【壓縮機網】當前，中國能源消費總量逐年增長，工業(yè)發(fā)展也越來越關注節(jié)能。根據規(guī)劃，到2020年全國能源消費總量要控制在50億噸標準煤以內，單位GDP能耗下降15%，重點推進節(jié)能工作的領域包括工業(yè)、建筑、交通、商貿流通、農業(yè)農村、公共機構等。這其中，工業(yè)領域的節(jié)能工作是重中之重，同時也是壓力較大的推進領域。按照既定目標，“十三五”工業(yè)增加值能耗要下降18%，平均每年下降4%左右。
據中國節(jié)能協會節(jié)能服務產業(yè)委員會（EMCA）統(tǒng)計，2018年，節(jié)能服務產業(yè)繼續(xù)保持穩(wěn)定發(fā)展，節(jié)能服務產業(yè)總產值4774億元，同比增長15.1%。
從工業(yè)節(jié)能市場來看，國內市場進一步走向成熟。以空壓機行業(yè)為例，中國空壓機行業(yè)在經歷了40多年的市場風雨之后，其發(fā)展進入了一個瓶頸期。在以永磁變頻、兩級壓縮為代表的節(jié)能型產品市場占有率快速提升之后，其整體市場需求增速開始下滑。而以合同能源管理、節(jié)能技改、空壓站托管、智能空壓站等為代表的空壓機節(jié)能服務市場開始興盛，一大批節(jié)能服務公司進入空壓機節(jié)能服務行業(yè)，亦有不少傳統(tǒng)壓縮機生產企業(yè)涉足節(jié)能服務市場。
不過，在行業(yè)產品大量發(fā)展、節(jié)能服務企業(yè)云集的同時，痛點也凸顯：產品質量不高、耗材價格高、節(jié)能效果不突出，技術服務不到位成為眾多空壓機節(jié)能服務企業(yè)的發(fā)展瓶頸。有專家表示，在行業(yè)競爭市場化的前提下，節(jié)能技術研發(fā)、節(jié)能產品制造、節(jié)能設計方案、節(jié)能效果評估等產業(yè)鏈的整體培育將有助于空壓機節(jié)能服務形成巨大的市場。
國家三令五申強調空壓機節(jié)能降耗
據統(tǒng)計，空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8～10%左右，2018年全國空壓機耗電量約為4200億kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約1420.4億kW·h/a）被白白浪費掉，空壓系統(tǒng)節(jié)能亟待高效開展。
為此，今年4月初，工信部再次明確了《2019年工業(yè)節(jié)能監(jiān)察重點工作計劃》，并印發(fā)至各省、自治區(qū)、直轄市工業(yè)和信息化主管部門。空壓機行業(yè)也再一次同電機、變壓器、水泵、風機等被列為重點節(jié)能監(jiān)察對象。對于空壓機，《計劃》要求按照《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》（GB19153-2009）等國家標準，對空壓機等重點用能產品設備生產企業(yè)實施專項監(jiān)察，會同有關部門依法督促企業(yè)停止生產達不到強制性能效標準限定值的低效產品。
壓縮空氣系統(tǒng)普遍存在能源浪費
當前我國用戶的壓縮空氣系統(tǒng)中，能源浪費主要表現為泄露偏大、壓縮機配置及運行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設備用氣存在浪費、現場工人用氣成本意識淡薄等問題。
如在泄露問題上，工廠中的泄露量通常占供氣量的10%～30%，而管理不善的工廠甚至可能高達 50%。有時一個汽車組裝車間的泄漏點就有2萬個，其中，泄露量的90%以上來自設備使用中的零部件老化或破損。而尤為嚴重的是，現場管理人員遠遠地低估了泄漏造成的損失。比如，在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個直徑1mm的泄漏小孔，每年導致的損失高達約3525度電，幾乎相當于兩個三口之家的全年家庭用電。
壓縮機的合理配置及合理運行對節(jié)省用電非常重要。通常，為使輸出壓力波動小，很多壓縮機采用吸氣閥調節(jié)方式。這種方式在沒有供氣的情況下也仍需消耗40%～70%額定功率的電力，浪費較嚴重。為此，導入變頻控制、臺數控制，采用空壓機房節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)等措施對削減電力十分奏效。而這些在工廠的實際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數工廠對壓縮機管理的唯一要求。
