基金項目：聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織和國家發(fā)改委資助：中國電機系統(tǒng)節(jié)能項目（F/CPR/0022）1前言壓縮空氣由于具有清潔、安全、使用方便等特點，目前己被廣泛應用于工業(yè)中，在許多企業(yè)己經被稱為“第四能源”，其能耗在大多數(shù)工廠中約占其全部能耗的10%~40%1.但壓縮空氣也許是最為昂貴的能源形式，因為在空壓機消耗的能源中只有19%可以轉化成可用功，81%作為廢熱散失掉了，以上數(shù)據(jù)還只是理論計算結果，沒有考慮到系統(tǒng)的其他損失21.近年來，隨著世界范圍內能源價格的上漲和國內的用電短缺，政府對提高電機系統(tǒng)運行效率越發(fā)重視，企業(yè)也開始積極尋求降低壓縮空氣系統(tǒng)能耗的方法。目前，一些新的節(jié)能技術陸續(xù)發(fā)展起來，如變速驅動、中央控制、穩(wěn)定壓力和存儲控制等，但是每個壓縮空氣系統(tǒng)動態(tài)特點各不相同，每一種節(jié)能技術都有一定的適用條件，只有對壓縮空氣系統(tǒng)的動態(tài)性能進行全面地測試和分析后，才能知道系統(tǒng)是否存在優(yōu)化空間以及哪一種或幾種節(jié)能技術能夠被用來進行系統(tǒng)優(yōu)化。
2壓縮空氣系統(tǒng)1系統(tǒng)構成一個典型的壓縮空氣系統(tǒng)由幾個主要的分系統(tǒng)組成，包括空壓機、動力源、控制、空氣處理設備、附件以及管路分配系統(tǒng)，如所示?？諌簷C吸入其周圍的大氣并壓至系統(tǒng)設定的壓力排入管道中，往復式、螺桿式和離心式空壓機目前應用最為廣泛。動力源為空壓機運行提供動力?？刂葡到y(tǒng)調節(jié)空壓機產生氣體的數(shù)量?？諝馓幚碓O備除掉空氣中的污染物，其它附件保持系統(tǒng)正常運行。管路分配系統(tǒng)類似于電路，把壓縮空氣傳送到需要的地方。壓縮空氣系統(tǒng)的空氣存儲也可以提高系統(tǒng)性能和效率。
根據(jù)全生命周期成本分析理論測試壓縮空氣流量的方法有許多種，其中對管道中的流量直接進行測試是最為有效的方法，本測試系統(tǒng)選用了熱式質量流量計，它是根據(jù)熱傳導原理測試管道中氣體平均速度，進而根據(jù)管道面積計算系統(tǒng)流量。熱式質量流量計的最大好處是不需要對溫度和壓力進行修正。
壓縮空氣系統(tǒng)測試過程中的壓力傳感器和數(shù)據(jù)記錄儀進行配合，可以同時記錄多點的壓力值，從而可以繪出整個系統(tǒng)的壓力梯度曲線，依此判斷系統(tǒng)的壓降是否合理。另外，結合流量測試數(shù)據(jù)進行綜合分析，可以給出系統(tǒng)負荷變化和壓力變化之間的相互關系。壓力傳感器有幾種類型和規(guī)格，通常選用的壓力傳感器精度為0.量程）功率傳感器可以直接測試空壓機組的輸入功率，根據(jù)功率變化評估空壓機在系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時反應是否及時，同時可以估算壓縮空氣系統(tǒng)地能源費用。
計算機用來與數(shù)據(jù)記錄儀通訊進行設定和下載測試數(shù)據(jù)。
4系統(tǒng)性能分析1壓縮空氣的不正確應用在下列應用中經常會出現(xiàn)不正確的使用如：開路吹掃、噴射、除塵、霧化、員工冷卻、手動噴槍、隔膜泵、空間冷卻、真空文丘里管等等，使用未調節(jié)的壓縮空氣或給廢棄的設備供氣。是根據(jù)上海某公司測試數(shù)據(jù)繪制的某一車間的壓力一流量變化曲線。在車間內有一臺設備用未經壓力調節(jié)的壓縮空氣干燥傳送鏈上的金屬部件，可以看出當該設備于15 22開始工作時，該車間壓縮空氣流量從35m3/nin上升至66m3/nin這是一個典型的壓縮空氣不正確應用，當通過壓力控制或用高壓風機實現(xiàn)該工藝要求，節(jié)能率可達52%以上。
