摘要：空气压缩机是工业生产通用设备，结构形式很多，常见的有活塞式、螺杆式和离心式。活塞式压缩机因维护工作量大，供气质量和自控程度低等原因，已经被高效率、免维护、高可靠性的螺杆式和离心式压缩机相继替代。本文针对某氧化铝企业螺杆式空压机节电改造和无人值守控制技术的应用事例，探讨螺杆式空压机在节能技术和智能化控制方面的应用。
关键词：螺杆式空压机；节能技术；智能化应用；
随着国家对高能耗设备升级换代的政策激励，高能效的螺杆式空压机已经替代传统的活塞式空压机。近十几年来，对螺杆机的技术研发和产品升级换代也如雨后春笋，政策的红利，更是催生了各种各样的节能技术开发和应用。物联网、大数据、智能化、云平台的发展浪潮，也促使螺杆机的运行控制方式向高度自动化、智能化、远程化的方向发展。
我们知道，压缩机是依据满负荷用气量来设计的，同时考虑了一定富余量，实际的工况是用气量经常变化，有时经常在半载或空载下运行，基本每家企业的供气系统都存在着程度不同的 “大马拉小车”现象。这就为空压机系统的节能改造留下了空间，下面对此类节能改造的方向和途径进行探讨分析。
一、空压机电能损耗原因分析
1、启动过程电流冲击影响
电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，不仅对电网冲击大，造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全，启动大电流频繁冲击作用下，会导致主机其他设备异常。
2、加载过程电能消耗影响
在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升，直到卸载压力，此时一定会产生更多的热量和噪音，从而带来电能损失。
3、卸载过程电能消耗影响
当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，产生能量浪费。据测算，空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～40%。
4、调压带宽影响
传统空压机压力控制是上下限控制，首先根据生产设备的最低压力要求，设定空压机输出压力的下限，也就是空压机开始加载的压力；再在最低压力上加上一定压力，作为空压机输出压力的上限，即开始卸载的压力。空压机的输出工作压力将在上下限之间波动。空压机的功率消耗和输出压力成正比。输出的压力越高消耗的功率也越大，从输出压力的下限到上限的压差将多消耗总功率的7%-10%。
5、调控方式影响
供气系统中，如果有多台空压机同时运行，每台空压机的输出压力都将随着管网的压力波动在上下限间波动，则每台空压机会多消耗7%-10%的额定功率。
6、系统参数设定差异影响
空压机供气系统中运行参数设定不同，也会造成空压机用电量的不同，必须根据用气工况进行精确设定，才能达到最经济的运行效果。
7、空载运行影响
空压机供气系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能，而且经常卸载和加载导致整个气网压力不能保持恒定的工作压力。
8、漏气损失影响
泄漏是空气系统中一个常见的现象，几乎不可能完全消除。根据美国能源部（DOE）相关调查，60%的工厂对于空气系统中的泄漏未采取任何措施，尽可能的消除这部分损失就是在节能。
二、节能技术应用原理
1、智能恒压控制技术。
通过该技术缩小管网压力带波动范围，起到节能效果。同时优化调度，均衡匹配空压机组并联运行工作模式。根据测算，每下降1Bar压力，机组能耗下降7%。
如：250KW机组，下降1Bar压力，每小时可以节约17.5度电，每年按300天运行时间，工业用电以0.6元计算，一年可以节约用电126000度电，节约费用75600元。
2、功率实时调整技术。
一种集成电磁调功、功率补偿、滤波、阻抗平衡等技术在内的新型节电技术。
通过功率控制技术和智能节电软件，自动跟踪电动机的负荷，并实时计算出空压机的最佳节能运行曲线，调整电动机的输出功率，从而有效避免了过多电能的浪费。
3、运行精准控制技术
对多台并联运行的空压机组，通过优化调度，智能控制方式，自动控制空压机的运行台数，并进行实时动态调整，并减少加载和卸载电耗，而且空压机会自动停机轮换休眠。
4、新型永磁驱动技术
机头和电机一体设计，一轴直连，无齿轮箱，无连轴器，无电机轴承，运行无机械传动故障，无传动损失，运行噪音降低，机组运行可以更稳定，更高效，也更节能。
5、进气阀组节能技术
特点：改动小，投资小。对原进气阀件加装该装置可实现0-100%无极调速，通过自控阀组实现进气量的容量调节，从而控制电机耗电多少。
6、余热回收利用技术
对空压机的余热通过溴化锂的物理转化，用于制冷和制热，等于把空压机运行过程释放的相当于空气压缩机功耗85%能量再利用。
相关案例介绍：
锦江集团某氧化铝企业现有5台螺杆式空压机，额定功率250KW,日常运行二到三台，空压机供气系统分为二组，一组仪表风，另一组动力风。仪表风二台并联运行，互为备用。动力风三台并联运行，互为备用。运行压力0.7 MPa，管网气量调节通过加、卸载和启停空压机台数控制。在采用了功率实时调整技术和运行精准控制技术改造后，平均节电率达30%，节电经济收益按照正常生产运行二台空压机，常规运行功率200KW，运行时间按每天24小时，每年运行8760小时，电费0.58元/度计算，每年综合节电收益60.97万元。
三、空压机智能化管理应用：
智能化和云平台技术的发展为空压机实现无人值守和远程监控调整、故障诊断创造了无限可能。目前很多信息技术公司能够提供集无线监测与控制、节能管理、设备数据及故障追溯、运行状态实时查看等为一体的数字化站房，解决设备运行管理一揽子问题，可以彻底解决需要人工在现场控制器面板上观测参数，造成管理效率低下，故障信息获取延迟，频繁巡检与抄表、管道泄漏问题难以及早识别等问题。并且具有以下突出优势：
1、可实现人机交互，无人值守，降低运行成本约30%。
其特点在于：
可全方位监测：如空压站的温湿度、母管压力、流量、末端用气压力、后处理设备压降、管道泄漏、用电量等。
能实时数据查看：各设备、传感器数据通过电脑、手机可随时查看，支持现场故障声光报警，手机及时提醒，也可将现场设备及管道结构投影到电脑，在办公室随时观测。
方便历史数据查看，也可通过电脑或手机随时查看，附带有完整的分析模块软件支持。
定期推送诊断月报，内容包括能耗等级评定、用电单耗对比、用气量、耗电量、加载率、压降、泄漏、设备故障分析等，让用户能全面了解改善点。
支持计划开关机，设备自动轮换开停，避免单一设备疲劳。重故障时自动切换备机等。
支持对后处理及其它附属设备同步智能控制。
2、对新技术集成应用，可节省电能5-30%
智能化的空压机站房，应用了基于设备及传感器数据的边缘计算技术和多参数协同调节算法模型，更合理的匹配供气端与用气端，实现精准的控制响应和参数自主调优，最高可将设备加载率提高至95%以上，这一点是传统空压机无法比拟的。另外智能窄带恒压技术，增加了以用气末端的压力和流量为调控依据，可缩窄压力波动范围30-70%。
科技在飞速进步，新的技术和应用也层出不穷。在诸多新技术、新应用面前，企业的设备管理人员要结合经营现状，选择最适合自身条件的升级改造项目，循序渐进。技术也是相通的，很多企业目前也配备有自己的信息化人才，要注意挖掘他们的价值，掌握生产真实需求，在技术创新的路上走出自己的风采。
参考文献：
[1]熊伟，冯全科.螺杆压缩机研究现状与热点[J].流体机械，2005，33(3):30-33．
[2]王俊.PLC控制系统在螺杆压缩机控制系统中的应用[J].压缩机技术,2010,23(3):18-20.