另外，由于管道壓力損失不確定，設備啟動存在流量高峰等原因，壓縮機的供氣壓力有時比現場要求壓力高出0.2MPa～0.3MPa。而末端設備每提高0.1MPa，壓縮機的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費。有時也會為了少數幾臺壓力要求高的設備，而整個調高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理，非明智之舉。
噴嘴在噴氣織機、制造加工的精修及機加工等工藝現場被廣泛使用，其耗氣量在某些產業(yè)領域達到總供氣量的50%。通常，噴嘴在使用過程中存在供氣管道過長、供給壓力過高、用直管銅管做噴嘴等問題。另外，現場人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴大噴嘴噴口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費。
在氣動設備中存在用氣不合理的現象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現象。尤其是化學藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減壓到0.1MPa～0.2MPa使用的現象非常普遍，浪費得令人痛心。從工藝上把握設備的實際需要壓力和最低耗氣量是使設備耗氣合理化的前提。由于設備用氣不合理導致的浪費平均估計為供氣量的20%。
壓縮空氣系統(tǒng)低效運行原因
大量數據表明，壓縮空氣系統(tǒng)主要費用都耗費在運行環(huán)節(jié)上，在其生命周期中，運行費用(電費)占比高達78～92%。因此，如何通過精細化管理，對能耗深入挖潛，提高能源使用效率，是每個企業(yè)都要面臨的一個課題。對此，根據項目工程經驗，發(fā)現大部分壓縮空氣系統(tǒng)運行能耗高的主要原因如下：
?。?）設備效率低
很多年前配置的空壓機大多屬于低能效設備，與終端等設備匹配不合理，僅僅為了滿足生產的基本需求；空壓機調節(jié)方式落后、無集中控制，用氣量隨機變化時，空壓機因卸載而浪費嚴重；末端設備用氣不合理、效率低，設備用氣存在浪費。
?。?）供氣壓力不合理
沒有對供氣壓力進行分級規(guī)劃，而是簡單采用高壓供氣外加機械自力式減壓閥來滿足不同的壓力需求，大量的能源浪費在閥門上。此外，當需求側用氣量變化引起管網壓力的隨機波動，為了避免機組的頻繁啟停，需要設定一個很寬的壓力變化范圍，造成空壓機出口壓力的大幅波動，增加了空壓系統(tǒng)的運行能耗。
?。?）能源浪費的原因
a.空載能耗高
目前多數企業(yè)壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數，空壓機設備開停依賴人工管理。尤其在用氣負載頻繁變化時，系統(tǒng)不能快速反應，也不能實現壓縮機排量的微調，這形成了空壓站各壓縮機的空載。
通常情況下，當壓力達到y(tǒng)公斤時，空壓機進入卸載運行狀態(tài)，當壓力降到x公斤時，壓縮機進入空載狀態(tài)，即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時將油氣預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉，雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動，電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實際檢測發(fā)現，空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的40%～55%。
b.爬升能耗高
螺桿壓縮機有兩種運行模式：加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤～y公斤之間來回運動。x公斤是最低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力(加載壓力)。一般情況下，x公斤、y公斤之間關系可以用公式來表示：y公斤=x公斤+(1+δ)，δ是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測，得知空壓機壓力每增加1公斤，能耗增加5-6%。
