比值，单位：kWh/m3。总电量数据采集了1个空压站房3台空压机用电量和预估了冷干机/吸干机的用电量进行汇总；总用气量数据采集了3路空压机出口的用气量进行计算汇总。
2.1用电量测试情况
测试周期内总用电量236310kWh，日均用电量9846kWh，其中不含冷干机、吸干机的用电量，测试周期内用电情况如表2所示。
2.2用气量测试情况
测试周期内总用气量2030629m3，日均用气量84609m3；用户用气工况波动较大，设备效率有差别，工频螺杆机存在放空现象。放空率随着工况变化，用气和用电量呈非线性关系，存在较大的调节空间（可通过增加变频、优化设备投入组合来缩小产气量的跨度，杜绝或降低放空工况）。测试周期内用气情况如表3所示。
2.3用气压力波动情况
测试周期内站房出口压力在0.71～0.78MPa范围内波动，用户站房输出端气压管理水平稳定可靠。测试周期内用气压力波动情况如图1所示。
2.4测试结果汇总
测试起止时间为2024年01月25日00时至2024年02月17日24时，测试周期共计576小时。在测试周期内相关测试结果如表4所示。
在年运行7920h、电费0.78元/度、平均用气量59.5m3/min、平均压力0.757bar综合条件下，各项费用估算如表5所示。
3、能效诊断与分析
根据以上测试结果，系统综合单耗较高，存在较大节能空间；部分空压机使用年限较高，存在性能衰退情况；用户用气没有规律，在用气量和设备产气量不一致的周期内，缺少有效的节能调节手段，导致长期存在放空现象，能源浪费严重。说明该企业压缩空气系统能效亟须改善。
通过能效诊断与分析发现，造成系统综合单耗较高的主要原因是大部分空压机组已运行超过5年，存在产气量衰减及能效下降情况，一般在8%-15%之间，并会呈逐年非线性降低趋势。这一趋势造成的直接后果就是用户使用成本的提高，主要体现在维修成本和电力成本及机组增加投入成本等4个方面：①5年以上的机组，大修及日常应急维修维修成本远远高于新机；②能效降低，造成工厂能耗增加，电费支出增加；③气量衰减，压缩空气不够用，不得不购置新的空压机，新增投入成本巨大；④老旧机组运行状况差、故障率高，造成生产用气不稳定，影响生产效率。
4、改进建议
针对测试中发现的问题，建议从以下5个方面入手，改进该企业空压站压缩空气系统运行状况：①配置新的集装箱气站，实现空压站智能化升级改造，实现数字化站房、智能化控制和整站节能，完成从单台设备节能到整站节能的升级改造，达成节能降耗的目标。②系统升级：采用埃尔利德基于用气规律变化的AI学习预测系统和基于空气流量平衡的控制算法达到系统的智慧运行。③流量组合：另外搭配备用空压机组的流量搭配满足用气工况波动的变化。④管网优化：采用全新的管道，通过优化降低压损，防止泄露。⑤排水系统：采用无损排水技术，减少压缩空气的浪费。
5、结语
节能是实现碳达峰碳中和目标的关键支撑，应充分发挥节能的源头管控作用，不断提升能效水平。因此，做好主要能源系统能效管理，对于挖掘能源系统的潜力点、提升系统的运行能效和降低系统的能耗具有非常重要的作用。
参考文献
[1]空压机系统实际运行效率评价方法分析[J].刘洋博;何兴灵;李晓翠.科技创新与生产力.2022(08).
[2]空压机的节能及运行维护[J].董建强;鲁绪弘.啤酒科技.2006(05).
[3]纸业公司空压机节能改造研究与应用[J].王化南;严祯荣;袁奕雯.科技创新导报.2013(31).
[4]纺织厂风冷有油空压机系统的设计[J].党世明,苟永福.棉纺织技术.2005(08).
[5]印染厂空压机系统的节能改造[J].卢其伦.印染.2012(14).
[6]空压机的变频节能控制[J].王博;郑伟;樊书敏.中国科技投资.2012(26).
[7]卷烟厂空压机的节能改造[J].付跃军.节能.2014(07).
[8]ACS4000空压机系统运行方式优化[J].郑培辉.造纸科学与技术.2013(01).
[9]SK19空压机参数设定及常见故障分析[J].陈益松.面粉通讯.2003(03).
[10]智能流量控制节能空压系统在纺织厂的应用[J].陈克炎;史华刚.棉纺织技术.2016(07).