42多空壓機系統(tǒng)控制對于多臺空壓機并聯(lián)運行的系統(tǒng)，保持只有一臺空壓機處于部分負荷狀態(tài)起調節(jié)負荷作用，其他空壓機均處于滿載狀態(tài)時，系統(tǒng)運行效率最高，但大量的現(xiàn)場系統(tǒng)測試結果顯示：在多臺空壓機并聯(lián)運行的系統(tǒng)中，經常會出現(xiàn)2臺或2臺以上的空壓機處于部分負荷狀態(tài)的情況，這使系統(tǒng)的運行效率明顯降低。為某公司壓縮空氣系統(tǒng)空壓機功率變化曲線。從圖中可以看出，當恒壓控制的1號螺桿式空壓機開始調節(jié)減少輸出時，加卸載控制的往復式空壓機也開始加卸載來對系統(tǒng)的壓力變化做出反應。3臺空壓機中的2臺處于部分負載狀態(tài)將會明顯的降低系統(tǒng)運行效率，壓縮空氣的單耗會明顯增加。根據(jù)系統(tǒng)測試結果，對系統(tǒng)采取了如下措施進行了優(yōu)化：將1號空壓機的控制方式由恒壓控制改為部分負載效率更高的加/卸載控制；重新設定3號空壓機的壓力控制帶，當系統(tǒng)負荷降低時，使部分負荷效率最高的3號空壓機先下載；降低并穩(wěn)定系統(tǒng)供氣壓力。
通過上述改進，空壓機節(jié)能量達15.84%.壓縮空氣流經空氣處理設備和管道時會產生壓力損失。對于一個設計合理的壓縮空氣系統(tǒng)，從空壓機出口到用氣點的壓降不應超過空壓機排氣壓力的10%，過多的壓力損失不但會導致系統(tǒng)性能降低，而且會使空壓機能耗增加。對于供氣壓力為0 69MPa的系統(tǒng)，空壓機排氣壓力每增加0014MP3空壓機功率將增加1%.壓縮空氣系統(tǒng)測試可以同時監(jiān)測并記錄系統(tǒng)中各點的壓力，通過繪制壓力梯度曲線，可以對系統(tǒng)各部分阻力是否正常進行分析。對壓縮空氣系統(tǒng)增加不必要的設備也會增加的壓力降，從而導致空壓機排氣壓力升高，功耗增加。上海某公司為了生產安全對壓縮空氣過分處理，在系統(tǒng)總管中多安裝了一個油過濾器，過濾器前后的壓力梯度曲線如所示，壓縮空氣通過過濾器產生的0：能源浪費，中另外，測試中經常發(fā)現(xiàn)許多系統(tǒng)的壓力波動范圍過大，有時高達02MPa導致系統(tǒng)能耗增加。44系統(tǒng)配置問題每個壓縮空氣系統(tǒng)的配置都各不相同，許多企業(yè)會有兩個或兩個以上獨立運行的相同或不同壓力等級的壓縮空氣系統(tǒng)，這樣每個系統(tǒng)中至少有1臺空壓機處于部分負載狀態(tài)，使得企業(yè)在相同的壓縮空氣流量負荷滿足生產時要消耗更多地能源。通過系統(tǒng)流量、壓力和空壓機功率測試，可以評估系統(tǒng)運行效率為優(yōu)化系統(tǒng)提供依據(jù)。上海某材料廠曾經有2個獨立的壓縮空氣系統(tǒng)，正常生產時每個系統(tǒng)各有1臺恒壓控制的螺桿式空壓機處于運行狀態(tài)，空壓機容量分別為：10m3/ni和2Qtn3/nin經過系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)：2個系統(tǒng)的總平均流量只有9.5m3/n奴峰值流量也小于16m3mn鑒于此，對2個系統(tǒng)進行了并網改造，改造后1臺20m3mn即可以滿足系統(tǒng)需求，并網前后空壓機總功率變化曲線如所示，其平均值分別為141.7和1029，節(jié)能率達27.3%.時間并網前后空壓機功率對比曲線45壓縮空氣泄漏1在工業(yè)壓縮空氣中k泄！
比較重要的一部分，有時浪費空壓機產氣量的筆者對50個壓縮空氣系統(tǒng)測試分析的結果進行了統(tǒng)計，共涉及空壓機316臺，總平均運行功率為27155M，總的節(jié)電潛力為3582，節(jié)能率最小為3%，最大為55%，平均節(jié)電潛力為132%，年節(jié)電潛力預計2700萬千瓦時，需投資1704萬元，簡單投資回收期約為2年。
5結論（1）壓縮空氣是一種最為昂貴的能源形式，在工業(yè)企業(yè)能耗中占有很大比重，其能源成本占到全生命周期成本四分之三以上，很多系統(tǒng)都具有一定的節(jié)能空間，應該取措施以提高壓縮空氣系統(tǒng)的運行效率；下轉第8頁）5三角尺寸對性能曲線的影響液體通過與旋轉的葉片相互作用獲得能量，三角環(huán)形切割葉片雖可消除性能曲線駝峰，但會影響離心泵的揚程和效率，因此，必須慎重選取三角切割的尺寸。分別以邊長為345、67和8nm的正三角切割葉片，進行CH）數(shù)值模擬分析，分別計算08Q、1.0和1.2Q3種工況下?lián)P程、效率，結果見表3比較得出，4~5nm切割效果最佳，設計工況點揚程變化不大，效率較高。
