空压机节能方案汇总.docx

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空压机节能方案汇总

◎时代科仪

空压机节能方案汇总

北京时代科仪新能源科技有限公司

第一章前言3

第二章空压机的类型和节能的方向4

2.1活塞空压机4

2.2螺杆空压机4

2.3离心空压机4

2.4其它类型空压机4

2.5空压机节能方案可行的方向4

第三章空压机系统监控节能方案5

3.1空压机系统监控节能的设计思路5

3.2空压机系统监控的硬件基础5

3.3空压机系统监控的实施6

第四章空压机群控节能方案7

4.1时代科仪空压机群控系统的整体架构8

4.2时代科仪空压机群控系统的实施步骤8

第五章空压机本体节能利器一空压机节电王8

5.1空压机节电王的原理9

5.2空压机节电王的特征9

5.3空压机节电王的控制逻辑9

5.4专利资质10

5.5主控制器10

5.6产品型录11

5.7香飘飘应用案例11

5.8矿业应用案例12

5.9钢铁应用案例12

5.10食品及制药应用案例13

第六章大型离心空压机节电王一实现极大的经济效益13

6.1离心空压机实施节能的必要性13

6.2用户需求和市场前景14

6.3离心空压机节电王概述14

6.4节能原理14

6.4北京时代科仪的技术特征14

6.5实施案例15

第七章空压机的气源更换节能---节能型螺杆空压机16

7.1使用节能型螺杆空压机的意义16

7.2用户需求和市场前景16

7.3技术概述16

7.4型号17

第八章气体传输管路和末梢优化节能17

8.1储气罐容量不足18

8.2直角弯头18

8.3管路走向不良18

8.4末梢储能不足18

8.5采取分压供气19

8.6气体部件更换和漏点侦测19

第九章空压机余热利用节能19

9.1空压机余热制热水19

9.2空压机余热制冷19

第十章空压机附属干燥机节能20

10.1冷干机联动20

10.2吸干机优化20

10.3智能疏水阀20

后记20

第一章前言

在各种工业企业中，压缩空气都属于标准配置，由于其特性优良，广泛应用于多种场合，

成为继燃料、电力之后的第三大能源。

空压机作为产生压缩空气的设备，广泛应用于化工、矿山、冶金、电力、纺织、造纸、塑胶、烟草、食品、制药等各种行业。

用于产生压缩空气的空压机是工业企业的重点耗能设备，具备节能潜力。

在空压机的使

用成本中，设备购置成本仅占5%维护成本占18%电费占到了惊人的77%实施空压机节能将会显著降低空压机的使用成本。

空压机耗电量占主要工业设备耗电量的15%全国空压机每年耗电量约为2500亿千瓦时。

按照全国空压机平均节电15%平均电价0.65元计算，每年将创造节能效益244亿元，市场前景广阔。

5%

106亿元

18%77%

380亿元

15%

244

亿元

节电潜力

购置费用

维护费用

1625亿元

电费

节能潜力

为了实现空压机的节能，北京时代科仪新能源科技有限公司提出了空压机综合节能方案。

北京时代科仪是国家高新技术企业，专业从事节能系统研发、生产、销售与服务，为用户企业提供综合节能服务。

公司研发中心位于北京市海淀区上地中关村科技园区，拥有一批

具有高科技节能技术的研发队伍和高素质、高学历的营销团队，拥有多项专利技术和专有技

术，致力于将节能事业推向前进。

同时，公司还是双软企业、国家发改委备案的节能服务公司、全国节能环保促进会会员

单位、中国节能协会节能服务产业委员会会员单位、国际低碳经济研究中心特邀产品专家顾

问。

公司产品和技术涉及工业传动节能、电力并网节能、工业能源综合管理、城市节能等领

域。

公司全面实施ISO9001国际质量管理体系，为产品品质提供了强有力的保障。

作为国内专业化ESCO（节能服务提供商），公司自成立以来，一直致力于为用户提供全方位的节能解决方案，帮助用户降低经营成本、创造利润。

公司组建了一支集节能环保设备研发、生产、销售及服务为一体的专业化的团队，并为清华大学、北京交通大学、北京信息科技大学、中科院工程热物理研究所、中科院电工研究所等提供了设备或者具有合作关系。

