空壓機(jī)節(jié)能設(shè)備的核心原理是什么？

社會(huì)背景

節(jié)能減排是利國利民的大事，作為我國長期發(fā)展規(guī)劃中的一項(xiàng)重要任務(wù)，今后中國的建設(shè)將從資源開發(fā)型建設(shè)向資源節(jié)約環(huán)境和諧建設(shè)轉(zhuǎn)變。中國將把大幅度降低能源消耗強(qiáng)度、二氧化碳排放強(qiáng)度和主要污染物的排放總量作為重要的約束性指標(biāo)，并將采取措施力促節(jié)能減排。

應(yīng)用背景

在工業(yè)領(lǐng)域采用的諸多能源形式中，電力是最普及的能源；其次，壓縮空氣是僅次于電力的普及能源，在工業(yè)界的使用量十分可觀，其總量占能源的15%左右。由于壓縮空氣的廣泛、大量應(yīng)用，與日俱增的空氣壓縮機(jī)在制造大量的壓縮空氣的同時(shí)，本身正在消耗海量的能源。通常，空壓機(jī)的工作模式可以分為往復(fù)式、螺桿式、離心式等，雖各有千秋，但從輸入的能源到壓縮空氣含有的能源之間的平均轉(zhuǎn)化率僅在10~20%徘徊，其余大部分能源多以低品味熱能的方式耗散。以最普遍的7bar壓縮空氣系統(tǒng)為例，每生產(chǎn)100m³/min的壓縮空氣大約需要500kW~600kW的能源支持。

在大工業(yè)的背景下，各類空壓機(jī)，直至數(shù)百千瓦、數(shù)兆瓦的空壓機(jī)，正在消耗龐大的能源，如何提高效率，使其能耗水平相對(duì)下降，確實(shí)是業(yè)者不斷深思的課題。我公司有專門的空壓機(jī)節(jié)能事業(yè)部，根據(jù)多年的節(jié)能實(shí)踐，不斷積累了空壓機(jī)節(jié)能的一系列技術(shù)、方案和手段，我們的拳頭產(chǎn)品-空壓機(jī)專用節(jié)能設(shè)備也日臻完善。

改進(jìn)方案

由于空壓機(jī)本身的局限，對(duì)能源的使用情況仍然可以進(jìn)一步提高，現(xiàn)場(chǎng)的空壓機(jī)存在以下可以改進(jìn)的地方：

空壓機(jī)的空氣溫升明顯，排氣溫度可達(dá)到90℃~100℃，這意味著大部分的機(jī)械能最終轉(zhuǎn)變?yōu)閺U熱而被排放掉了，參考螺桿式空壓機(jī)的效率，一般只能達(dá)到20%左右，因此整體效率亟待提高。

理由是：空壓機(jī)在運(yùn)行時(shí)，額外的溫升將使正在壓縮的氣體因?yàn)槭軣岫蛎?，帶來短時(shí)的額外壓強(qiáng)，而冷卻后卻消失，這種短時(shí)的額外壓強(qiáng)將形成額外的反作用力，帶來毫無意義的額外的功耗。改善這種現(xiàn)狀的途徑在于提高壓縮效率，在工藝條件無法改變的前提下，采用節(jié)能設(shè)備---空壓機(jī)節(jié)電王進(jìn)行節(jié)能，節(jié)約使用成本，并減少空壓機(jī)的故障概率?？諌簷C(jī)節(jié)電王的主要原理在于不斷核算使用中的代價(jià)---耗電量，并且尋找到最節(jié)能的壓縮比，使空壓機(jī)總是在最節(jié)能的狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)節(jié)能。

產(chǎn)品介紹

北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司的空壓機(jī)節(jié)電王其實(shí)質(zhì)是一個(gè)空壓機(jī)效率最優(yōu)化系統(tǒng)，能夠?qū)⒖諌簷C(jī)總是穩(wěn)定在達(dá)到或者優(yōu)于設(shè)計(jì)效率的條件下工作，從而節(jié)能降耗。并且由于自動(dòng)實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)速匹配的同步供油，空壓機(jī)的潤滑不受影響，由于工作溫度的適當(dāng)下降，潤滑效率可以保證在合理的區(qū)間。

核心原理

根據(jù)氣體的熱力學(xué)定律，在空氣被壓縮的過程中，“恒溫壓縮”比“絕熱壓縮”所需做的功更少。為了使空壓機(jī)更加節(jié)能，一方面應(yīng)該使空壓機(jī)盡可能接近恒溫壓縮過程，即空氣在被壓縮的過程中要充分散熱，因此壓縮曲線應(yīng)該取得低一些。但是另一方面，如果曲線過低，為了滿足供氣量，空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間就會(huì)加長，此時(shí)空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的自耗以及機(jī)械部件的怠速損耗等所占的比重就會(huì)增大，造成空壓機(jī)的效率反而降低。

綜上，在保證空壓機(jī)的供氣量的前提下，對(duì)于某臺(tái)空壓機(jī)，必然存在一條最佳壓縮曲線，這個(gè)曲線不是最高也不是最低，而是介于兩者之間的某個(gè)值，使空壓機(jī)具有最小的單位功耗的最佳曲線。為此，本項(xiàng)目節(jié)能產(chǎn)品采用“動(dòng)態(tài)規(guī)劃法”，設(shè)計(jì)了能夠?qū)崟r(shí)采集空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)的主控計(jì)算機(jī)，編寫了控制軟件，在應(yīng)用過程中能隨時(shí)求解出最佳曲線（稱最優(yōu)曲線），空壓機(jī)按照這個(gè)最佳曲線運(yùn)行，保證空壓機(jī)在最低功耗的狀態(tài)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)節(jié)能，最優(yōu)曲線通過動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，此為本項(xiàng)目節(jié)能產(chǎn)品的核心工作原理。[注：專利技術(shù)]