表3切割尺寸與性能參數(shù)切割尺寸能曲線的駝峰，設計工況點流量、揚程、效率變化不大，具有較好的工程應用價值；小流量工況下，三角切割葉片出口邊，對離心泵內部流場的壓力、速度分布影響顯著，有效平衡葉輪前、后蓋板壓差，降低葉輪出口及蝸殼內部的水力損失；本文分別對6個切割尺寸進行了數(shù)值模擬分析，結果表明：切割三角形尺寸在4rm~5nm范圍內，泵的性能曲線駝峰消除，且揚程變化不大、效率較高。
基金項目：聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織和國家發(fā)改委資助：中國電機系統(tǒng)節(jié)能項目（F/CPR/0022）1前言壓縮空氣由于具有清潔、安全、使用方便等特點，目前己被廣泛應用于工業(yè)中，在許多企業(yè)己經被稱為“第四能源”，其能耗在大多數(shù)工廠中約占其全部能耗的10%~40%1.但壓縮空氣也許是最為昂貴的能源形式，因為在空壓機消耗的能源中只有19%可以轉化成可用功，81%作為廢熱散失掉了，以上數(shù)據(jù)還只是理論計算結果，沒有考慮到系統(tǒng)的其他損失21.近年來，隨著世界范圍內能源價格的上漲和國內的用電短缺，政府對提高電機系統(tǒng)運行效率越發(fā)重視，企業(yè)也開始積極尋求降低壓縮空氣系統(tǒng)能耗的方法。目前，一些新的節(jié)能技術陸續(xù)發(fā)展起來，如變速驅動、中央控制、穩(wěn)定壓力和存儲控制等，但是每個壓縮空氣系統(tǒng)動態(tài)特點各不相同，每一種節(jié)能技術都有一定的適用條件，只有對壓縮空氣系統(tǒng)的動態(tài)性能進行全面地測試和分析后，才能知道系統(tǒng)是否存在優(yōu)化空間以及哪一種或幾種節(jié)能技術能夠被用來進行系統(tǒng)優(yōu)化。
2壓縮空氣系統(tǒng)1系統(tǒng)構成一個典型的壓縮空氣系統(tǒng)由幾個主要的分系統(tǒng)組成，包括空壓機、動力源、控制、空氣處理設備、附件以及管路分配系統(tǒng)，如所示?？諌簷C吸入其周圍的大氣并壓至系統(tǒng)設定的壓力排入管道中，往復式、螺桿式和離心式空壓機目前應用最為廣泛。動力源為空壓機運行提供動力?？刂葡到y(tǒng)調節(jié)空壓機產生氣體的數(shù)量?？諝馓幚碓O備除掉空氣中的污染物，其它附件保持系統(tǒng)正常運行。管路分配系統(tǒng)類似于電路，把壓縮空氣傳送到需要的地方。壓縮空氣系統(tǒng)的空氣存儲也可以提高系統(tǒng)性能和效率。
根據(jù)全生命周期成本分析理論測試壓縮空氣流量的方法有許多種，其中對管道中的流量直接進行測試是最為有效的方法，本測試系統(tǒng)選用了熱式質量流量計，它是根據(jù)熱傳導原理測試管道中氣體平均速度，進而根據(jù)管道面積計算系統(tǒng)流量。熱式質量流量計的最大好處是不需要對溫度和壓力進行修正。
壓縮空氣系統(tǒng)測試過程中的壓力傳感器和數(shù)據(jù)記錄儀進行配合，可以同時記錄多點的壓力值，從而可以繪出整個系統(tǒng)的壓力梯度曲線，依此判斷系統(tǒng)的壓降是否合理。另外，結合流量測試數(shù)據(jù)進行綜合分析，可以給出系統(tǒng)負荷變化和壓力變化之間的相互關系。壓力傳感器有幾種類型和規(guī)格，通常選用的壓力傳感器精度為0.量程）功率傳感器可以直接測試空壓機組的輸入功率，根據(jù)功率變化評估空壓機在系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時反應是否及時，同時可以估算壓縮空氣系統(tǒng)地能源費用。
計算機用來與數(shù)據(jù)記錄儀通訊進行設定和下載測試數(shù)據(jù)。
