压缩空气系统能源管理方案

--提升系统性能节省能源开支--

压缩空气系统在工业供能系统中算是比较复杂的一种，而且这套系统会随着工厂的发展而自增长。通过设计有效的KPI值来监视系统运行，操作员、现场督察以及管理层可以随时知晓系统状况从而能够进行有效的能源管理。由于一套压缩空气系统生命周期中85%的支出都是在能源上面，因此在仪表和能源监测系统上的投入能够带来显而易见的收益。

挑战

为了提高压缩空气系统的性能，我们需要对压缩空气的供应端和使用端进行系统性的分析。当然，这也是使用能源管理概念来进行任何节能降本活动的先决条件。

解决方案

设计正确的KPI(关键绩效参数）可以帮助我们正确地评估以下情形：

• 压缩机效率

• 系统平衡和泄漏监测

• 单位能耗

正确的KPI是能源管理和成本降低的前提条件。我们的能源和数据管理设备(无纸记录仪）采集、储存并且显示计算KPI所需的所有相关能源数据。

1. 压缩机效率

通常，我们使用单位气体电耗(kWh/Nm3)来衡量压缩机的性能。而以这个为基础又可以：

• 对压缩机做标杆对照来优化他们的使用

• 优化压缩空气系统的控制和负载情况

• 评估系统性能的提升幅度。

除了计算压缩机的效率，监测压缩机的用电情况还可以看出压缩机组负载运行/待机的时间状况，从中分析电能使用去向。

当然，还有一个对于压缩机组和系统性能有重要意义的参数，那就是压力！

注意：减少压缩机出口压力1bar就可以节能至少10%！

在压缩空气系统的不同地点对压缩空气进行压力测量可以用来：

• 发现过滤器中滤网的堵塞程度然后找到更换滤网的最佳时间点。（可以防止管路压力损失，降低能耗）。

• 对压缩机、干燥机等设备进行监视，必要时触发服务需求警报。

• 以效率对系统设计展开分析。（升级改造前后等情形）

• 指出系统哪部分存在损坏以及系统的整体状况。

2. 系统平衡和泄漏

从工业统计来说，工厂产生的压缩空气有20-30%是被泄漏的。

如果对压缩空气系统的维护保养工作足够重视，那么泄漏率可以降到10%，因此，我们希望通过在压缩空气系统的各个地方加入空气流量测量点来“ 实时” 监测压缩空气的泄漏，成为压缩空气系统平衡：

• 探测和修理损坏的设备和泄漏点。

• 避免生产损失。（管路压力损失会导致生产设备运行效率降低，从而影响产品质量）。

• 减少压缩机组的工作运行时间来延长压缩机组的使用寿命。

• 减少维护保养的工作，同时减少故障停机次数。

• 避免增加不必要的压缩机容量。

3. 压缩空气的使用

将用能状况分解到各个区域和工艺段是能源管理体系（比如ISO 50001)的一个关键部分，也是能源账单透明化的一个重要步骤。

单位产品或者每立方米产品所消耗的压缩空气量对于分析系统效率是有重要意义的，同时对于提高/优化生产工艺有不可替代的帮助。

并且，压缩空气的使用情况数据也是产品碳足迹的一个重要衡量参数。

余热回收

在加热系统中，要想在能效上取得重大提高，可以通过抓住并利用废弃的热量来达到，余热可以用来预热原料、空气，甚至可以用来制造蒸汽。测算的余热回收率值(气体/气体，气体/水)可以用来监测余热回收设备的运行状况以及回收的热量。这样，加热系统能量损失最大的一部分就被降到最低了。

数据管理器

能源和数据管理设备无纸记录仪）可以采集、储存并且可视化监视压缩空气系统所需的所有相关能源数据。另外，我们的现场数据管理软件(Energo)可以非常直观地将能源数据处理成非常有意义的格式，甚至简单的报表。

系统性能和趋势:

• 压缩机效率

• 泄漏损失

• 带报警的过滤器监视

• 单位能耗

• 余热回收率

• 空气干燥器的成本和效率

获益

监测压缩空气系统的性能可以带来以下帮助：

• 通过设计面向能源过程应用的关键绩效参数值来评估压缩空气系统

• 通过以下途径节能最高可至30%:

- 监视系统性能

- 平衡压缩空气系统

- 及早发现泄漏

- 在正确时间点进行维护保养操作

• 量化和利用余热

投资回收期计算示例

工况:

• 一台75kW的空气压缩机

• 运行时间： 4000小时/年

• 4 个使用单元（ 4 条分管）

能量损失来源：

• 降工业统计平均压缩空气系统泄漏率为20% (通过“ 实时” 泄漏监测可以将泄漏率降低到15%)

• 由于“ 无功” 消耗导致的压缩空气浪费，比如：在非工作时间或者周末的压缩空气系统运行 (可以完全消除这类损失，从而节能5%)

• 由于空气过滤器堵塞造成的管路压力降低而导致的能源损失(通过监测发现最佳时间点来更换过滤器滤网可以节能5%)

投资回收期：

压缩机效率和泄漏实时监测以及过滤器监视需要的设备投资成本：68,500 元

电费成本：0.8元/kWh

节能量：15%*（75kW*4,000小时/年）=45,000kWh

节约开支：

45,000kWh*0.8元/kWh=36,000元/年

68,500元/36000元=1.9年

投资回收期

需要1年11个月