【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、概況介紹
我公司現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模為16.5萬錠，共有清梳聯(lián)設(shè)備8臺套，精梳機(jī)52臺，全自動絡(luò)筒機(jī)55臺，主要產(chǎn)品為高檔精梳棉紗、混紡紗等?？諌赫九鋫溆袃膳_產(chǎn)氣量為28.4m3/min的濕式螺桿空壓機(jī)和一臺產(chǎn)氣量為20m3/min的濕式螺桿空壓機(jī)。根據(jù)我公司2008-2016年空壓機(jī)用電量情況來看，空壓機(jī)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(jī)的運(yùn)行效率、車間機(jī)臺用氣情況以及生產(chǎn)品種變化情況進(jìn)行了分析，以求找出增加的原因，制定節(jié)電措施，減少空壓機(jī)能耗。
二、原因分析
1.2008年下半年生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，增加清梳聯(lián)設(shè)備1臺套，絡(luò)筒機(jī)5臺。
2.有22臺絡(luò)筒機(jī)從2009年開始至2016年由機(jī)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(jī)效率有所降低，絡(luò)筒等用氣設(shè)備的漏氣現(xiàn)象頻繁發(fā)生。
三、有關(guān)參數(shù)及計算
1.現(xiàn)有絡(luò)簡機(jī)關(guān)于壓縮空氣耗氣量參數(shù)：(1)退捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數(shù)量2個，孔徑為2mm。(2)加捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數(shù)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(guān)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(jīng)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(luò)筒機(jī)的耗氣量計算：
按現(xiàn)有紗支T=30Nm，管紗重量P=55g，絡(luò)紗速度V=1200m/min，單錠數(shù)n=60，管紗效率R=1，絡(luò)紗效率E=70%，意外排出的管紗：Y=2%，由于損耗或機(jī)器使用年限較長增加耗氣量系數(shù)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(shù)、管紗重量，絡(luò)紗速度以及絡(luò)紗效率與設(shè)備的使用年限有著密切的關(guān)系。當(dāng)紗支數(shù)高、管紗重量大時，耗氣量是相對較少;當(dāng)絡(luò)紗速度高效率高時耗氣量相對較大。
4.空壓機(jī)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(jī)的裝機(jī)參數(shù)額定產(chǎn)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(luò)筒機(jī)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(luò)紗速度按V=1300m/min，單錠數(shù)n=60，管紗效率R=1，絡(luò)紗效率E=85%，意外排出的管紗：Y=2%。由于損耗或機(jī)器使用年限較長增加耗氣量系數(shù)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(luò)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(jī)設(shè)備使用年限的增加，產(chǎn)氣效率亦有所下降，根據(jù)2016年5月份加裝空氣流量表計量數(shù)據(jù)來看，2號空壓機(jī)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(shù)據(jù)來看，該三方面的因素是空壓機(jī)用電量逐年增加的主要原因。
四、結(jié)論及措施
要想降低空壓機(jī)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(jié)構(gòu)和設(shè)備捻接結(jié)構(gòu)的調(diào)整是公司的戰(zhàn)略需要，與節(jié)約用氣相比顯然完成產(chǎn)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(shè)備完好；第二是提高空壓機(jī)的產(chǎn)氣效率，降低空壓機(jī)的自身耗電量。所以，提高空壓機(jī)的效率是當(dāng)前空壓機(jī)節(jié)約用電的有效途徑和措施。
已經(jīng)運(yùn)行了十多年的現(xiàn)有空壓機(jī)要想提高產(chǎn)氣效率就要對設(shè)備進(jìn)行大的投入，例如更換轉(zhuǎn)子等。但對于正常生產(chǎn)的企業(yè)來說，如果對空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)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(jī)產(chǎn)氣量在28.4m3/min，效率在72-75％之間；通過與空壓機(jī)廠商技術(shù)人員的現(xiàn)場分析判斷，認(rèn)為2號空壓機(jī)效率降低的主要原因是主機(jī)的軸承出現(xiàn)了損傷，造成轉(zhuǎn)子嚙合縫隙變大，壓縮效率降低。要想解決該問題，需把設(shè)備運(yùn)回工廠進(jìn)行拆裝大修，時間約需10-15個工作日、費(fèi)用約需20萬元左右，這種大修方式對目前的生產(chǎn)情況來看顯然是不切實際的，會嚴(yán)重影響車間生產(chǎn)。另外，現(xiàn)有的空壓機(jī)已經(jīng)使用了13年之多，合金鋁材質(zhì)的油冷卻器也頻頻出現(xiàn)故障，維修費(fèi)用近五年由22萬元/年增加到了30萬元/年。
