【壓縮機網】一、概況介紹
我公司現有生產規模為16.5萬錠，共有清梳聯設備8臺套，精梳機52臺，全自動絡筒機55臺，主要產品為高檔精梳棉紗、混紡紗等。空壓站配備有兩臺產氣量為28.4m3/min的濕式螺桿空壓機和一臺產氣量為20m3/min的濕式螺桿空壓機。根據我公司2008-2016年空壓機用電量情況來看，空壓機的用電量由2008年的107萬kWh/年增加到2016年的346萬kWh/年，增加了2倍多。針對該情況我們就空壓機的運行效率、車間機臺用氣情況以及生產品種變化情況進行了分析，以求找出增加的原因，制定節電措施，減少空壓機能耗。
二、原因分析
1.2008年下半年生產規模擴大，增加清梳聯設備1臺套，絡筒機5臺。
2.有22臺絡筒機從2009年開始至2016年由機械捻改為了氣動捻接。
3.2008年以前品種主要品種以高支為主，2010年以后隨著市場的變化，逐步增加了低支品種，尤其是近幾年來，低支品種所占品種比例較大，且化纖品種的比例不斷加大。
4.隨著時間的推移，空壓機效率有所降低，絡筒等用氣設備的漏氣現象頻繁發生。
三、有關參數及計算
1.現有絡簡機關于壓縮空氣耗氣量參數：(1)退捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數量2個，孔徑為2mm。(2)加捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數量2個，孔徑為1.5mm。
2.單錠耗氣量計算：
(1)退捻用壓縮空氣量
Q=F*V=0.785*0.002*2*12*1000=7.54升/秒
其中：F為孔徑截面積，V=壓縮空氣流速，查有關資料得出在壓力為0.6MPa時，空氣的流速為10~15米/秒，取V=12米/秒。
(2)加捻用壓縮空氣量：
Q=F*V=0.785*0.015*0.015*2*12米1000=4.24升/秒。
(3)經實際觀察，退捻和加捻一次的時間均約為1秒，因此，接一個頭的用氣量為7.54+4.24=11.78升/秒。
3.單臺絡筒機的耗氣量計算：
按現有紗支T=30Nm，管紗重量P=55g，絡紗速度V=1200m/min，單錠數n=60，管紗效率R=1，絡紗效率E=70%，意外排出的管紗：Y=2%，由于損耗或機器使用年限較長增加耗氣量系數按K=1.3計算，X=[60*1200*0.7 /(30*55)]*(1+2%)=31.16，耗氣量Q=［60*31.16* （1+1）*11.78*1.3/60=954.4升/分鐘。
從以上計算中可以看出，壓縮空氣的耗氣量多少與紗支數、管紗重量，絡紗速度以及絡紗效率與設備的使用年限有著密切的關系。當紗支數高、管紗重量大時，耗氣量是相對較少;當絡紗速度高效率高時耗氣量相對較大。
4.空壓機用電量逐年增加的計算：
(1)增加22臺氣動捻接后增加用氣量：22*954.4/1000=21立方米/分鐘;按空壓機的裝機參數額定產氣量為28.4立方米/分鐘，額定功率160kW計算，每立方米壓縮空氣的額定能耗為5.634kW/分鐘，22臺絡筒機的增加耗電量為：21*5.634=118.314kW，按2016年1053個開班計算，增加用電量約：118.314*1053*8/1000=100萬度。
(2)因為紗支的變化增加的用氣量：
按原有紗支T=60Nm，管紗重量P=70g，絡紗速度按V=1300m/min，單錠數n=60，管紗效率R=1，絡紗效率E=85%，意外排出的管紗：Y=2%。由于損耗或機器使用年限較長增加耗氣量系數按K=1.1計算：
X=[60*1300*0.85/(60*70)]*(1+2%)=16.1
耗氣量Q=[60*16.1*(1+1)*11.78*1.1/60 =417.25升/分鐘
33臺絡筒的耗氣量增加了約(954.4-417.25)*33/1000=17.73立方米/分鐘，按每立方米壓縮空氣的額定單耗為5.634kW/分鐘計算，增加用電量約17.73*5.63*1053*8/1000=84.07萬度。
(3)隨著空壓機設備使用年限的增加，產氣效率亦有所下降，根據2016年5月份加裝空氣流量表計量數據來看，2號空壓機效率下降較為明顯，僅為75%左右，按額定單耗5.634K/分鐘計算，增加用電量約28.4*(1-75%)*5.634*1053*8/10000 =33.7萬度。
(4)以上三項增加的用電量：100+84.07+33.7 =217.77萬度
從以上數據來看，該三方面的因素是空壓機用電量逐年增加的主要原因。
四、結論及措施
