閥門在壓縮空氣系統節能優化運行技術

                        閥門在壓縮空氣系統節能優化運行技術

                             上海申弘閥門有限公司


一、產品名稱

1、英文簡稱：CAEC

2、中文名稱：壓縮空氣系統節能優化運行技術壓縮空氣是通過空氣壓上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。縮機來產生的。如下圖是一個空氣壓縮機的原理圖，由壓縮機產生的壓縮空氣是不純凈的。這是因為空氣壓縮機本身含有潤滑油，在進行壓縮工作時，必然有部分潤滑油混入到壓縮空氣中去。另外自然界的空氣本身含有一些固體顆粒及水份等，當在氣動回路中直接使用這種未經凈化處理的氣體，會給氣動回路帶來一些故障，損壞氣動元件，降低元件使用壽命，生產效率下降，甚至造成事故。因此，凈化這些壓縮氣體以獲得純凈的壓縮氣體是氣壓系統中*的一個重要環節。
壓縮空氣系統
壓縮空氣系統圖冊
圖中的曲軸連桿機構在原動機的驅動下作旋轉運動，當與連桿相連的活塞下移時，把大氣抽進來；當活塞上移時，把空氣壓縮出去。依靠這種動力轉換，便可得到壓縮空氣。
（1）壓縮機，大氣壓力的空氣被壓縮并以較高的壓力輸給氣動系統。這種就把機械能轉變為氣壓能。
（2）電動機，給壓縮機提供機械能，它是把電能轉變成機械能。
（3）壓力開關，將儲氣罐內的壓力來控制電動機，它被調節到一個高壓力；達到這個壓力就停止電動機，也被調節另一個低壓力，儲氣罐內壓力跌到這個壓力就重新啟動電動機。
（4）單向閥，讓壓縮空氣從壓縮機進入氣罐，當壓縮機關閉時，阻止壓縮空氣反方向流動。
（5）儲氣罐，貯存壓縮空氣。它的尺寸大小由壓縮機的容量來決定，儲氣罐的容積愈大，壓縮機運行時間間隔就愈長。
（6）壓力表，顯示儲氣罐內的壓力。
（7）自動排水器，無需人手操作，排掉凝結在儲氣罐內所有的水。
（8）安全閥。當儲氣罐內的壓力超過允許限度，可將壓縮空氣排出。
（9）冷凍式空氣干燥器，將壓縮空氣致冷到零上若干度，使大部分空氣中的濕氣凝結。這就免除了后面系統中的水份。
（10）主管道過濾器，在主要管路中，主管道過濾器必須具有小的壓力降和油霧分離能力。它使管道內清除灰塵、水份和油。
壓縮空氣系統 - 壓縮空氣消耗系統 
1）壓縮空氣的輸出，壓縮空氣要從主管道頂部輸出，以便偶爾出現的凝結水仍留在主管道里，當壓縮空氣達到低處時，水傳到管子的下部，流入自動排水器內，將凝結水去除。
2）自動排水器，每一根下接管的末端都應有一個排水器，有效的方法是用一個自動排水器，將留在管道里要用人工排掉的水自動排掉。
3）空氣處理裝置，使壓縮空氣保持清潔和合適壓力，以及將潤滑油送到需要潤滑的零件中，以處長這些氣動元件的壽命。
4）方向控制閥，通過對氣缸兩個接口交替地加壓和排氣，來控制運動的方向。
5）執行元件，把壓縮空氣的壓力轉變為機械能，如氣動馬達等。
6）速度調節閥，能簡便實現執行元件（氣動馬達）的無級調速。