由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，其工作氣壓由x到y(tǒng)，有一個氣壓爬升的能耗，存在事實上的能源浪費。同時，高于x公斤的氣體在進入用氣終端前，其壓力需要經過減壓閥減壓至接近x公斤，壓力越高流速越快，這就造成同樣的工況，壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。
c.傳統(tǒng)管理
在空壓站的使用管理過程中，存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣，不利于生產線的正常運行，或出現壓力達不到設備使用要求導致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核，這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式，其結果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產。
多管齊下解決系統(tǒng)節(jié)能降耗問題
近兩年，國內各大空壓機廠商先后推出了永磁變頻空壓機、兩級壓縮空壓機，一級能效壓縮機等，對于空壓機的能效提升、電耗降低，市場用戶給予了極高的贊譽。
但我們也應看到，空壓機行業(yè)這些年高速發(fā)展，市場用戶對設備的選型及使用維護卻沒有足夠的專業(yè)認知，90%的企業(yè)依然使用著不達標的壓縮空氣，造成大量的設備元器件維修換新成本投入、產品原料浪費。
因此，為了幫助用戶提高能源利用效率，降低能耗，節(jié)能服務企業(yè)要從技術節(jié)能和管理節(jié)能等多種節(jié)能手段上尋求突破，根據用戶不同需求提供多層次的定制性服務。同時，整個空壓機節(jié)能服務市場，應立足于生產、技術研發(fā)和服務的一體化，整合包括空壓機整機、零配件耗材、潤滑油、后處理設備等在內的多種生產和服務，形成一個涵蓋空壓機前、中、后市場的完整產業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)，擴展空壓機節(jié)能服務市場空間，提升終端用戶接受節(jié)能服務的認可度。
我們的制造業(yè)同行一定要深刻理解節(jié)能降耗這個概念在中國的分量，它并不只是為了給國家節(jié)約資源。毫不夸大的說，未來幾年其將會是生產型企業(yè)在中國的立身之本，這也是空壓機節(jié)能服務生態(tài)系統(tǒng)將得以構建的基礎和廣闊前景。
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據中國節(jié)能協會節(jié)能服務產業(yè)委員會（EMCA）統(tǒng)計，2018年，節(jié)能服務產業(yè)繼續(xù)保持穩(wěn)定發(fā)展，節(jié)能服務產業(yè)總產值4774億元，同比增長15.1%。
從工業(yè)節(jié)能市場來看，國內市場進一步走向成熟。以空壓機行業(yè)為例，中國空壓機行業(yè)在經歷了40多年的市場風雨之后，其發(fā)展進入了一個瓶頸期。在以永磁變頻、兩級壓縮為代表的節(jié)能型產品市場占有率快速提升之后，其整體市場需求增速開始下滑。而以合同能源管理、節(jié)能技改、空壓站托管、智能空壓站等為代表的空壓機節(jié)能服務市場開始興盛，一大批節(jié)能服務公司進入空壓機節(jié)能服務行業(yè)，亦有不少傳統(tǒng)壓縮機生產企業(yè)涉足節(jié)能服務市場。
不過，在行業(yè)產品大量發(fā)展、節(jié)能服務企業(yè)云集的同時，痛點也凸顯：產品質量不高、耗材價格高、節(jié)能效果不突出，技術服務不到位成為眾多空壓機節(jié)能服務企業(yè)的發(fā)展瓶頸。有專家表示，在行業(yè)競爭市場化的前提下，節(jié)能技術研發(fā)、節(jié)能產品制造、節(jié)能設計方案、節(jié)能效果評估等產業(yè)鏈的整體培育將有助于空壓機節(jié)能服務形成巨大的市場。
國家三令五申強調空壓機節(jié)能降耗