根据多年的实践经验，本文从专业的角度，对各种可行的节能技术逐一进行列举，并阐

述空压机节能的综合方案，以便服务于广大的生产企业，为大家提供参考。

第二章空压机的类型和节能的方向

空压机是一种通过压缩动作使得空气的压强增大，从而具备做功能力的机械。

通常，具

备较高实用价值的空压机有活塞空压机、螺杆空压机、离心空压机等，具备不同的运行方式，

效率也有差别。

2.1活塞空压机

活塞空压机是一种定容、往复式压缩机，主要通过气缸、活塞、阀门的运动配合，完成吸气-封闭-压缩-排气周期。

其优点是压力范围大、稳定性好、排气压力稳定，其缺点是体积大而笨重、运行维护费用相对较高。

活塞空压机目前主要应用在高压力压缩等特殊领域。

22螺杆空压机

螺杆空压机是一种定容、回转式压缩机，主要通过螺杆的啮合和回转运动，完成吸气-

封闭-压缩-排气周期。

其优点是坚固耐用、维护方便，其缺点是输出压力不甚稳定，同等条件下的能源效率不及活塞空压机。

螺杆空压机又分为双螺杆空压机和单螺杆空压机，目前市

场占有率较大的是双螺杆空压机，具有绝大多数，但某些厂家的优质单螺杆空压机也不可小

觑。

2.3离心空压机

离心空压机是一种变容、叶轮式压缩机，主要通过叶轮的高速旋转，形成离心力，促使空气高速流动，并藉由增压器的转换作用，产生一定压力和流量的压缩空气，工作流程为吸气-增速-扩压-排出。

其优点是流量大、无油，其缺点是容量调节困难、容易诱发喘振等。

2.4其它类型空压机

其它具备实用价值的空压机有涡旋式、滑片式、轴流式空压机等，都可归结到定容、变容等压缩方式，与前述空压机的分析过程较为近似，考虑到它们的台数较少，在此不单独论述，本文的分析过程也适合这些空压机。

2.5空压机节能方案可行的方向

为了实现空压机节能，我们可以从系统整体监控、空压机群控优化、空压机单体控制、气源优化、输送管道优化、末端用气优化、余热利用、附属干燥机优化、整体综合方案等角度和方向进行研究，确定可行的技术方案。

北京时代科仪在这些领域都有较大规模的应用，并取得相应的效果。

第三章空压机系统监控节能方案

北京时代科仪新能源科技有限公司通过多年的实践，对大多数空压机节能方案都做出

了较好的案例，在此逐一列举空压机系统的各种节能方案，并形成综合节能优势，希望能够

对大家起到参考作用。

在过去的几年中，我们对空压机的各种节能方案进行了统一的研究，在此对有效的节能方案进行分门别类的叙述，本章主要介绍空压机系统监控节能方案。

3.1空压机系统监控节能的设计思路

企业中的空压机系统通常采用群组方式工作，每一套空压机系统含有多台空压机，其运

行状态各异，空压机系统的主要性能指标为气电比，而在通常的粗放运行方式下，系统的气

电比得不到保证，整体运行性能存在波动。

通过对空压机系统实施监控，能够对各台空压机

的运行情况和系统的整体性能进行管理，实现最大效能。

1、构建一个全面的信息系统，对于供应状况、设备状况、能耗状况、能源效率、维保状况等都进行全面的监控，监控手段先进，并能提出节能建议、维保定时提醒，属于专利技术。

本方案仅监控管理系统的功能就已经大大超出目前市面上空压机联控系统的范畴。

2、监控终端功能强大，每台空压机具有256路数据存储，可以全方位监控空压机的运行状况，实时核算制气效率、气电比，并具有小时、天、月、单班能效记录，尖、峰、平、

谷能效分析等功能，属于专利技术。

3、配合空压机节电王，提供单组空压机的核心节能功能，在合适的条件下能大幅降低空压机的实际能耗，起到节能的作用，也是专利技术。

3.2空压机系统监控的硬件基础

北京时代科仪的核心监控设备是监控云终端，能够兼容各种品牌、不同系列、年份的空

时代科仪空压机能源监控系统实现的主要硬件手段

能源监控云终端:

压机，完全自主研发，具有完善的专利保护：

发明专利两项，实用新型专利三项。

3.3空压机系统监控的实施

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空压机监控系统是一个完整的硬件、软件复合系统，用于企业对空压机的全面科学管理。

是集空压机数据监控、群组管理、健康管理、能源管理、节能管理为一体的综合性信息化解决方案。

监控管理软件界面部分示例图

空压机能源监控系统针对企业空压机的管理问题：

当前，空压机车间的运行由动力部门

管理，绝大多数仅以保证生产供气压力为运行目标，其运行能耗作为辅助监测对象，缺乏自

动的控制管理手段。

企业空压机普遍存在的问题：

供气压力设置过高、压力波动范围大、加卸载频繁、保养费用高、数据记录困难、故障处理不及时等等。

通过监控系统实现：

探全面、安全、可靠的日常管理

探直观、稳定、自动的群组管理

探详尽、节能、有效的能源管理

探个性、快速、轻松的健康管理

探实在、灵活、简单的节能管理

时代科仪空压机能源监控系统的主要功能是：

1空压机档案管理的问题

空压机及配套系统的额定参数报表：

品牌、厂家、额定产气量、额定压力、额定功率、

额定电流、额定电压；

空压机的运行数据的报表：

年报表、月报表、日报表及任意一时间段的数据报表，数据

包含压力、流量、温度、电压、电流、功率、制气效率等200多个运行数据；

空压机的维保状况报表：

女口：

何时换的油、何时换的滤芯、何时对空压机进行了什么维

空压机异常状况处理报表：

何时数据异常，何人采取了何种手段解决等；

空压机能效分析及节能策略建议、维保提醒日志、人员的随即评论及操作日志等报表。

2、空压机健康管理问题

数据异常或故障报警：

当数据出现任何异常时，及时报警、以短信的方式反馈到相关负责人，避免对企业造成大的损失；

维保提醒：

需要进行维保前，自动发短信提醒，并自动记录在系统档案中。

3、空压机运行数据实时监测的问题

实时监测空压机群组（或单台）运行时的压力、流量、功耗曲线；流量、温度、电压、电流、功率、制气效率等200多个运行数据。

4、空压机的能效分析

分析系统和单台设备的能源消耗规律、时段分析、成分分析等，对比分析各台设备的能源效率。

5、节能策略建议

内置空压机节能专家知识库，自动根据当前及前一段时间的运行状况给出节能的建议，企业操作人员根据提供的节能策略来操作，有节能的效果。

第四章空压机群控节能方案

在对空压机群体搭建了监控系统的基础上，就能够对各台空压机进行人性化的管理，通过实时的评估、统筹运行，发挥最大效能。

以下介绍时代科仪空压机群控系统：

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4.1时代科仪空压机群控系统的整体架构

系统架构图（含核心节能设备空压机节电王）

4.2时代科仪空压机群控系统的实施步骤1、安装监控云终端，实时监控工作状态、能效状态等参数，实现智能管理的基础；该项工作也为节电量和节电率的预估提供前期数据。

2、在此基础上建立空压机管理计算机网络系统，对压缩气体供应状态、设备状态、能耗状况、维保计划等进行全方位管理。

