企业压缩空气系统的有效管理

张永福，张存玮

（海纳川（滨州）轻量化汽车部件有限公司，山东滨州 256602）

0 引言

海纳川（滨州）轻量化汽车部件有限公司目前共有空气压缩机12 台，其中两厂区空压站的5 台ML250 型工频和2 台ML250-VSD 型变频40 m3螺杆式空气压缩机担负公司的主要供气任务，只有它们工作正常，才能保障公司生产的正常进行，但同时，空压机又是公司的重点耗能设备，对其有效管理会显著降低使用成本。

公司空压站共有5 名运行人员，他们都是在入职公司后才开始接触、学习空压机的有关知识，使得尽快掌握空压机等设备的工作原理，做好这些设备的日常维护，制定有效的节能措施并实施等，就显得迫切和重要。

1 螺杆式空压机的工作原理

螺杆式空气压缩机是具有螺旋状旋转的容积式压缩机（图1），是目前世界上应用最广泛的容积式压缩机之一。螺杆压缩机的机体中，平行配置一对相互啮合的螺旋形转子。通常将齿形厚者称为阳转子或阳螺杆；将齿形薄者称为阴转子或阴螺杆。一般阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子转动。转子排气端上的球轴承使转子实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。在压缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小的孔口：一个供吸气用，称为吸气孔口；另一个供排气用，称为排气孔口。

螺杆空气压缩机的工作循环可分为吸气、封闭、压缩和排气4个过程。空压机通过空气滤器吸入周围的空气，使之进入到压缩主机内。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，被密封在齿间容积中的气体随齿移动所占据的体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程。同时腔内不断喷油，润滑和冷却螺杆。由此产生了受热后的油气混合物。当齿间容积与排气孔口连通后，升温升压后的油气混合物通过排气单向阀进入到油气分离器罐。主机腔内大多数的油在油气分离器内与压缩空气进行分离，然后经冷却后回到主循环利用。一旦油气分离器内的空气达到需最低压力时，最小压力阀开启，高温的压缩空气进入后冷却器。

图1 螺杆式压缩机工作原理

为了提高气动设备和系统的使用寿命和可靠性，保证生产出来的产品的质量，就必须对压缩空气进行净化和干燥处理，去除压缩空气中的油、水、粉尘和铁锈等杂质。为此，公司空压机系统中除配备过滤精度分别为3 μm，1 μm 和0.01 μm 的YGF-45HC，YGF-45HT，YGF-45HA 型过滤器外，还配备了YGA-45NW 型冷干机7 台，每台的处理气量为45 m3/min，压力露点调节范围为（2～10）℃。目前，网上介绍各类空气压缩机的资料很多，公司也有在用空压机的详细说明书，故在此不再赘述。

2 能力培养

如果对空气压缩机及冷干机、冷却循环水的工作原理不清楚，则势必无法按要求做好日常保养，进而造成设备工作异常，又会因不懂设备工作原理而对故障原因误判，影响一线生产进度或产品质量，甚至引起压缩空气系统中更大的故障。为避免因对设备、设施工作原理及相关知识的缺失造成损失，就需要采取有效的管理措施提升主管和运行人员的知识能力，做到“内行管理，专业操作”。为达到这一要求和目的，应做好以下3 点。

2.1 领导带头，以身作则

作为主管领导，如果自己缺乏相应的专业、系统知识，再不加以学习，则对现场反映的压缩气质量问题，运行班组提报的备件是否合理，设备是否得到了有效维护等，都无法有效管控，即使管理运行人员，也往往是处于“外行”的地位，使得被管理者口服心不服，甚至口也不服，难免造成尴尬和工作的被动。