壓縮空氣管道

按照下表將選型填寫在后一列，價格可增加一列填寫，不要合并項，后增加一行價格小計。

序號	設備名稱	管道尺寸	數量	介質	用途	投標方選型
1	球閥（手動）	DN80  PN16	1個	壓縮空氣	壓縮空氣總進氣管道的閥門
2	球閥（手動）	DN80  PN16	3個	壓縮空氣	壓縮空氣總進氣旁通管道的閥門
3	球閥（手動）	DN80  PN16	1個	壓縮空氣	脫硝壓縮空氣罐的進口閥門
4	球閥（手動）	DN100  PN16	1個	壓縮空氣	脫硝壓縮空氣罐的出口閥門
5	球閥（氣動、開關）	DN100  PN16	1個	壓縮空氣	脫硝壓縮空氣罐的出口閥門	法蘭、2s快速關閉、常閉
6	球閥（手動）	DN32  PN16	1個	壓縮空氣	氨水流量控制柜
7	球閥（手動）	DN65  PN16	1個	壓縮空氣	電除塵氣力輸送的供氣閥門
8	球閥（手動）	DN50  PN16	1個	壓縮空氣	熟石灰倉的供氣閥門
9	球閥（手動）	DN50  PN16	3個	壓縮空氣	三套粉倉系統的供氣閥門
10	球閥（手動）	DN65  PN16	1個	壓縮空氣	脫硫底、除塵器底輸灰的供氣閥門
11	球閥（手動）	DN50  PN16	1個	壓縮空氣	袋式除塵器清灰的供氣閥門
12	球閥（手動）	DN15  PN16	10個	壓縮空氣	儀表用氣的分支管路的閥門
13	針型閥	DN15  PN16	33個	壓縮空氣	壓力變送器的隔離閥	不銹鋼
14	針型閥	DN15  PN16	8個	壓縮空氣	壓力變送器的排污閥	不銹鋼

二、應用概述

壓縮空氣是僅次于電力的普及能源之一，是流程工業中應用的第四大能源。

壓縮空氣系統主要由空氣壓縮機組、冷卻干燥設備、過濾設備、儲氣罐、輸配管網與閥門等組成，其電能消耗占整廠能耗的10~40%之間。由于安全、潔凈、易控等特點，壓縮空氣系統廣泛應用于以下行業：

汽車行業----自動沖壓、表面清潔、水基涂料、噴漆輔助等；

輪胎行業----鋼絲簾布裁斷機、硫化機、氣動密煉、氣動成型等；

紡織行業----噴氣織機、漿紗機、染整機、粗紗機、吸絲槍等；

半導體行業----晶片氧化設備、真空系統、氣動控制閥、氣動搬運裝置等；

化工行業----空氣分離、主/輔流程用氣、氣動儀表、危險工藝等；

電力行業----氣力輸送、干灰輸運、氣動執行、儀表設備等；

鋼鐵行業----儀表用氣、動力執行、設備吹掃、工藝輔助等；

食品行業----灌裝機、吹瓶機、氣力動輸送、氣動冷卻、氣動噴霧等。

壓縮空氣系統用于終端的氣壓能，僅占輸入電能的10~30%，這就使得壓縮空氣的使用成本大大提高。然而在壓縮空氣的系統節能管理上，大部分系統除安裝壓力表外，很少安裝其它合適的測控儀表，如流量計、功率表、溫度計、控制閥等。對于所使用的壓縮空氣工況，如現場需求側的流量/壓力、實際管網的供氣流量/壓力、泄漏與卸載浪費、壓縮機的系統能效等，無法充分掌握，難以提出綜合改善方案來降低壓縮空氣系統的運行成本。

壓縮空氣管道系統
自然界的空氣經空氣壓縮機壓縮后稱為壓縮空氣。壓縮空氣是一種重要的動力源。
壓縮空氣站工藝生產流程
壓縮空氣的生產流程主要包括空氣的過濾、空氣的壓縮、壓縮空氣的冷卻及油和水分的排除、壓縮空氣的貯存與輸送等。
空氣壓縮機
在一般的壓縮空氣站中，廣泛采用的是活塞式空氣壓縮機。在大型壓縮空氣站中，較多采用離心式或軸流式空氣壓縮機。
貯氣罐
活塞式壓縮機都配備有貯氣罐，目的是減弱壓縮機排氣的周期性脈動，穩定管網壓力，同時可進一步分離空氣中的油和水分。
空氣干燥器
空氣干燥器的作用是進一步除去壓縮空氣中的水分，滿足某些要求供給干燥壓縮空氣的用戶。目前常用的壓縮空氣干燥方法有吸附法和冷凍法。
油水分離器
油水分離器的作用是分離壓縮空氣中的油和水分，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器常用的有環形回轉式、撞擊折回式和離心旋轉式三種結構形式。
壓縮空氣站管路系統
壓縮空氣站的管路系統為：空氣管路、冷卻水管路、油水吹除管路、負荷調節管路以及放散管路等。
車間壓縮空氣管路的敷設
車間壓縮空氣管路分總管、干管和支立管。車間壓縮空氣管路可采用架空敷設、地溝敷設、埋地敷設或架空、埋地相結合的敷設方式。



