空压机节能技术离心空压机节电王在制药企业的应用
【案例研究目的】
离心压缩机(当压缩对象为空气时称为离心空压机),是大规模工业生产中使用的核心动力设备,承担着主要的供气任务,其容量较大、能耗水平高。由于其能耗占比很高,离心压缩机的节能具有重要的现实意义。
离心压缩机具有运行平稳、流量大、设计效率较高等优点,但也存在着流量调节较为困难、容易发生喘振的缺点。离心压缩机常用的三种流量调节方式为:
1、调节转速。通过调节转速,使得离心压缩机的输出流量改变,进而调节管网气压。其优点为:
(1)不引入阻力损耗。通过转速的降低,叶轮做功呈现自然下降,流量和输出压力呈现下降趋势,不需要引入阻力环节,就能对流量进行调节。由于没有阻力环节,不会因为阻力而损失能量。
(2)压缩过程中的损耗有所降低。通过转速的降低,叶轮与空气的相对运动速度减缓,摩擦等损耗有下降趋势,体现在压缩过程中的产热量下降,损耗降低能够节省压缩时的功耗。
调节转速是离心压缩机节能的一种有效的调节方式,由于不引起阻力损耗、降低压缩损耗的作用,是最省功的调节方式,在蒸汽透平压缩机中使用广泛,具有很多的应用实践,因此,节能系统应优先选用调节转速的方式。但是,对于电机拖动的离心压缩机,其转速是基本固定的,很难采用简单的方式进行调速,通常的变频调速又容易引起压缩机发生喘振,因此,应选择先进的、成熟的技术进行相应的转速调节。在本案例中,该问题获得了圆满解决,将进行重点叙述。
2、调节阀门。调节阀门是离心压缩机的一种简单的调节方式,通过阀门的调节,开度减小,在阀门两侧形成压力差,将系统的有效输出压力减少,气体流动受限,从而使得流量减少,系统运行在所需的平衡点上。阀门分为进气阀门和排气阀门,分别具有不同的作用:
(1)进气阀的阻碍作用,降低了实际的进气压力,形成了一定的真空度,进入的气体变得相对稀薄,使得流量下降。同时,进气阀也会提高进气温度。
(2)排气阀的阻碍作用,提高了实际输出压力,使得压缩机向压力增大、流量减小的工作点移动,限制了流量。
综上,阀门的作用概括起来就是,通过引入流动阻力,使得流量降低,从而满足工艺的要求,会造成能量的损失。事实上,离心压缩机节能主要是发掘阀门损失的能量,并尽量减少压缩过程中的附加能耗,使得排气温度下降、压缩功下降,实现较好效果。
3、调节导叶。导叶调节是离心压缩机的一种调节方式,是通过诱导气体沿着具有倾角的导流叶片流动,使气体预旋,从而降低气体与旋转叶轮之间的相对速度,做功减少,压缩程度减轻,流量减少。导叶调节的效果和能量损失介于速度调节和蝶阀调节之间。
综上所述,离心压缩机节能的核心原理是,采用更优越的“转速调节”代替“阀门调节”,降低压缩功,减少热量产生,增大排气量,提高压缩效率。实现这个原理的关键在于,采用合理的硬件、软件设计,使得电机拖动的离心压缩机的转速调节成为可能,主要在于避免两个严重的隐患:喘振和叶片疲劳。本案例基于长期的现场研究,精心研制了一套硬件和软件系统,对传统的高压变频调速系统进行了改进,采用特有的专家控制算法,并配置一套综合控制操作台,对压缩机和管网进行统一管理,实现了离心压缩机的稳定的速度调节模式,从调节方法上进行改进,避免阀门的能量损耗,同时降低气体温度,实现节能。而且,降低温度的同时也会有助于减低压缩功耗,因此,节能效果出现叠加,获得了显著的节能效果。
通过本案例的研究,我们就离心压缩机的节能研究进行一个小结,向工业领域介绍这项可靠并且效果显著的节能技术,以期获得广泛的推广,为广大用户带来福音。
【案例应用单位】
山东某生物工程有限公司。
【项目投资】
项目总投资480万元。
【节能效果】
实施前耗电为2600万kWh/a,实施后耗电为2028万kWh/a,节约572万kWh/a,节能率22%,年产生节能效益203万元。
【投资回收期】
静态投资回收期为2.4年。
【适用对象】
本案例可复制的对象为大型离心压缩机,包括:空压机、合成气压缩机、天然气压缩机等,要求是电机拖动的。适用的行业有:生物制药、半导体、纺织、汽车、化工等,本技术是针对大型设备开发的,对于大型的、依靠阀门进行调节的压缩机具有优势。
【案例应用节能技术情况】
对于本案例,我们采用空压机节电王,提高空压机效率,实现节能目标。