4系統(tǒng)性能分析1壓縮空氣的不正確應用在下列應用中經常會出現(xiàn)不正確的使用如：開路吹掃、噴射、除塵、霧化、員工冷卻、手動噴槍、隔膜泵、空間冷卻、真空文丘里管等等，使用未調節(jié)的壓縮空氣或給廢棄的設備供氣。是根據(jù)上海某公司測試數(shù)據(jù)繪制的某一車間的壓力一流量變化曲線。在車間內有一臺設備用未經壓力調節(jié)的壓縮空氣干燥傳送鏈上的金屬部件，可以看出當該設備于15 22開始工作時，該車間壓縮空氣流量從35m3/nin上升至66m3/nin這是一個典型的壓縮空氣不正確應用，當通過壓力控制或用高壓風機實現(xiàn)該工藝要求，節(jié)能率可達52%以上。
42多空壓機系統(tǒng)控制對于多臺空壓機并聯(lián)運行的系統(tǒng)，保持只有一臺空壓機處于部分負荷狀態(tài)起調節(jié)負荷作用，其他空壓機均處于滿載狀態(tài)時，系統(tǒng)運行效率最高，但大量的現(xiàn)場系統(tǒng)測試結果顯示：在多臺空壓機并聯(lián)運行的系統(tǒng)中，經常會出現(xiàn)2臺或2臺以上的空壓機處于部分負荷狀態(tài)的情況，這使系統(tǒng)的運行效率明顯降低。為某公司壓縮空氣系統(tǒng)空壓機功率變化曲線。從圖中可以看出，當恒壓控制的1號螺桿式空壓機開始調節(jié)減少輸出時，加卸載控制的往復式空壓機也開始加卸載來對系統(tǒng)的壓力變化做出反應。3臺空壓機中的2臺處于部分負載狀態(tài)將會明顯的降低系統(tǒng)運行效率，壓縮空氣的單耗會明顯增加。根據(jù)系統(tǒng)測試結果，對系統(tǒng)采取了如下措施進行了優(yōu)化：將1號空壓機的控制方式由恒壓控制改為部分負載效率更高的加/卸載控制；重新設定3號空壓機的壓力控制帶，當系統(tǒng)負荷降低時，使部分負荷效率最高的3號空壓機先下載；降低并穩(wěn)定系統(tǒng)供氣壓力。
通過上述改進，空壓機節(jié)能量達15.84%.壓縮空氣流經空氣處理設備和管道時會產生壓力損失。對于一個設計合理的壓縮空氣系統(tǒng)，從空壓機出口到用氣點的壓降不應超過空壓機排氣壓力的10%，過多的壓力損失不但會導致系統(tǒng)性能降低，而且會使空壓機能耗增加。對于供氣壓力為0 69MPa的系統(tǒng)，空壓機排氣壓力每增加0014MP3空壓機功率將增加1%.壓縮空氣系統(tǒng)測試可以同時監(jiān)測并記錄系統(tǒng)中各點的壓力，通過繪制壓力梯度曲線，可以對系統(tǒng)各部分阻力是否正常進行分析。對壓縮空氣系統(tǒng)增加不必要的設備也會增加的壓力降，從而導致空壓機排氣壓力升高，功耗增加。上海某公司為了生產安全對壓縮空氣過分處理，在系統(tǒng)總管中多安裝了一個油過濾器，過濾器前后的壓力梯度曲線如所示，壓縮空氣通過過濾器產生的0：能源浪費，中另外，測試中經常發(fā)現(xiàn)許多系統(tǒng)的壓力波動范圍過大，有時高達02MPa導致系統(tǒng)能耗增加。44系統(tǒng)配置問題每個壓縮空氣系統(tǒng)的配置都各不相同，許多企業(yè)會有兩個或兩個以上獨立運行的相同或不同壓力等級的壓縮空氣系統(tǒng)，這樣每個系統(tǒng)中至少有1臺空壓機處于部分負載狀態(tài)，使得企業(yè)在相同的壓縮空氣流量負荷滿足生產時要消耗更多地能源。通過系統(tǒng)流量、壓力和空壓機功率測試，可以評估系統(tǒng)運行效率為優(yōu)化系統(tǒng)提供依據(jù)。上海某材料廠曾經有2個獨立的壓縮空氣系統(tǒng)，正常生產時每個系統(tǒng)各有1臺恒壓控制的螺桿式空壓機處于運行狀態(tài)，空壓機容量分別為：10m3/ni和2Qtn3/nin經過系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)：2個系統(tǒng)的總平均流量只有9.5m3/n奴峰值流量也小于16m3mn鑒于此，對2個系統(tǒng)進行了并網改造，改造后1臺20m3mn即可以滿足系統(tǒng)需求，并網前后空壓機總功率變化曲線如所示，其平均值分別為141.7和1029，節(jié)能率達27.3%.時間并網前后空壓機功率對比曲線45壓縮空氣泄漏1在工業(yè)壓縮空氣中k泄！