三、技術原理

ZETA自主研發的壓縮空氣系統節能優化運行技術(Compressed air system energy conservation technology，簡稱CAEC技術) ，根據流體力學原理，分析壓縮空氣系統能量輸配效率，并采用節能控制方法結合智慧閥門技術、工業變頻技術、綜合熱回收技術、測控技術，對壓縮空氣系統中的空壓機、冷燥設備、過濾設備、儲氣罐、管網閥門、終端設備等單元進行優化控制，提高壓縮空氣的系統能效，從而達到綜合節能的目的。






1上位管理系統   2智能群控控制器  3能效優化控制器  4智慧閥門  5余熱回收裝置

6空氣壓縮機     7冷干機          8過濾器          9儲氣罐    10用戶車間




四、技術簡介

ZETA推出的CAEC技術，包括：空氣壓縮系統主機設備化技術、分級輸送技術、終端設備化技術、空壓機變頻優化控制技術、空氣壓縮機系統智能群控技術、管網系統智能減阻與輸配優化技術、管網泄漏智能檢測技術和空氣壓縮機余熱回收綜合利用技術。

用戶可以根據實際需求和工藝條件，采用以下全部或部分技術。

1、主機設備化技術

根據需求側部分更換空壓機，實施空壓機的單機效率提升，同時增加低阻型降溫除濕設備，減少空氣中的水汽含量，提高空壓機的使用效率。

結合CAEC之空氣壓縮系統的分級輸送技術，通過嵌入算法，大程度地降低空壓機的輸出壓力，提升空壓機的效率。

2、分級輸送技術

通過高低壓分級輸配減少管網壓降，降低管網輸送壓力，合理分配氣源，達到節能降耗的目的，同時管網壓力的降低也能減少泄漏量。

3、終端設備化技術

CAEC終端設備化技術通過使用ZETA創新研發的專業設備和工具，結合第三方提供的噴嘴，對壓縮空氣的需求側進行控制，提高壓縮空氣的使用效率，降低噪聲污染。

4、空壓機變頻優化控制

CAEC變頻空壓機控制技術既能保證供氣壓力的高精度穩定，又不降低空氣壓縮機的運行效率，同時使變頻電機低于額定轉速連續運轉，可有效地克服電機頻繁改變運行狀態所帶來的諸多弊端，達到系統節能運行的目的。

5、空壓系統智能群控技術

針對多臺空壓機的并聯運轉，CAEC空氣壓縮機節能群控技術，通過配置完善的傳感器網絡系統，在線收集壓縮空氣的壓力、流量、溫度、壓力露點、壓縮機功率和電機頻率等各項運轉數據，并按所收集的數據通過空氣壓縮機優化調度算法，實現壓縮機組的節能優化，使其在低用氣需求時可自動強迫電機卸載或停機，并依各電機的能源效率曲線，啟動適合的機組進行供氣。

6、管網智能減阻與輸配優化技術

采用ZETA智慧閥門，并通過壓縮空氣監控系統動態監測管網阻力與壓損，為管網改造與過濾器清理提供決策支持，進一步優化管網阻力，降低管網系統能耗、實現智能平衡。

7、壓縮空氣管網泄漏智能檢測技術

         CAEC管網泄漏檢測節能技術，通過在線與離線相結合的方式進行泄漏點檢測，減少管網泄漏能量損失。

舉例：6BAR壓縮空氣的管道出現一個4毫米圓孔，如果泄漏使用8000H/年，按0.60RMB/KWh的電價計算，每年會浪費大約31200RMB。

8、空氣壓縮機余熱能量綜合利用技術

空氣壓縮機余熱能量綜合利用，可以大幅度提高空氣壓縮系統的能量效率。

ZETA自主研發的節能型吸干機成套技術，可以利用空壓機自身排氣熱量實現干燥器的再生利用，從而實現了吸干機的零氣耗、零電消耗與零泄漏。

利用成熟的螺桿空壓機熱泵機組，對空氣壓縮系統余熱進行綜合制熱，制取的能量直接應用于生產和生活用熱。

應用ZETA擁有自主知識產權的EOAC（能效分析與運行優化）技術，這是一種以System COP*為主目標，通過對各個單機的能效分析，進而改變該機組的節點流動參數，可使機組運行點向區偏移，并實現系統優化，達到節能運行。

五、運行效果

ZETA自主研發的CAEC技術包括了主機設備化技術、分級輸送技術、終端設備化技術、空壓機變頻優化控制技術、空氣壓縮機系統智能群控技術、管網系統智能減阻與輸配優化技術、管網泄漏智能檢測技術和空氣壓縮機余熱能量綜合利用技術等八項子系統，綜合節能率20-40%。本文相關的論文有：中國閥門產值遞增