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壓縮空氣系統(tǒng)能源管理方案
--提升系統(tǒng)性能節(jié)省能源開支--
壓縮空氣系統(tǒng)在工業(yè)供能系統(tǒng)中算是比較復(fù)雜的一種，而且這套系統(tǒng)會(huì)隨著工廠的發(fā)展而自增長(zhǎng)。通過設(shè)計(jì)有效的KPI值來監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行，操作員、現(xiàn)場(chǎng)督察以及管理層可以隨時(shí)知曉系統(tǒng)狀況從而能夠進(jìn)行有效的能源管理。由于一套壓縮空氣系統(tǒng)生命周期中85%的支出都是在能源上面，因此在儀表和能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的投入能夠帶來顯而易見的收益。
挑戰(zhàn)
為了提高壓縮空氣系統(tǒng)的性能，我們需要對(duì)壓縮空氣的供應(yīng)端和使用端進(jìn)行系統(tǒng)性的分析。當(dāng)然，這也是使用能源管理概念來進(jìn)行任何節(jié)能降本活動(dòng)的先決條件。
解決方案
設(shè)計(jì)正確的KPI(關(guān)鍵績(jī)效參數(shù)）可以幫助我們正確地評(píng)估以下情形：
? 壓縮機(jī)效率
? 系統(tǒng)平衡和泄漏監(jiān)測(cè)
? 單位能耗
正確的KPI是能源管理和成本降低的前提條件。我們的能源和數(shù)據(jù)管理設(shè)備(無紙記錄儀）采集、儲(chǔ)存并且顯示計(jì)算KPI所需的所有相關(guān)能源數(shù)據(jù)。
1. 壓縮機(jī)效率
通常，我們使用單位氣體電耗(kWh/Nm3)來衡量壓縮機(jī)的性能。而以這個(gè)為基礎(chǔ)又可以：
? 對(duì)壓縮機(jī)做標(biāo)桿對(duì)照來優(yōu)化他們的使用
? 優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)的控制和負(fù)載情況
? 評(píng)估系統(tǒng)性能的提升幅度。
除了計(jì)算壓縮機(jī)的效率，監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的用電情況還可以看出壓縮機(jī)組負(fù)載運(yùn)行/待機(jī)的時(shí)間狀況，從中分析電能使用去向。
當(dāng)然，還有一個(gè)對(duì)于壓縮機(jī)組和系統(tǒng)性能有重要意義的參數(shù)，那就是壓力！
注意：減少壓縮機(jī)出口壓力1bar就可以節(jié)能至少10%！
在壓縮空氣系統(tǒng)的不同地點(diǎn)對(duì)壓縮空氣進(jìn)行壓力測(cè)量可以用來：
? 發(fā)現(xiàn)過濾器中濾網(wǎng)的堵塞程度然后找到更換濾網(wǎng)的最佳時(shí)間點(diǎn)。（可以防止管路壓力損失，降低能耗）。
? 對(duì)壓縮機(jī)、干燥機(jī)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，必要時(shí)觸發(fā)服務(wù)需求警報(bào)。
? 以效率對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開分析。（升級(jí)改造前后等情形）
? 指出系統(tǒng)哪部分存在損壞以及系統(tǒng)的整體狀況。
2. 系統(tǒng)平衡和泄漏
從工業(yè)統(tǒng)計(jì)來說，工廠產(chǎn)生的壓縮空氣有20-30%是被泄漏的。
如果對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作足夠重視，那么泄漏率可以降到10%，因此，我們希望通過在壓縮空氣系統(tǒng)的各個(gè)地方加入空氣流量測(cè)量點(diǎn)來“ 實(shí)時(shí)” 監(jiān)測(cè)壓縮空氣的泄漏，成為壓縮空氣系統(tǒng)平衡：
? 探測(cè)和修理損壞的設(shè)備和泄漏點(diǎn)。
? 避免生產(chǎn)損失。（管路壓力損失會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行效率降低，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量）。