要想降低空壓機的用電量，只有從兩方面下手，第一是減少壓縮空氣的使用量。由于品種結構和設備捻接結構的調整是公司的戰略需要，與節約用氣相比顯然完成產量更重要，只能從減少漏氣，提高壓縮空氣的使用效率上下功夫，因此，要求車間保證設備完好；第二是提高空壓機的產氣效率，降低空壓機的自身耗電量。所以，提高空壓機的效率是當前空壓機節約用電的有效途徑和措施。
已經運行了十多年的現有空壓機要想提高產氣效率就要對設備進行大的投入，例如更換轉子等。但對于正常生產的企業來說，如果對空壓機進行停機大修在時間上往往是不允許的。以我公司為例，我公司的2號空壓機產氣量在28.4m3/min，效率在72-75％之間；通過與空壓機廠商技術人員的現場分析判斷，認為2號空壓機效率降低的主要原因是主機的軸承出現了損傷，造成轉子嚙合縫隙變大，壓縮效率降低。要想解決該問題，需把設備運回工廠進行拆裝大修，時間約需10-15個工作日、費用約需20萬元左右，這種大修方式對目前的生產情況來看顯然是不切實際的，會嚴重影響車間生產。另外，現有的空壓機已經使用了13年之多，合金鋁材質的油冷卻器也頻頻出現故障，維修費用近五年由22萬元/年增加到了30萬元/年。
另外，如對空壓機進行更換，這就需進行固定資產投資，在目前公司經營成本較高的情況下亦不是理想之選。我們一直在摸索一種既能節約空壓機用電，又一次性投資不多，更重要的是不影響生產正常使用的模式，現在流行的合同能源管理模式正好滿足該項要求。合同能源管理公司負責提供滿足生產要求的空壓機，維護管理由能源公司人員負責，合同期內根據節約的電量按比例付費用，合同年限一般為5年，5年后設備歸使用單位。
每年按開機350天計算，年可節約空壓機用電量為：350天×24小時×92.26kWh=774984kWh。按照2016年全年空壓機耗電量346萬kWh計算，節電率為22.4%。按照合同雙方的獲益比例2：8分成計算，我公司每年可節約電費支出774984kWh*0.58元/kWh×20%=89898元。即在沒有任何設備投資的情況下，公司每年節約電費成本支出89898元。另外，因5年內設備周期維修由設備提供方負責，每年可節約維修機物料支出300000元左右；節約空壓機常日班維修工1人，維修人工費30000元/年，按此計算我公司年節約空壓機總體成本支出約420000元。因此，合同能源管理模式是空壓機節能的一種行之有效的途徑，值得大家借鑒。
但該模式僅限于螺桿空壓機，對于離心空壓機是否適合有待探討。
我公司現有生產規模為16.5萬錠，共有清梳聯設備8臺套，精梳機52臺，全自動絡筒機55臺，主要產品為高檔精梳棉紗、混紡紗等。空壓站配備有兩臺產氣量為28.4m3/min的濕式螺桿空壓機和一臺產氣量為20m3/min的濕式螺桿空壓機。根據我公司2008-2016年空壓機用電量情況來看，空壓機的用電量由2008年的107萬kWh/年增加到2016年的346萬kWh/年，增加了2倍多。針對該情況我們就空壓機的運行效率、車間機臺用氣情況以及生產品種變化情況進行了分析，以求找出增加的原因，制定節電措施，減少空壓機能耗。
二、原因分析
1.2008年下半年生產規模擴大，增加清梳聯設備1臺套，絡筒機5臺。
2.有22臺絡筒機從2009年開始至2016年由機械捻改為了氣動捻接。
3.2008年以前品種主要品種以高支為主，2010年以后隨著市場的變化，逐步增加了低支品種，尤其是近幾年來，低支品種所占品種比例較大，且化纖品種的比例不斷加大。
4.隨著時間的推移，空壓機效率有所降低，絡筒等用氣設備的漏氣現象頻繁發生。
三、有關參數及計算
1.現有絡簡機關于壓縮空氣耗氣量參數：(1)退捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數量2個，孔徑為2mm。(2)加捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數量2個，孔徑為1.5mm。
2.單錠耗氣量計算：
(1)退捻用壓縮空氣量
Q=F*V=0.785*0.002*2*12*1000=7.54升/秒
其中：F為孔徑截面積，V=壓縮空氣流速，查有關資料得出在壓力為0.6MPa時，空氣的流速為10~15米/秒，取V=12米/秒。
(2)加捻用壓縮空氣量：
Q=F*V=0.785*0.015*0.015*2*12米1000=4.24升/秒。
(3)經實際觀察，退捻和加捻一次的時間均約為1秒，因此，接一個頭的用氣量為7.54+4.24=11.78升/秒。
3.單臺絡筒機的耗氣量計算：
按現有紗支T=30Nm，管紗重量P=55g，絡紗速度V=1200m/min，單錠數n=60，管紗效率R=1，絡紗效率E=70%，意外排出的管紗：Y=2%，由于損耗或機器使用年限較長增加耗氣量系數按K=1.3計算，X=[60*1200*0.7 /(30*55)]*(1+2%)=31.16，耗氣量Q=［60*31.16* （1+1）*11.78*1.3/60=954.4升/分鐘。
