空气压缩机能耗检测与分析

2012-10-19白学利安惠勇李利波

综合智慧能源 2012年4期

白学利，安惠勇，李利波

(1.山西漳山发电有限责任公司，山西长治 046021;2.北京国际电气工程有限责任公司，北京 100041)

0 引言

压缩空气现已广泛应用于工业生产中的各个领域，在火力发电厂中，它的主要用途可分为2种:一种是向自动控制设备仪表提供动力的仪用压缩空气;另一种是向气力除灰系统提供输送动力及其他用户提供冷却或吹扫介质的杂用压缩空气。

压缩空气依赖空气压缩机(以下简称空压机)消耗电能做功产生，耗电成本高达年运行成本的80%以上［1］，是较为昂贵的工艺产品。压缩空气系统属于公用系统，对其可靠性的要求较高，在日常运行中，节能降耗和经济运行关注较少，很少有工厂对压缩空气进行计量、能耗检测和分析，这也是造成空压机能耗偏高、压缩空气浪费严重的主要原因。

1 压缩空气系统成本分析

某火力发电厂有2座空压机站，分别安装8台和13台空压机(设备参数见表1)，以2009年和2010年空压机运行和维护成本为例，简要分析压缩空气的成本构成，见表2。

表1 空压机设备参数

空压机将90%的电力转换成热量，仅将10%转换成压缩空气的能量，其能源转化效率较低。传统观念认为空气是免费的，实际上，压缩空气是一种较为昂贵的能源介质。压缩空气泄漏后无法回收，因此，压缩空气节能潜力巨大。

表2 空压机维护耗材和检修成本

2 空压机的能耗检测方法

如何评价空压机的能耗水平，最重要的定量指标是比功率，(kW·h)/m3［2］，其计算公式为

比功率=空压机输出功率(kW)/空压机排气量(m3/h)。

在压缩空气系统安装流量计(见表3)用于检测空压机单体性能，然后根据测试结果合理安排运行方式和维修计划。空压机能耗测试的方法和步骤如下:

(1)选取空压机出口直段管道，先焊接20 mm长的钢管，安装12.7mm全口径球阀，再用专用钻头开口，便于放置专用探头。

(2)在空压机电流互感器上取电流信号或直接测量电流。

(3)测量空压机在不同负载时瞬时的产气量、电流和排气压力。

(4)用空压系统分析软件(CAA)自动分析不同负载段的比功率，得出流量与电耗的关系曲线。

(5)比较不同运行方式下的经济性，决定空压机组的各种负载下最优运行方式和最优运行参数。

3 空压机能耗检测和分析

3.1 一期 #4空压机检测与分析

对一期#4空压机进行12 h连续检测，测量空压机排气压力、产气量、电动机电流、瞬时流量4个参数(如图1所示)，CAA自动计算出该空压机的比功率。

从试验数据得出，该空压机最佳比功率为0.097(kW·h)/m3(692 kPa平均排气压力下)，平均比功率为0.128(kW·h)/m3(710 kPa平均排气压力下)。

从检测数据得出，在满负荷时，排气压力相差90 kPa的工况下(高压717 kPa，低压627 kPa)，电流相差 25 A(最高 437 A，最低 412 A)，电耗相差5.7%。根据排气压力与电耗成正比的关系，可推算出在额定排气压力750 kPa工况下，该空气压缩机比功率为 0.103(kW·h)/m3，比设计值 0.101(kW·h)/m3稍高，较设计性能相差2.0%，一期#4空压机能耗指标优良。

3.2 二期 #10空压机检测与分析

对二期#10空压机进行12 h连续检测，测量空压机排气压力、产气量、电动机电流、瞬时流量4个参数(如图2所示)，CAA分析软件自动计算出该空压机的比功率。

表3 测量仪表的主要参数

图1 2010－10－31—11－01一期 #4空压机检测参数

从试验数据得出，该空压机最佳比功率为0.1290(kW·h)/m3(663.00 kPa平均排气压力下)，平均比功率为 0.212 0(kW·h)/m3(736.00 kPa平均排气压力下)。

从检测数据可以得出:在满负荷时，排气压力相差65 kPa的工况下(高压728 kPa，低压663 kPa)，电流相差25 A(最高462 A，最低437 A)，电耗相差5.4%。根据排气压力与电耗成正比的关系，可推算出在额定排气压力0.75 kPa工况下，该空压机比功率为 0.135 9(kW·h)/m3，比设计值 0.105 0(kW·h)/m3稍高，较设计性能相差29.4%，二期#10空压机能耗指标较差。