空壓機節(jié)能設(shè)備的核心原理是什么？

社會背景

節(jié)能減排是利國利民的大事，作為我國長期發(fā)展規(guī)劃中的一項重要任務(wù)，今后中國的建設(shè)將從資源開發(fā)型建設(shè)向資源節(jié)約環(huán)境和諧建設(shè)轉(zhuǎn)變。中國將把大幅度降低能源消耗強度、二氧化碳排放強度和主要污染物的排放總量作為重要的約束性指標，并將采取措施力促節(jié)能減排。

應(yīng)用背景

在工業(yè)領(lǐng)域采用的諸多能源形式中，電力是最普及的能源；其次，壓縮空氣是僅次于電力的普及能源，在工業(yè)界的使用量十分可觀，其總量占能源的15%左右。由于壓縮空氣的廣泛、大量應(yīng)用，與日俱增的空氣壓縮機在制造大量的壓縮空氣的同時，本身正在消耗海量的能源。通常，空壓機的工作模式可以分為往復(fù)式、螺桿式、離心式等，雖各有千秋，但從輸入的能源到壓縮空氣含有的能源之間的平均轉(zhuǎn)化率僅在10~20%徘徊，其余大部分能源多以低品味熱能的方式耗散。以最普遍的7bar壓縮空氣系統(tǒng)為例，每生產(chǎn)100m³/min的壓縮空氣大約需要500kW~600kW的能源支持。

在大工業(yè)的背景下，各類空壓機，直至數(shù)百千瓦、數(shù)兆瓦的空壓機，正在消耗龐大的能源，如何提高效率，使其能耗水平相對下降，確實是業(yè)者不斷深思的課題。我公司有專門的空壓機節(jié)能事業(yè)部，根據(jù)多年的節(jié)能實踐，不斷積累了空壓機節(jié)能的一系列技術(shù)、方案和手段，我們的拳頭產(chǎn)品-空壓機專用節(jié)能設(shè)備也日臻完善。

改進方案

由于空壓機本身的局限，對能源的使用情況仍然可以進一步提高，現(xiàn)場的空壓機存在以下可以改進的地方：

空壓機的空氣溫升明顯，排氣溫度可達到90℃~100℃，這意味著大部分的機械能最終轉(zhuǎn)變?yōu)閺U熱而被排放掉了，參考螺桿式空壓機的效率，一般只能達到20%左右，因此整體效率亟待提高。

理由是：空壓機在運行時，額外的溫升將使正在壓縮的氣體因為受熱而膨脹，帶來短時的額外壓強，而冷卻后卻消失，這種短時的額外壓強將形成額外的反作用力，帶來毫無意義的額外的功耗。改善這種現(xiàn)狀的途徑在于提高壓縮效率，在工藝條件無法改變的前提下，采用節(jié)能設(shè)備---空壓機節(jié)電王進行節(jié)能，節(jié)約使用成本，并減少空壓機的故障概率。空壓機節(jié)電王的主要原理在于不斷核算使用中的代價---耗電量，并且尋找到最節(jié)能的壓縮比，使空壓機總是在最節(jié)能的狀態(tài)下運行，實現(xiàn)空壓機節(jié)能。

產(chǎn)品介紹

北京時代科儀新能源科技有限公司的空壓機節(jié)電王其實質(zhì)是一個空壓機效率最優(yōu)化系統(tǒng)，能夠?qū)⒖諌簷C總是穩(wěn)定在達到或者優(yōu)于設(shè)計效率的條件下工作，從而節(jié)能降耗。并且由于自動實現(xiàn)與轉(zhuǎn)速匹配的同步供油，空壓機的潤滑不受影響，由于工作溫度的適當下降，潤滑效率可以保證在合理的區(qū)間。

核心原理

根據(jù)氣體的熱力學(xué)定律，在空氣被壓縮的過程中，“恒溫壓縮”比“絕熱壓縮”所需做的功更少。為了使空壓機更加節(jié)能，一方面應(yīng)該使空壓機盡可能接近恒溫壓縮過程，即空氣在被壓縮的過程中要充分散熱，因此壓縮曲線應(yīng)該取得低一些。但是另一方面，如果曲線過低，為了滿足供氣量，空壓機的運轉(zhuǎn)時間就會加長，此時空壓機電動機的自耗以及機械部件的怠速損耗等所占的比重就會增大，造成空壓機的效率反而降低。

綜上，在保證空壓機的供氣量的前提下，對于某臺空壓機，必然存在一條最佳壓縮曲線，這個曲線不是最高也不是最低，而是介于兩者之間的某個值，使空壓機具有最小的單位功耗的最佳曲線。為此，本項目節(jié)能產(chǎn)品采用“動態(tài)規(guī)劃法”，設(shè)計了能夠?qū)崟r采集空壓機運行參數(shù)的主控計算機，編寫了控制軟件，在應(yīng)用過程中能隨時求解出最佳曲線（稱最優(yōu)曲線），空壓機按照這個最佳曲線運行，保證空壓機在最低功耗的狀態(tài)下運行，從而實現(xiàn)空壓機節(jié)能，最優(yōu)曲線通過動態(tài)規(guī)劃法進行實現(xiàn)，此為本項目節(jié)能產(chǎn)品的核心工作原理。[注：專利技術(shù)]