據統(tǒng)計，空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8～10%左右，2018年全國空壓機耗電量約為4200億kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約1420.4億kW·h/a）被白白浪費掉，空壓系統(tǒng)節(jié)能亟待高效開展。
為此，今年4月初，工信部再次明確了《2019年工業(yè)節(jié)能監(jiān)察重點工作計劃》，并印發(fā)至各省、自治區(qū)、直轄市工業(yè)和信息化主管部門。空壓機行業(yè)也再一次同電機、變壓器、水泵、風機等被列為重點節(jié)能監(jiān)察對象。對于空壓機，《計劃》要求按照《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》（GB19153-2009）等國家標準，對空壓機等重點用能產品設備生產企業(yè)實施專項監(jiān)察，會同有關部門依法督促企業(yè)停止生產達不到強制性能效標準限定值的低效產品。
壓縮空氣系統(tǒng)普遍存在能源浪費
當前我國用戶的壓縮空氣系統(tǒng)中，能源浪費主要表現為泄露偏大、壓縮機配置及運行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設備用氣存在浪費、現場工人用氣成本意識淡薄等問題。
如在泄露問題上，工廠中的泄露量通常占供氣量的10%～30%，而管理不善的工廠甚至可能高達 50%。有時一個汽車組裝車間的泄漏點就有2萬個，其中，泄露量的90%以上來自設備使用中的零部件老化或破損。而尤為嚴重的是，現場管理人員遠遠地低估了泄漏造成的損失。比如，在供氣壓力為0.7MPa下的氣管中一個直徑1mm的泄漏小孔，每年導致的損失高達約3525度電，幾乎相當于兩個三口之家的全年家庭用電。
壓縮機的合理配置及合理運行對節(jié)省用電非常重要。通常，為使輸出壓力波動小，很多壓縮機采用吸氣閥調節(jié)方式。這種方式在沒有供氣的情況下也仍需消耗40%～70%額定功率的電力，浪費較嚴重。為此，導入變頻控制、臺數控制，采用空壓機房節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)等措施對削減電力十分奏效。而這些在工廠的實際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數工廠對壓縮機管理的唯一要求。
另外，由于管道壓力損失不確定，設備啟動存在流量高峰等原因，壓縮機的供氣壓力有時比現場要求壓力高出0.2MPa～0.3MPa。而末端設備每提高0.1MPa，壓縮機的耗電就提高4%～8%，造成了巨大的能源浪費。有時也會為了少數幾臺壓力要求高的設備，而整個調高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理，非明智之舉。
噴嘴在噴氣織機、制造加工的精修及機加工等工藝現場被廣泛使用，其耗氣量在某些產業(yè)領域達到總供氣量的50%。通常，噴嘴在使用過程中存在供氣管道過長、供給壓力過高、用直管銅管做噴嘴等問題。另外，現場人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴大噴嘴噴口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費。
在氣動設備中存在用氣不合理的現象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現象。尤其是化學藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減壓到0.1MPa～0.2MPa使用的現象非常普遍，浪費得令人痛心。從工藝上把握設備的實際需要壓力和最低耗氣量是使設備耗氣合理化的前提。由于設備用氣不合理導致的浪費平均估計為供氣量的20%。
壓縮空氣系統(tǒng)低效運行原因
大量數據表明，壓縮空氣系統(tǒng)主要費用都耗費在運行環(huán)節(jié)上，在其生命周期中，運行費用(電費)占比高達78～92%。因此，如何通過精細化管理，對能耗深入挖潛，提高能源使用效率，是每個企業(yè)都要面臨的一個課題。對此，根據項目工程經驗，發(fā)現大部分壓縮空氣系統(tǒng)運行能耗高的主要原因如下：
?。?）設備效率低
很多年前配置的空壓機大多屬于低能效設備，與終端等設備匹配不合理，僅僅為了滿足生產的基本需求；空壓機調節(jié)方式落后、無集中控制，用氣量隨機變化時，空壓機因卸載而浪費嚴重；末端設備用氣不合理、效率低，設備用氣存在浪費。