3、运行过程中，进行自动决策，实现整个系统的经济运行，并且建立一个详细的日志系统

降低设备运行的故障率，同时具有一个详细的维保计划能够定时提醒维保动作，对于压缩空

气的供应具有更好的保障。

4、本监控系统既可与企业的综合监控系统相连接，又可以作为企业综合监控系统（或能源

监控系统）的前期工程，企业可以在此系统的基础上进一步搭建企业的综合监控系统（或能

源监控系统）。

第五章空压机本体节能利器一空压机节电王

前述监控和管理系统主要针对空压机群组，对整体进行合理的管理，实现管理节能。

而对于群组里面的各台空压机本体，采用国家创新基金研究课题：

空压机节电王，对空压机

本体进行节能。

5.1空压机节电王的原理

空压机节电王是一套硬件和软件复合系统，含有测量部件、计算部件、驱动部件、切换

部件、显示部件等各个部分，通过对空压机的运行参数进行测量，选择内置的10种算法进

行分析，对空压机的运行加以控制，保持空压机在稳定的转速工作。

用户设备存在的问题

危害性

我们的解决方案

频繁加卸载

岀现空载损耗且气压不稳

人工智能稳定控制，避免卸载

管路上的压力损失

气压虚高，压缩阻力大

供气速率平缓化控制算法

压缩比配置偏高

压缩和排气损失加大

平缓控制算法降低损失压缩比

变频技术引起转速波动

损伤螺杆，并岀现呕油现象

转速很稳，不会频繁变动

频繁起停

功耗大且损伤螺杆

智能休眠及软启动控制

综合节电率

通过内置的控制系统，主要解决以下常见问题，并获得节电效果:

5.2空压机节电王的特征

空压机节电王属于国家创新基金研发课题，获得国家科研资金奖励支持，采用了综合的

专家经验控制理论，并结合现场各种条件，创造出10种控制算法，充分利用现场的实际条

件作出最优控制决策。

与常见技术相比，本产品具有以下优势:

技术类型

控制原理

优缺点

参考单位产量

加卸载控制

通过阀门的启闭控制进气量

优点：

成本低

缺点：

波动大、效率差

10立方米/度

电

变频控制

变频调节转速的PID恒压供气

优点：

转速可调、软启动

缺点：

转速周期性波动、可能呕油，

在相当比例的空压机上无法安装

11立方米/度

电

空压机节电王

根据现场条件采取的最优控制

优点：

转速非常稳定，同时气压稳定，降低空压机噪音，安装连接方便缺点：

部分现场应控制节电率，以免油温过低

13立方米/度

电

5.3空压机节电王的控制逻辑

在正常状态下，用户的用气量和管路气压存在波动，采用上述不同的控制方式，工作曲

线和使用效果如下：

■空压机节电王运行

■变频空压机运行

■普通空压机运行

■假设气压波动

空压机节电王与变频技术最主要的区别在于，其转速是非常稳定的，避免了变频技术带来的转速持续追踪、持续摆动的问题，从而确保了螺杆空压机的正常运行。

在转速非常稳定的前提下，用户的气压也是稳定的，之所以能够做到转速和气压都较为稳定，主要归功于空压机节电王的人工智能算法。

图中是以工作模式9为例进行解说的，其余工作模式亦具有较好的效果。

5.4专利资质

专利资质:

ZL201010560101.6—种空压机控制装置及方法

ZL201020626064.X—种空压机控制装置

2014SR016725空压机节电王系统V1.0.0

科技部创新基金科研奖金支持

5.5主控制器

内置能源监控云终端：

能源监控云终端是空压机节电王的核心控制器，专利号：

201220098189.9。

O内置电量分析计量功能，能自动分析空压机在尖、峰、平、谷各个时段的耗电量，并能自动记录节电量。

O自动评估空压机的效能，并给出最佳控制方式。

O节电考核方式简单：

运行中可切换到非节电状态，通过计算，确认节电率。

型号

KYK-0.4-055

KYK-0.4-075

KYK-0.4-090

KYK-0.4-110

KYK-0.4-132

KYK-0.4-160

KYK-0.4-185

KYK-0.4-200

KYK-0.4-220

KYK-0.4-250

KYK-0.4-280

KYK-0.4-315

适配

空压机功率

（kW）

45

55

75

90

110

132

160

185

200

220

250

280

5.6产品型录

5.7香飘飘应用案例

香飘飘食品股份有限公司

香飘飘食品集团主打产品为风味奶茶，其产销量惊人，其中压缩空气是生产的重要工序。

该集团在湖州、成都、天津三个生产基地所使用的空压机节电王共10套，空压机的节

能效果在20%左右，全产业节能达到15%左右。

5.8矿业应用案例

山东鑫国矿业（国庄矿）

国庄矿属于国有大型煤矿，矿井使用空压机主要是为掘进提供动力，并作为应急备用气

源。

由于其管道距离较长，因此对供气质量要求很高。

矿井采用的空压机为6kV供电的居多，对于这种中、高压空压机，我们也有成熟的节能设备，运行非常稳定。

本现场使用的空压机本身已经是国产一流品牌，属于高效节能型空压机，但采用空压机

节电王之后仍然挖掘出了节能潜力。

节能空间的大小是现场的运行条件决定的。

采用时代科仪空压机节电王之后，节电效果

达到25%~30%实测谐波含量极低，甚至可以忽略，对电网不存在污染。

5.9钢铁应用案例

永兴特种不锈钢股份有限公司

永兴特种不锈钢股份有限公司主要生产特种不锈钢线材，其产品具有特色，品质稳定，在专有领域的市场占有率很高。

在金属冶炼行业，空压机主要用于空分气源和生产动力气源，对压缩空气的使用量非常

大，能耗也非常高，节能减排十分必要。

不但使得空压机的运行更加持续稳定,

在该现场，空压机节电王发挥了很好的节能效果,噪音下降，还实现了30%以上的节能率。

5.10食品及制药应用案例

蒙牛乳业

蒙牛乳业的乳品加工厂星罗棋布，其中大部分乳品加工厂都选用了时代科仪的空压机节电王产品进行节能改造。

在乳品行业，空压机主要为自动化生产线供应压缩空气，但是生产的季节性比较强。

通过空压机节电王的自动调节运行，从而使得空压机的整体耗能节省10%左右，且噪音

降低5分贝以上，维护成本下降25%左右。

第六章大型离心空压机节电王一实现极大的经济效益

6.1离心空压机实施节能的必要性

离心空压机是大、中型企业的主要动力设备之一，用途较为广泛，同时也是耗电大户，

其运转成本占企业电力成本的30%^上，在有些企业甚至达到60%左右。

时代科仪经过数年的潜心研究和实践，结合航空、航天技术，推出了离心空压机节电王。

该产品的推出改善了能耗高的问题，能够显著降低运行成本，同时还具有提高离心空压机产能、减少配电需求的作用。

6.2用户需求和市场前景

离心空压机的能耗成本占企业运营成本的比重很大，这一类高能耗的设备给企业带来了

沉重的电费负担，特别是对于普通的工业企业，由于市场竞争的影响，其利润率不高，甚至

长期在盈亏线上挣扎，高能耗设备有可能成为“压垮骆驼的最后一根稻草”，使企业步履维

艰，甚至走上停工、停产的道路。

即使对于效益较好的企业，也可以未雨绸缪，降低能耗成本，因此对于离心空压机这种用电大户应该优先考虑节能。

类似地，对于大型离心式鼓风机，

也可以采用离心空压机节电王进行节能。

离心空压机节电王广泛应用在制药、化工、污水处

理、玻璃、焦化、金属冶炼等领域，具有广阔的市场潜力，以每台设备平均节约成本200