所以，无论是作为部门领导还是主管领导，不能以管理工作忙为借口，而放弃对专业知识的学习，必须以身作则，尽量系统地掌握管理范围内需要的专业知识，同时在自己学习过程中，总结、汇总、搜集公司需要的培训课件、论文、客户等资源，便于将自己掌握的相关知识传达给现场运行人员，这样既避免了现场运行人员再浪费时间去搜集同样的资料，也便于与大家交流，同时在交流的过程中，又进一步加深了自己对知识的掌握。

2.2 加强培训，提高能力

针对大家普遍对公司压缩空气系统不熟悉的现实情况，制定有效的培训方式，尽快提高大家的知识能力，是做好公司压缩空气管理工作的基础。对空压机操作人员的培训需要通过厂家初级培训，让大家对所用设备设施的工作原理、组成构造等有所了解。随后可组织操作人员到附近单位与有经验的人员交流学习，或请有经验的操作人员来公司现场指导。然后就是在工作中不断积累经验，对设备设施不断熟悉，直至使所有操作人员都成为“熟手”“高手”。

2.3 绩效考核，奖优罚劣

由于每个人的认知和自律能力不同，必然会存在有人对待工作自动自发、积极肯干，也有人可能就偷懒耍滑、得过且过。所以，制定有效的绩效考核措施是十分必要的。

绩效考核的工作标准要求务必明确，能量化的就要量化，考核标准也要明确，使大家对工作要求达到的目标、指标都能明确，工作才能有方向。再就是制度面前一律平等，如果执行过程中厚此薄彼，没有公平性，必然会产生矛盾，造成工作的被动或影响工作的正常开展。

3 供气质量

公司的空气压缩机都是新的，自运行以来，供气压力根据现场用气情况调整开机台数，一直能满足要求。但压缩空气的干燥度，有时候用气部门却反馈含水量较大。再就是清洁度，新设备使用的新管道投入运行后使用单位反馈压缩空气内杂质较多。

为保证供气质量，公司压缩空气系统配置了7 台YGA-45NW 型冷干机和三级过滤器，应该能满足对输出压缩空气干燥度和清洁度的要求。

但有时现场出现干燥度不能满足要求，特别是夏季，除了对冷干机的露点设置不准确外，各级冷凝水不能有效排放，也是引起压缩空气干燥度不满足要求的主要原因。在系统中，需要排放冷凝水的点很多，如压缩机、储气罐、过滤器、干燥设备等，并且冷凝水的产生速率是个变量，若因压缩机排水阀卡死等原因不能将冷凝水有效排除，把压缩机到冷干机间产生的冷凝水全部交给干燥机，干燥机定然无法完成任务。

在夏季进行空气压缩过程中，由于夏季户外空气比较潮湿，含水量较大，一般测试结果为60%，甚至比这一数值还要高，因此在压缩时导致空气含水量较高。除此之外，使用压缩机压缩空气后，经过压缩的空气温度迅速上升，压缩后的空气需要传输到使用车间，在传输过程中空气温度下降，当温度降低之后，饱和蒸气压力减少，也会析出大量的冷凝水。在冬季运行，空气的湿度发生变化，湿度不稳定，工作人员对各个定时排水阀调整不及时，不能及时调整排水时间，也会导致各个过滤器内的积水增大，进而在循环工作中，将这些水再次带入到压缩空气中。

为保证压缩空气供气质量，一是要求做到根据生产现场的用气量及时调整开机数量，或为了节能考虑，与生产现场沟通合理调节用气生产设备的工作顺序，从而保证供气压力满足使用要求。二是及时排除各级冷凝水，保证冷干机的工作正常，保证供气干燥度满足要求。三是及时检查、更换过滤器滤芯，满足供气的清洁度要求。长时间不使用的供气管路在投入使用前，应采取有效措施对其吹扫干净后再投入使用。