?。?）供氣壓力不合理
沒有對供氣壓力進行分級規(guī)劃，而是簡單采用高壓供氣外加機械自力式減壓閥來滿足不同的壓力需求，大量的能源浪費在閥門上。此外，當需求側用氣量變化引起管網壓力的隨機波動，為了避免機組的頻繁啟停，需要設定一個很寬的壓力變化范圍，造成空壓機出口壓力的大幅波動，增加了空壓系統(tǒng)的運行能耗。
?。?）能源浪費的原因
a.空載能耗高
目前多數企業(yè)壓縮機為單臺N立方，壓縮機開停只有N或N的倍數，空壓機設備開停依賴人工管理。尤其在用氣負載頻繁變化時，系統(tǒng)不能快速反應，也不能實現壓縮機排量的微調，這形成了空壓站各壓縮機的空載。
通常情況下，當壓力達到y(tǒng)公斤時，空壓機進入卸載運行狀態(tài)，當壓力降到x公斤時，壓縮機進入空載狀態(tài)，即關閉進氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時將油氣預分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。關閉進氣閥使電機空轉，雖然可以使空壓機不需要再壓縮氣體作功，但空壓機在空轉中還是要帶動螺桿或者活塞做回轉運動，電耗仍在繼續(xù)發(fā)生。實際檢測發(fā)現，空壓機空載時的能耗高達其滿載運行時的40%～55%。
b.爬升能耗高
螺桿壓縮機有兩種運行模式：加、卸載運行模式或空載、滿載運行模式。加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在x公斤～y公斤之間來回運動。x公斤是最低工作壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力(加載壓力)。一般情況下，x公斤、y公斤之間關系可以用公式來表示：y公斤=x公斤+(1+δ)，δ是一個百分數，其數值大致在10%～25%之間。壓差一般在一公斤以上。通過理論計算和實際檢測，得知空壓機壓力每增加1公斤，能耗增加5-6%。
由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，其工作氣壓由x到y(tǒng)，有一個氣壓爬升的能耗，存在事實上的能源浪費。同時，高于x公斤的氣體在進入用氣終端前，其壓力需要經過減壓閥減壓至接近x公斤，壓力越高流速越快，這就造成同樣的工況，壓力越高所耗氣量越大。這一過程同樣是一個能源浪費的過程。
c.傳統(tǒng)管理
在空壓站的使用管理過程中，存在兩種不可避免的矛盾。一種是企業(yè)對空壓機管理人員有明確的考核，那么會出現氣壓經常不夠或能少開就少開的習慣，不利于生產線的正常運行，或出現壓力達不到設備使用要求導致用氣終端故障增加。一種是對空壓機管理人員沒有明確的考核，這就會導致空壓機多開、空壓站空載能耗高的結果。無論哪種管理模式，其結果都會是空壓站電能浪費增大，而且不利于安全生產。
多管齊下解決系統(tǒng)節(jié)能降耗問題
近兩年，國內各大空壓機廠商先后推出了永磁變頻空壓機、兩級壓縮空壓機，一級能效壓縮機等，對于空壓機的能效提升、電耗降低，市場用戶給予了極高的贊譽。
但我們也應看到，空壓機行業(yè)這些年高速發(fā)展，市場用戶對設備的選型及使用維護卻沒有足夠的專業(yè)認知，90%的企業(yè)依然使用著不達標的壓縮空氣，造成大量的設備元器件維修換新成本投入、產品原料浪費。
因此，為了幫助用戶提高能源利用效率，降低能耗，節(jié)能服務企業(yè)要從技術節(jié)能和管理節(jié)能等多種節(jié)能手段上尋求突破，根據用戶不同需求提供多層次的定制性服務。同時，整個空壓機節(jié)能服務市場，應立足于生產、技術研發(fā)和服務的一體化，整合包括空壓機整機、零配件耗材、潤滑油、后處理設備等在內的多種生產和服務，形成一個涵蓋空壓機前、中、后市場的完整產業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)，擴展空壓機節(jié)能服務市場空間，提升終端用戶接受節(jié)能服務的認可度。
我們的制造業(yè)同行一定要深刻理解節(jié)能降耗這個概念在中國的分量，它并不只是為了給國家節(jié)約資源。毫不夸大的說，未來幾年其將會是生產型企業(yè)在中國的立身之本，這也是空壓機節(jié)能服務生態(tài)系統(tǒng)將得以構建的基礎和廣闊前景。
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