? 減少壓縮機(jī)組的工作運(yùn)行時(shí)間來延長(zhǎng)壓縮機(jī)組的使用壽命。
? 減少維護(hù)保養(yǎng)的工作，同時(shí)減少故障停機(jī)次數(shù)。
? 避免增加不必要的壓縮機(jī)容量。
3. 壓縮空氣的使用
將用能狀況分解到各個(gè)區(qū)域和工藝段是能源管理體系（比如ISO 50001)的一個(gè)關(guān)鍵部分，也是能源賬單透明化的一個(gè)重要步驟。
單位產(chǎn)品或者每立方米產(chǎn)品所消耗的壓縮空氣量對(duì)于分析系統(tǒng)效率是有重要意義的，同時(shí)對(duì)于提高/優(yōu)化生產(chǎn)工藝有不可替代的幫助。
并且，壓縮空氣的使用情況數(shù)據(jù)也是產(chǎn)品碳足跡的一個(gè)重要衡量參數(shù)。
余熱回收
在加熱系統(tǒng)中，要想在能效上取得重大提高，可以通過抓住并利用廢棄的熱量來達(dá)到，余熱可以用來預(yù)熱原料、空氣，甚至可以用來制造蒸汽。測(cè)算的余熱回收率值(氣體/氣體，氣體/水)可以用來監(jiān)測(cè)余熱回收設(shè)備的運(yùn)行狀況以及回收的熱量。這樣，加熱系統(tǒng)能量損失最大的一部分就被降到最低了。
數(shù)據(jù)管理器
能源和數(shù)據(jù)管理設(shè)備無紙記錄儀）可以采集、儲(chǔ)存并且可視化監(jiān)視壓縮空氣系統(tǒng)所需的所有相關(guān)能源數(shù)據(jù)。另外，我們的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)管理軟件(Energo)可以非常直觀地將能源數(shù)據(jù)處理成非常有意義的格式，甚至簡(jiǎn)單的報(bào)表。
系統(tǒng)性能和趨勢(shì):
? 壓縮機(jī)效率
? 泄漏損失
? 帶報(bào)警的過濾器監(jiān)視
? 單位能耗
? 余熱回收率
? 空氣干燥器的成本和效率
獲益
監(jiān)測(cè)壓縮空氣系統(tǒng)的性能可以帶來以下幫助：
? 通過設(shè)計(jì)面向能源過程應(yīng)用的關(guān)鍵績(jī)效參數(shù)值來評(píng)估壓縮空氣系統(tǒng)
? 通過以下途徑節(jié)能最高可至30%:
- 監(jiān)視系統(tǒng)性能
- 平衡壓縮空氣系統(tǒng)
- 及早發(fā)現(xiàn)泄漏
- 在正確時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)操作
? 量化和利用余熱
投資回收期計(jì)算示例
工況:
? 一臺(tái)75kW的空氣壓縮機(jī)
? 運(yùn)行時(shí)間： 4000小時(shí)/年
? 4 個(gè)使用單元（ 4 條分管）
能量損失來源：
? 降工業(yè)統(tǒng)計(jì)平均壓縮空氣系統(tǒng)泄漏率為20% (通過“ 實(shí)時(shí)” 泄漏監(jiān)測(cè)可以將泄漏率降低到15%)
? 由于“ 無功” 消耗導(dǎo)致的壓縮空氣浪費(fèi)，比如：在非工作時(shí)間或者周末的壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行 (可以完全消除這類損失，從而節(jié)能5%)
? 由于空氣過濾器堵塞造成的管路壓力降低而導(dǎo)致的能源損失(通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)最佳時(shí)間點(diǎn)來更換過濾器濾網(wǎng)可以節(jié)能5%)
投資回收期：
壓縮機(jī)效率和泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及過濾器監(jiān)視需要的設(shè)備投資成本：68,500 元
電費(fèi)成本：0.8元/kWh
節(jié)能量：15%*（75kW*4,000小時(shí)/年）=45,000kWh
節(jié)約開支：
45,000kWh*0.8元/kWh=36,000元/年
68,500元/36000元=1.9年
投資回收期
需要1年11個(gè)月
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