【壓縮機網(wǎng)】“雙碳”是當(dāng)今社會最大的經(jīng)濟、科技趨勢之一，在此背景下，在工業(yè)生產(chǎn)中平均占工業(yè)設(shè)施用電量15%，有些工廠甚至高達45%的壓縮空氣系統(tǒng)將不可避免地成為節(jié)能降耗的主要對象。而以10年為單位進行觀察，電力費用可以占壓縮空氣系統(tǒng)總成本的75%以上。此外，我國大部分工業(yè)企業(yè)對壓縮空氣能耗重要性認(rèn)識不足，節(jié)能意識淡薄，也在一定程度上加劇了用戶電力成本的增加。

　　由于壓縮空氣系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及到的環(huán)節(jié)較多，因此影響壓縮空氣系統(tǒng)能耗的因素非常多，其中比較重要的包括設(shè)備因素、安裝因素、使用因素等等。

　　通過監(jiān)測壓縮空氣的使用、識別壓縮空氣低效運行和泄漏浪費，以及投資新的高效空壓系統(tǒng)設(shè)備，是企業(yè)通過減少電力消耗的方式來提升工廠效率的重要途徑。

　　以目前國內(nèi)的壓縮空氣系統(tǒng)能效水平來看，平均節(jié)能率達到20%-30%并不難。可采取的節(jié)能手段包括最初選擇高效的空氣壓縮機類型、保持合理的使用壓力、合理正確的設(shè)備安裝、余熱利用以及持續(xù)的高效運行和良好的維護。當(dāng)然，最為重要的是采用簡單經(jīng)濟的措施將系統(tǒng)泄漏率保持在最低水平。

　　壓縮空氣泄漏幾乎是工廠里最常見的一種能源浪費形式。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，壓縮空氣的泄漏量平均占整個壓縮空氣量的20%-30%。這些泄漏產(chǎn)生的主要原因是管理不善，并隨著年限的增加泄漏量會越來越大，如管道被腐蝕而破損泄漏、管件連接處松動、使用不當(dāng)、用氣設(shè)備和設(shè)施的泄漏。另外，根據(jù)美國能源部（DOE）相關(guān)調(diào)查結(jié)果和行業(yè)粗略統(tǒng)計顯示，每個系統(tǒng)都有泄漏現(xiàn)象存在，近60%的工廠對于空氣系統(tǒng)中的泄漏未采取任何措施。

　　由于壓縮空氣是由空壓機做功而壓縮出來，空壓機又由電機驅(qū)動，所以壓縮空氣的泄漏就間接意味著電能的浪費。定量壓縮空氣泄漏是一件比較復(fù)雜的工作，在不同的壓力下，不同尺寸的泄漏孔徑有差異極大的空氣泄漏量。因此，為空壓系統(tǒng)安裝相應(yīng)的監(jiān)控裝置尤為重要。這不僅僅因為其能監(jiān)測系統(tǒng)流量、壓力，對于壓縮系統(tǒng)和管道正確布局等也有指導(dǎo)作用，可以避免空壓機超時工作并避免不必要地能源消耗。

　　空壓系統(tǒng)監(jiān)測裝置可以使用傳統(tǒng)的模擬式傳感器，也可以采用無線傳感器。除了需要確定適用的傳感器樣式之外，還應(yīng)關(guān)注傳感器可收集的數(shù)據(jù)類別，包括壓力、濕度、溫度和流量等，用以創(chuàng)建空壓系統(tǒng)的完整狀態(tài)。

　　近年來，工業(yè)設(shè)備數(shù)字化、智能化急劇發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)深入空壓機行業(yè)。相應(yīng)的，一些專為壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控而設(shè)計的無線傳感器也應(yīng)運而生，它們不僅可以提供最為基礎(chǔ)的測量功能，還可以向基于云的監(jiān)控平臺提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并隨時訪問實時數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)配合智能分析，可以為用戶和設(shè)備提供最為專業(yè)的運行建議。 

　　監(jiān)測設(shè)備安裝在空壓系統(tǒng)的不同位置，會采集到不同的數(shù)據(jù)，做出不同的判斷。但只有合適的位置才能得出最真實的運行數(shù)據(jù)，因此建議由專業(yè)人士來確定需要哪些傳感器以及需要將它們放置在哪個位置。

　　如果不對現(xiàn)場進行測量，沒有數(shù)據(jù)模型，就很難發(fā)現(xiàn)問題所在。運用大數(shù)據(jù)手段對空壓系統(tǒng)進行信息化、綠色化改造，提升能源利用效率的前提是有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來源，而空壓系統(tǒng)監(jiān)測裝置就是數(shù)據(jù)的提供者，同時為系統(tǒng)能效提升提供支撐。其主要作用包括：

　　1.監(jiān)控和測量系統(tǒng)壓力

　　一套低效的壓縮空氣系統(tǒng)每年造成數(shù)萬甚至數(shù)十、上百萬元能源浪費的現(xiàn)象，我們已司空見慣。這些低效率通常是由這些原因造成，包括：

　　·管道尺寸不合適

　　·管道內(nèi)部銹蝕

　　·彎角尤其是直角拐彎太多

　　·壓縮機選型不準(zhǔn)

　　·缺乏壓縮空氣臨時存儲裝置

　　空氣泄漏通常是壓縮空氣系統(tǒng)中能量損失的主要來源。例如，14.5 psi的壓降會消耗10%的額外能量來補充壓力。此外，每產(chǎn)生2 psi的壓縮空氣相當(dāng)于系統(tǒng)總能源成本增加1%。