另外，如對空壓機(jī)進(jìn)行更換，這就需進(jìn)行固定資產(chǎn)投資，在目前公司經(jīng)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(jié)約空壓機(jī)用電，又一次性投資不多，更重要的是不影響生產(chǎn)正常使用的模式，現(xiàn)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(fù)責(zé)提供滿足生產(chǎn)要求的空壓機(jī)，維護(hù)管理由能源公司人員負(fù)責(zé)，合同期內(nèi)根據(jù)節(jié)約的電量按比例付費(fèi)用，合同年限一般為5年，5年后設(shè)備歸使用單位。
通過調(diào)研，我們選擇了河北匯金科技有限公司提供的浙江開山壓縮機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的1級能效空壓機(jī)。在現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模不變的前提下，我們進(jìn)行了測試對比，具體數(shù)據(jù)如下表所示：
每年按開機(jī)350天計算，年可節(jié)約空壓機(jī)用電量為：350天×24小時×92.26kWh=774984kWh。按照2016年全年空壓機(jī)耗電量346萬kWh計算，節(jié)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(jié)約電費(fèi)支出774984kWh*0.58元/kWh×20%=89898元。即在沒有任何設(shè)備投資的情況下，公司每年節(jié)約電費(fèi)成本支出89898元。另外，因5年內(nèi)設(shè)備周期維修由設(shè)備提供方負(fù)責(zé)，每年可節(jié)約維修機(jī)物料支出300000元左右；節(jié)約空壓機(jī)常日班維修工1人，維修人工費(fèi)30000元/年，按此計算我公司年節(jié)約空壓機(jī)總體成本支出約420000元。因此，合同能源管理模式是空壓機(jī)節(jié)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(jī)，對于離心空壓機(jī)是否適合有待探討。
我公司現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模為16.5萬錠，共有清梳聯(lián)設(shè)備8臺套，精梳機(jī)52臺，全自動絡(luò)筒機(jī)55臺，主要產(chǎn)品為高檔精梳棉紗、混紡紗等?？諌赫九鋫溆袃膳_產(chǎn)氣量為28.4m3/min的濕式螺桿空壓機(jī)和一臺產(chǎn)氣量為20m3/min的濕式螺桿空壓機(jī)。根據(jù)我公司2008-2016年空壓機(jī)用電量情況來看，空壓機(jī)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(jī)的運(yùn)行效率、車間機(jī)臺用氣情況以及生產(chǎn)品種變化情況進(jìn)行了分析，以求找出增加的原因，制定節(jié)電措施，減少空壓機(jī)能耗。
二、原因分析
1.2008年下半年生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，增加清梳聯(lián)設(shè)備1臺套，絡(luò)筒機(jī)5臺。
2.有22臺絡(luò)筒機(jī)從2009年開始至2016年由機(jī)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(jī)效率有所降低，絡(luò)筒等用氣設(shè)備的漏氣現(xiàn)象頻繁發(fā)生。
三、有關(guān)參數(shù)及計算
1.現(xiàn)有絡(luò)簡機(jī)關(guān)于壓縮空氣耗氣量參數(shù)：(1)退捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數(shù)量2個，孔徑為2mm。(2)加捻裝置的壓縮空氣噴氣孔數(shù)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(guān)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(jīng)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(luò)筒機(jī)的耗氣量計算：
按現(xiàn)有紗支T=30Nm，管紗重量P=55g，絡(luò)紗速度V=1200m/min，單錠數(shù)n=60，管紗效率R=1，絡(luò)紗效率E=70%，意外排出的管紗：Y=2%，由于損耗或機(jī)器使用年限較長增加耗氣量系數(shù)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(shù)、管紗重量，絡(luò)紗速度以及絡(luò)紗效率與設(shè)備的使用年限有著密切的關(guān)系。當(dāng)紗支數(shù)高、管紗重量大時，耗氣量是相對較少;當(dāng)絡(luò)紗速度高效率高時耗氣量相對較大。