4 故障处理

虽然空气压缩机的常见故障及处理措施在网上有很多资料，公司空压机说明书上也有相关说明，但造成每种故障现象的原因却不是唯一的，如说明书给出“机组电流大”故障现象的可能原因就有电压太低、接线松动、机组压力超过额定压力、油分离芯堵塞、接触器故障、主机故障、主电机故障等8 种，如果对压缩机的工作原理不熟悉，则无从准确分析故障之所在。另外，如果不具备基本的设备电气、机械维修能力，也无法借助电气检测仪表排查电压、接线、接触器、电机等故障，势必造成在仅有一名运行人员值班遇到该类故障时无所适从，影响一线生产。

为及时排除系统故障，除按说明书对空压机系统的设备、设施日常维护做到位外，在运行人员对供气系统熟悉到一定程度后，也需要针对说明书提供的各类故障现象及原因分析进行培训、模拟演练，而不要平时不管不问，待到出现故障时却又手忙脚乱。

另外，也要对解决故障所需要的基本电气、机械知识进行培训，便于运行人员在遇到故障时能综合分析、排查故障原因，并尽快处理故障。

5 备件管理

空压机说明书中的日常保养说明给出了详细的备品备件更换周期，虽然空压机的备品备件费用较高，但在运行人员对空压机尚未真正熟悉之前，务必按说明书要求按时更换备品备件，并对更换备品备件情况做好详细记录，以保证空压机的正常运行。

在管理、运行人员对空压机达到一定熟悉程度后，为降低备品备件的采购费用，就需要逐步落实、完善备品备件的采购时间、最小经济采购量、最长不失效存放时间、更换周期等，认真分析并合理制定备品备件的库存量。

同时，可尝试与周围企业采取备品备件互通有无、合作共赢的模式，降低备件的库存量。当然，这种方式需要建立在企业间相互信任，所用设备型号相同，库存备件清单共享并在变动后能及时通告等基础上，才能既达到降低备件库存、又不至于出现问题后因备件不能及时到位影响设备的正常运行。

另外，随着社会分工的细化，空压机厂家大都成立了专业的服务公司，也有一些社会专业人士成立了专门的服务公司，通过全部或部分外包的方式对空压机进行维保。因其更加专业，备品备件更全，因此，也要注意这方面信息收集，如果时机成熟，又能使公司受益，即可尝试。

6 节能管理

根据生产计划协调统一使用空压机的时间，避免个别设备、工序单独使用空压机达到节能的目的，已在公司达成共识，需要做的就是尽量与用气部门做好协调工作。

冬季低温时为避免公司的闭式冷却塔故障，不得不通过开启空压机升温，也是目前造成空压机能耗的一个方面。目前已通过给闭式冷却塔内的盘管增加暖气管路，封闭冷却塔通风口等措施，降低了开启空压机频次，起到了一定的节能效果，今后还需要发动大家集思广益，调研如增加电伴热带等有效措施，进一步降低能耗，并降低空压机备品备件的用量。

空气压缩机运行时，由于设备用气量不断变化，需要调整供气设备相应的生产负荷，常用加/卸载的方式满足用气控制，以免压缩机频繁启停。在压缩机运行中，压缩空气排气压力每上升0.1 MPa 要多耗电7%～10%，加载、卸载的压力一直在设定压力与高于设定压力0.15 MPa 之间，这比一直稳压在使用压力状态下要多付出0.15 MPa 压力差所带来的10.5%～15%的电耗，而且卸载时在零供气待机情况下会多消耗45%的空载电能。为降低由于频繁加载/卸载造成的能耗损失，需要合理调配用气设备。另外就是验证配置的储气罐容量是否合理，必要时可通过增大储气罐，延长压缩机卸载时间间隔，增加系统稳定性，达到节能目的。

螺杆式空压机的级间排气温度都影响运行效率，其排气温度通常在（65～100）℃，排气温度每上升10 ℃，能耗将会增加3%，因此控制温度升高能有效降低能源消耗量。控制温度主要是通过全面检查、维护空气压缩机冷却器，补充润滑油等措施，将温度控制在要求的范围内，稳定空气压缩机的运行状态，保证空气压缩机合理的运行效率和功耗。