從以上計算中可以看出，壓縮空氣的耗氣量多少與紗支數、管紗重量，絡紗速度以及絡紗效率與設備的使用年限有著密切的關系。當紗支數高、管紗重量大時，耗氣量是相對較少;當絡紗速度高效率高時耗氣量相對較大。
4.空壓機用電量逐年增加的計算：
(1)增加22臺氣動捻接后增加用氣量：22*954.4/1000=21立方米/分鐘;按空壓機的裝機參數額定產氣量為28.4立方米/分鐘，額定功率160kW計算，每立方米壓縮空氣的額定能耗為5.634kW/分鐘，22臺絡筒機的增加耗電量為：21*5.634=118.314kW，按2016年1053個開班計算，增加用電量約：118.314*1053*8/1000=100萬度。
(2)因為紗支的變化增加的用氣量：
按原有紗支T=60Nm，管紗重量P=70g，絡紗速度按V=1300m/min，單錠數n=60，管紗效率R=1，絡紗效率E=85%，意外排出的管紗：Y=2%。由于損耗或機器使用年限較長增加耗氣量系數按K=1.1計算：
X=[60*1300*0.85/(60*70)]*(1+2%)=16.1
耗氣量Q=[60*16.1*(1+1)*11.78*1.1/60 =417.25升/分鐘
33臺絡筒的耗氣量增加了約(954.4-417.25)*33/1000=17.73立方米/分鐘，按每立方米壓縮空氣的額定單耗為5.634kW/分鐘計算，增加用電量約17.73*5.63*1053*8/1000=84.07萬度。
(3)隨著空壓機設備使用年限的增加，產氣效率亦有所下降，根據2016年5月份加裝空氣流量表計量數據來看，2號空壓機效率下降較為明顯，僅為75%左右，按額定單耗5.634K/分鐘計算，增加用電量約28.4*(1-75%)*5.634*1053*8/10000 =33.7萬度。
(4)以上三項增加的用電量：100+84.07+33.7 =217.77萬度
從以上數據來看，該三方面的因素是空壓機用電量逐年增加的主要原因。
四、結論及措施
要想降低空壓機的用電量，只有從兩方面下手，第一是減少壓縮空氣的使用量。由于品種結構和設備捻接結構的調整是公司的戰略需要，與節約用氣相比顯然完成產量更重要，只能從減少漏氣，提高壓縮空氣的使用效率上下功夫，因此，要求車間保證設備完好；第二是提高空壓機的產氣效率，降低空壓機的自身耗電量。所以，提高空壓機的效率是當前空壓機節約用電的有效途徑和措施。
已經運行了十多年的現有空壓機要想提高產氣效率就要對設備進行大的投入，例如更換轉子等。但對于正常生產的企業來說，如果對空壓機進行停機大修在時間上往往是不允許的。以我公司為例，我公司的2號空壓機產氣量在28.4m3/min，效率在72-75％之間；通過與空壓機廠商技術人員的現場分析判斷，認為2號空壓機效率降低的主要原因是主機的軸承出現了損傷，造成轉子嚙合縫隙變大，壓縮效率降低。要想解決該問題，需把設備運回工廠進行拆裝大修，時間約需10-15個工作日、費用約需20萬元左右，這種大修方式對目前的生產情況來看顯然是不切實際的，會嚴重影響車間生產。另外，現有的空壓機已經使用了13年之多，合金鋁材質的油冷卻器也頻頻出現故障，維修費用近五年由22萬元/年增加到了30萬元/年。
另外，如對空壓機進行更換，這就需進行固定資產投資，在目前公司經營成本較高的情況下亦不是理想之選。我們一直在摸索一種既能節約空壓機用電，又一次性投資不多，更重要的是不影響生產正常使用的模式，現在流行的合同能源管理模式正好滿足該項要求。合同能源管理公司負責提供滿足生產要求的空壓機，維護管理由能源公司人員負責，合同期內根據節約的電量按比例付費用，合同年限一般為5年，5年后設備歸使用單位。
每年按開機350天計算，年可節約空壓機用電量為：350天×24小時×92.26kWh=774984kWh。按照2016年全年空壓機耗電量346萬kWh計算，節電率為22.4%。按照合同雙方的獲益比例2：8分成計算，我公司每年可節約電費支出774984kWh*0.58元/kWh×20%=89898元。即在沒有任何設備投資的情況下，公司每年節約電費成本支出89898元。另外，因5年內設備周期維修由設備提供方負責，每年可節約維修機物料支出300000元左右；節約空壓機常日班維修工1人，維修人工費30000元/年，按此計算我公司年節約空壓機總體成本支出約420000元。因此，合同能源管理模式是空壓機節能的一種行之有效的途徑，值得大家借鑒。
但該模式僅限于螺桿空壓機，對于離心空壓機是否適合有待探討。
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