万元/年，粗略估计全国适合改造的设备有3500余台，市场需求为70亿元/年。

6.3离心空压机节电王概述

该设备离心空压机添加的一套附属的节能设备，包含“人工智能控制中心”和特制的高压驱动装置两部分。

本节能产品填补了离心空压机节能调节的技术空白，处于国际和国内领先水平。

6.4节能原理

为了提高离心空压机的能效，降速运行、全部打开进口阀门（导叶）是解决耗能问题的

有效途径。

然而，速度调节受到离心空压机固有的“喘振”问题的影响，以往没有成功应用的案例。

时代科仪采用“人工智能”与“大数据”融合的专家控制系统，攻克了“喘振”难题，并成功应用在高压离心空压机，通过实时在线式调控运行，节能效果非常明显，系统运

行十分稳定，效率大大提高。

6.4北京时代科仪的技术特征

该技术借鉴了高压变频器对电机的转速的调节功能，并根据离心空压机的特殊要求，对

变频技术进行了专门改进、升级，属于特有技术，具有安全、稳定、高效的特点，尤其是具有瞬时断电不跳车的特点，能够解除电网瞬时断电对空压机的威胁，显著提高了现有系统的

可靠性。

空压机节电王就像一名不知疲倦的专家不断地对系统进行实时控制，提高企业的自

动化水平和管理水平。

与常见技术相比，本技术具有以下优势:

技术类型

控制原理

优缺点

适应场合

入口蝶阀或者导叶调节

限制进气量

优点：

成本低

缺点：

波动大、效率差

用气量较大

变频控制

用变频器降低转速

优点：

转速可调、软启动

缺点：

转速调节范围极窄，否则喘振，

只能高速运转，几乎没有节电效果

希望实现软启动

离心空压机节电王

人工智能控制

解决了喘振问题

优点：

填补了转速自由调节的技术空

白，实现大范围节能

缺点：

未见缺点

具有节能空间

希望实现节能

离心空压机节电王在制药、化工、污水处理、玻璃、焦化、金属冶炼等领域获得广泛应用。

位于山东省济宁市的“胜利生物”项目（属于中农发集团），该企业采用离心空压机节

电王之后，空压机运转正常，气压和供气量没有降低，离心空压机的能耗显著下降，杜绝了

“喘振”现象，且离心空压机的产能提高。

6.5实施案例

胜利生物通过离心空压机节电王的使用，达到了以下节能效果:

第七章空压机的气源更换节能---节能型螺杆空压机

7.1使用节能型螺杆空压机的意义

在当今的工业领域，螺杆空压机由于坚固耐用、便于维护的特性，成为保有量最大的空压机类型，用途非常广泛。

然而，螺杆空压机的能源利用率仍然在低位徘徊，输入给螺杆空压机的电力只有大约20%转化为有效的压缩空气动力，其余全部转化为热。

如果将螺杆空压机自身的效率提高，实现节能型螺杆空压机，那么将获得巨大的效益。

7.2用户需求和市场前景

全国的螺杆空压机每年耗电量约为2000亿千瓦时，通过提高能效水平，平均降低能源

消耗10%可节省200亿千瓦时电能，按照平均电价0.65元计算，将创造节能效益130亿

「1

・•

丿

L^=i

1螺杆空压机能耗

100

80

60

40

20

节能之前节能之后节能量

元/年。

7.3技术概述

节能型螺杆空压机是综合运用了各种节能技术，并将能效充分提高的新型空压机。

其中使用的技术有：

两级压缩、压比匹配、永磁电机、变频驱动、智能控制算法等。

本产品适用

于替代现有效率较低的螺杆空压机，配置节能型空压机之后，原有空压机适当保留作为备用

机即可。

1.

两级压缩

2.压比匹配：

设计内压比与外压比相同，提高能效。

3.采用永磁电机，提高电机效率。

4.采用变频驱动，以及智能控制算法，转速最大程度的稳定，进一步提高能效。

外形型号

KYKY-0.4-01

KYKY-0.4-02

KYKY-0.4-03

KYKY-0.4-04

KYKY-0.4-05

7.4型号

注：

节能型空压机具体参数需根据项目需求而确定。

第八章气体传输管路和末梢优化节能

压缩空气一经产生，需要经过储气罐和管路输送到使用场合，而在输送过程中，管路常

常存在问题，这些问题增大了能源消耗，造成了无谓的浪费。

通过管路和末梢用气环节优化的节能手段，能够实现空压机系统的大幅节能。

本章对常见