作者简介
张谦（1989年生），男，河南南阳人，硕士研究生，工程师、技师，从事综合能源管理工作。
【压缩机网】引言
压缩空气是工业领域应用最广泛的动力源之一，因其清洁、安全等显著优点，已成为大多数造纸企业中不可或缺的能源形式，压缩空气能耗占全部电力消耗的10％～35％[1-10]。因此，关注压缩空气系统的能效并展开分析与诊断，挖掘其节能潜力，对提升造纸企业的整体能效、降低造纸企业的整体能耗有较大的意义。
1、项目背景
某造纸企业坐落于浙江省某工业园区，2014年开始积极响应国家关于造纸行业绿色环保、低碳循环及规模化要求，开展“凤凰涅槃式”的转型升级。2017年一期总投资4.5亿元、总用地60亩，建有年产20-25万吨AAA级高强瓦楞原纸生产线一条，该企业压缩空气系统于2019年建设完成并投入使用。企业现场空压房1个，共有3台螺杆空压机，常用设备2～3台，根据生产用气量波动，用气压力需求0.71～0.76MPa。
系统配置有冷干机和吸干机，对空气的品质要求比较高；空压机没有单独电能表测量耗电量，单台空压机没有安装流量计测量流量。3台空压机参数如表1所示。
2、能效测试与分析
针对该企业压缩空气系统实际布置情况，在2024年1月25日00:00～2024年2月17日23:59期间开展空压站整体综合能效测试，综合能效即空压站单位时间内的总电耗与成品总气量比值，单位：kWh/m3。总电量数据采集了1个空压站房3台空压机用电量和预估了冷干机/吸干机的用电量进行汇总；总用气量数据采集了3路空压机出口的用气量进行计算汇总。
2.1用电量测试情况
测试周期内总用电量236310kWh，日均用电量9846kWh，其中不含冷干机、吸干机的用电量，测试周期内用电情况如表2所示。
2.2用气量测试情况
测试周期内总用气量2030629m3，日均用气量84609m3；用户用气工况波动较大，设备效率有差别，工频螺杆机存在放空现象。放空率随着工况变化，用气和用电量呈非线性关系，存在较大的调节空间（可通过增加变频、优化设备投入组合来缩小产气量的跨度，杜绝或降低放空工况）。测试周期内用气情况如表3所示。
2.3用气压力波动情况
测试周期内站房出口压力在0.71～0.78MPa范围内波动，用户站房输出端气压管理水平稳定可靠。测试周期内用气压力波动情况如图1所示。
2.4测试结果汇总
测试起止时间为2024年01月25日00时至2024年02月17日24时，测试周期共计576小时。在测试周期内相关测试结果如表4所示。
在年运行7920h、电费0.78元/度、平均用气量59.5m3/min、平均压力0.757bar综合条件下，各项费用估算如表5所示。
3、能效诊断与分析
根据以上测试结果，系统综合单耗较高，存在较大节能空间；部分空压机使用年限较高，存在性能衰退情况；用户用气没有规律，在用气量和设备产气量不一致的周期内，缺少有效的节能调节手段，导致长期存在放空现象，能源浪费严重。说明该企业压缩空气系统能效亟须改善。
通过能效诊断与分析发现，造成系统综合单耗较高的主要原因是大部分空压机组已运行超过5年，存在产气量衰减及能效下降情况，一般在8%-15%之间，并会呈逐年非线性降低趋势。这一趋势造成的直接后果就是用户使用成本的提高，主要体现在维修成本和电力成本及机组增加投入成本等4个方面：①5年以上的机组，大修及日常应急维修维修成本远远高于新机；②能效降低，造成工厂能耗增加，电费支出增加；③气量衰减，压缩空气不够用，不得不购置新的空压机，新增投入成本巨大；④老旧机组运行状况差、故障率高，造成生产用气不稳定，影响生产效率。
4、改进建议
针对测试中发现的问题，建议从以下5个方面入手，改进该企业空压站压缩空气系统运行状况：①配置新的集装箱气站，实现空压站智能化升级改造，实现数字化站房、智能化控制和整站节能，完成从单台设备节能到整站节能的升级改造，达成节能降耗的目标。②系统升级：采用埃尔利德基于用气规律变化的AI学习预测系统和基于空气流量平衡的控制算法达到系统的智慧运行。③流量组合：另外搭配备用空压机组的流量搭配满足用气工况波动的变化。④管网优化：采用全新的管道，通过优化降低压损，防止泄露。⑤排水系统：采用无损排水技术，减少压缩空气的浪费。
5、结语
节能是实现碳达峰碳中和目标的关键支撑，应充分发挥节能的源头管控作用，不断提升能效水平。因此，做好主要能源系统能效管理，对于挖掘能源系统的潜力点、提升系统的运行能效和降低系统的能耗具有非常重要的作用。
参考文献
[1]空压机系统实际运行效率评价方法分析[J].刘洋博;何兴灵;李晓翠.科技创新与生产力.2022(08).
[2]空压机的节能及运行维护[J].董建强;鲁绪弘.啤酒科技.2006(05).
[3]纸业公司空压机节能改造研究与应用[J].王化南;严祯荣;袁奕雯.科技创新导报.2013(31).
[4]纺织厂风冷有油空压机系统的设计[J].党世明,苟永福.棉纺织技术.2005(08).
[5]印染厂空压机系统的节能改造[J].卢其伦.印染.2012(14).
[6]空压机的变频节能控制[J].王博;郑伟;樊书敏.中国科技投资.2012(26).
[7]卷烟厂空压机的节能改造[J].付跃军.节能.2014(07).
[8]ACS4000空压机系统运行方式优化[J].郑培辉.造纸科学与技术.2013(01).
[9]SK19空压机参数设定及常见故障分析[J].陈益松.面粉通讯.2003(03).
[10]智能流量控制节能空压系统在纺织厂的应用[J].陈克炎;史华刚.棉纺织技术.2016(07).
作者简介
张谦（1989年生），男，河南南阳人，硕士研究生，工程师、技师，从事综合能源管理工作。
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