4.空壓機(jī)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(jī)的裝機(jī)參數(shù)額定產(chǎn)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(luò)筒機(jī)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(luò)紗速度按V=1300m/min，單錠數(shù)n=60，管紗效率R=1，絡(luò)紗效率E=85%，意外排出的管紗：Y=2%。由于損耗或機(jī)器使用年限較長增加耗氣量系數(shù)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(luò)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(jī)設(shè)備使用年限的增加，產(chǎn)氣效率亦有所下降，根據(jù)2016年5月份加裝空氣流量表計量數(shù)據(jù)來看，2號空壓機(jī)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(shù)據(jù)來看，該三方面的因素是空壓機(jī)用電量逐年增加的主要原因。
四、結(jié)論及措施
要想降低空壓機(jī)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(jié)構(gòu)和設(shè)備捻接結(jié)構(gòu)的調(diào)整是公司的戰(zhàn)略需要，與節(jié)約用氣相比顯然完成產(chǎn)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(shè)備完好；第二是提高空壓機(jī)的產(chǎn)氣效率，降低空壓機(jī)的自身耗電量。所以，提高空壓機(jī)的效率是當(dāng)前空壓機(jī)節(jié)約用電的有效途徑和措施。
已經(jīng)運(yùn)行了十多年的現(xiàn)有空壓機(jī)要想提高產(chǎn)氣效率就要對設(shè)備進(jìn)行大的投入，例如更換轉(zhuǎn)子等。但對于正常生產(chǎn)的企業(yè)來說，如果對空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)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(jī)產(chǎn)氣量在28.4m3/min，效率在72-75％之間；通過與空壓機(jī)廠商技術(shù)人員的現(xiàn)場分析判斷，認(rèn)為2號空壓機(jī)效率降低的主要原因是主機(jī)的軸承出現(xiàn)了損傷，造成轉(zhuǎn)子嚙合縫隙變大，壓縮效率降低。要想解決該問題，需把設(shè)備運(yùn)回工廠進(jìn)行拆裝大修，時間約需10-15個工作日、費(fèi)用約需20萬元左右，這種大修方式對目前的生產(chǎn)情況來看顯然是不切實際的，會嚴(yán)重影響車間生產(chǎn)。另外，現(xiàn)有的空壓機(jī)已經(jīng)使用了13年之多，合金鋁材質(zhì)的油冷卻器也頻頻出現(xiàn)故障，維修費(fèi)用近五年由22萬元/年增加到了30萬元/年。
另外，如對空壓機(jī)進(jìn)行更換，這就需進(jìn)行固定資產(chǎn)投資，在目前公司經(jīng)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(jié)約空壓機(jī)用電，又一次性投資不多，更重要的是不影響生產(chǎn)正常使用的模式，現(xiàn)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(fù)責(zé)提供滿足生產(chǎn)要求的空壓機(jī)，維護(hù)管理由能源公司人員負(fù)責(zé)，合同期內(nèi)根據(jù)節(jié)約的電量按比例付費(fèi)用，合同年限一般為5年，5年后設(shè)備歸使用單位。
通過調(diào)研，我們選擇了河北匯金科技有限公司提供的浙江開山壓縮機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的1級能效空壓機(jī)。在現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模不變的前提下，我們進(jìn)行了測試對比，具體數(shù)據(jù)如下表所示：
每年按開機(jī)350天計算，年可節(jié)約空壓機(jī)用電量為：350天×24小時×92.26kWh=774984kWh。按照2016年全年空壓機(jī)耗電量346萬kWh計算，節(jié)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(jié)約電費(fèi)支出774984kWh*0.58元/kWh×20%=89898元。即在沒有任何設(shè)備投資的情況下，公司每年節(jié)約電費(fèi)成本支出89898元。另外，因5年內(nèi)設(shè)備周期維修由設(shè)備提供方負(fù)責(zé)，每年可節(jié)約維修機(jī)物料支出300000元左右；節(jié)約空壓機(jī)常日班維修工1人，維修人工費(fèi)30000元/年，按此計算我公司年節(jié)約空壓機(jī)總體成本支出約420000元。因此，合同能源管理模式是空壓機(jī)節(jié)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(jī)，對于離心空壓機(jī)是否適合有待探討。
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