　　以上問題中的任何一個都會導(dǎo)致空壓機超時工作，從而縮短其預(yù)期壽命，這就顯示出安裝空壓系統(tǒng)監(jiān)控裝置的必要性。比如，在關(guān)鍵位置放置傳感器能夠獲取整個壓縮空氣系統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)：壓縮機站、使用點和分配管道可以識別系統(tǒng)中是否存在上述問題以及在何處存在這些問題。如果不通過監(jiān)控裝置收集這些地方的壓力數(shù)據(jù)，就無法繪制壓力曲線來識別壓降區(qū)域。

　　2.通過濕度監(jiān)測含水量

　　我們知道，空氣經(jīng)過空壓機壓縮時，動力能轉(zhuǎn)換為勢能，溫度升高。當(dāng)排出空氣時，氣壓變小，溫度降低，壓縮空氣中一部分水蒸氣液化。壓縮空氣中含水造成的危害主要表現(xiàn)在：在氣動設(shè)備上冷凝水會將潤滑油帶走，造成設(shè)備效率降低甚至損壞。冷凝水還會加速管路中閥門的磨損，造成氣動控制設(shè)備失靈或誤操作，導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，從而導(dǎo)致返工和報廢；使管路和設(shè)備發(fā)生銹蝕，若在管路的低點發(fā)生積水凍結(jié)，管路還有爆裂危險。在某些應(yīng)用中，過多的水分還會滋生有害細(xì)菌，從而污染成品。

　　濕度傳感器可以防止以上問題的出現(xiàn)。比如，當(dāng)壓縮空氣系統(tǒng)中的濕度過高，表明干燥機、冷凝水去除系統(tǒng)可能存在問題，這時候就需要仔細(xì)排查汽水分離器、儲氣罐、干燥機吸附劑等部位。

　　3.重視流量傳感器

　　壓縮空氣系統(tǒng)效率低下的一個常見原因是管路堵塞。傳統(tǒng)壓縮空氣管道內(nèi)壁比較毛躁，隨著時間的流逝腐蝕的程度會越來越嚴(yán)重，內(nèi)徑變小，壓力降變大，從而限制空氣的流動。管道尺寸過小也會導(dǎo)致效率低下，在很多情況下，設(shè)計管道尺寸時只適合最初的用氣需求，但隨著用氣端對空氣需求的增長，管道就會因尺寸過小而無法達到用氣需求。

　　管道泄漏之所以非常普遍，一種原因是管道壁常年腐蝕，加之空氣帶壓，導(dǎo)致管道產(chǎn)生泄漏；另一種原因是由于錯誤的連接方式，或者管道振動、管道懸空等原因?qū)е挛锢硇該p壞，從而造成管道泄漏。管道泄漏的重要性如上文所述，不可不重視。

　　將流量傳感器安置在壓縮空氣系統(tǒng)中的合適位置，有利于準(zhǔn)確識別潛在的泄漏、壓縮空氣的不當(dāng)使用，以及整個系統(tǒng)和單獨用氣端的需求。

　　監(jiān)測系統(tǒng)泄漏的最佳方法是在下游無用氣需求期間，測量為保系統(tǒng)壓力而需要的壓縮空氣量。所需氣量越大，說明系統(tǒng)中存在的泄漏越多，問題越嚴(yán)重。

　　4.助力實現(xiàn)合理的系統(tǒng)布局

　　收集壓縮空氣系統(tǒng)的壓力、濕度和流量數(shù)據(jù)后，可以對新系統(tǒng)布局進行分析和重新設(shè)計。最終目的是減少壓降、增加流量并提供更高的空氣質(zhì)量。

　　一套設(shè)計合理、維護及時和能效較高的壓縮空氣系統(tǒng)，每年節(jié)省數(shù)萬元并不難。它還能夠通過提高壓縮空氣供應(yīng)的可靠性和系統(tǒng)的安全性，來最大限度地降低生產(chǎn)損失的風(fēng)險。

　　合理的壓縮空氣系統(tǒng)管路設(shè)計，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)以下幾種情況：

　　·彎頭太多

　　·氣流突然變化

　　·管道過長

　　·未使用的壓縮空氣管道，沒有隔離部分太長

　　·管道直徑過大或過小

　　彎頭的形狀會導(dǎo)致空氣突然改變方向，角度過小會讓壓縮空氣失去流動動力。避免使用太多彎頭的一種有效方法就是使用彎曲管道，某些類型的管道可以使用彎管器進行彎曲。

　　適當(dāng)?shù)闹问枪艿啦季衷O(shè)計中的另一個關(guān)鍵因素。如果支撐不當(dāng)，過長的管道會隨著時間的推移因重力作用而下垂。當(dāng)下垂到一定程度時，會影響管道中壓縮空氣的流量。減少管道的下垂還可以消除多余的水分在管道中積聚并導(dǎo)致的腐蝕和堵塞。某些管道中使用的高級鋁合金管具有較強的耐腐蝕性。

　　小結(jié)

　　數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑，數(shù)字化的核心是“降本、提質(zhì)、增效”，而在壓縮空氣領(lǐng)域，其實現(xiàn)的依據(jù)就是測量與監(jiān)控工具。在空壓系統(tǒng)節(jié)能改造、節(jié)能型空壓機置換和余熱余壓利用等方興未艾的當(dāng)下，這些重點增利業(yè)務(wù)順利開展的基礎(chǔ)就是準(zhǔn)確、客觀的測量與監(jiān)控，因此，對于壓縮機行業(yè)而言，除開日常重點關(guān)照的整機能效、細(xì)分應(yīng)用、壓縮型式、驅(qū)動方式等方面，對于輔助設(shè)備與作用——壓縮空氣計量與監(jiān)控，給予適當(dāng)?shù)年P(guān)注，十分有必要，希望能引起行業(yè)相應(yīng)的重視。

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