压缩空气系统的节能设计注意事项

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空压系统要做到最大化运行节能，应在设备选型、站房位置选择、管道安装设计时就应注意以下事项，做到最大化满足系统节能运行的条件：
        一、空压站房位置选择注意事项：
( v# U5 f. n$ g$ `        空压站（或系统设备）的设立位置最基本应选择在通风良好、灰尘少、环境清洁的位置，如有条件，还应尽量选择环境湿度低的位置。
( X" K7 j$ M$ s- H        因为：环境温度越高，空压机的吸气温度越高，则空压机的压缩效率就越低；环境温度高，也将导致冷却效果差，不能有效降温和除去压缩空气中的水份，会增加后续冷却设备的负荷和能耗；灰尘多，则导致吸气过滤器（空滤）易堵塞，增加空压机运行能耗；灰尘多，易吸附在换热设备表面，降低其热交换效率，增加运行能耗；灰尘多，易导致空压机润滑油脏污，从而堵塞油气分离器及油滤，以及易形成油垢附在冷却器的油路管程内，降低换热器效率及增加运行能耗；空气湿度大，水份重，不但其压缩效率低，且增加后续冷却热负荷，都将导致运行能耗高。
        现在的空压设备只需选型适当和维护适当，一般很少搬运，则比较合适的位置是远离尘源（如运输道路、产尘车间区）且在尘源的上风位的建筑楼顶上，建一个站房，房壁基本是通风百叶窗+多层纤维过滤网的模式。空压站四周都采用百叶窗（如考虑台风等天气，可设置双层防水百叶窗，尽量防止雨水进入站内），可保证通风良好且风阻小，在百叶窗后加一道多层纤维过滤网，可起到初步过滤灰尘，清洁环境空气的作用，且其风阻小通风顺畅，这种滤网也易清洗和重复使用。
, c- k+ G& F5 w3 P5 L- Y" I& y0 E        如能找到常年背阳、又是通风通道的位置，或是常年有大量冷源（如液氮、液氧的蒸发器等，不仅环境温度被降低，且环境湿度也相对低）散发的周围且更佳。
" L2 t9 k1 E1 ]. V0 A3 h6 h        二、风冷类空压机及冷干机的安装位置考虑：
* E% h  K* a1 u. `; s% x        风冷式空压机和冷干机都有换热器设备，如环境温度低、通风良好更能降低系统能耗。
        这类设备多数会将大量热负荷直接排放到周围，如果其安装位置考虑不周，将直接影响设备的正常工作。笔者见到一例，数台冷干机并排运行，刚好上一台的排风直接对准下一台冷干机的进风口位置，则后面的机台的压缩制冷系统经常出现高压保护跳机故障，在分析故障情况后，在各机台之间加装简易隔板，使机台的进风、排风错开，则情况得到解决。
        风冷式冷干机出于检修方便考虑，都没有强制进排风口及相应风管设置，而是直接向周围排出热风。这将提高空压站的环境温度而增加系统的运行能耗，故空分设备安装时应注意这个情况。
% q, f6 f! ?& k7 h2 s! f' a# H        如空间允许，在清楚空压站所处位置的常年风向后，应将空压机和冷干机设备一字排开，且将设备的进风口朝上风位，设备的排风口向下风位。另各设备之间最好以板隔断，一是避免站内热排风风流互窜，二是可引导站内的风流流向，确保各设备是进冷风，排热风，做到通风效果最佳。
        如空间有限，则冷干机应设在空压机的下风位，原因是：虽空压机散热量不小，一其可安装风管强制抽排风，二是其吸风量大，其自然散热都被其压缩机吸入，对冷干机的影响相对较小；然而冷干机一般无法安装强制排风管，且是直接向环境散热，如其在上风位，其热排风将直接影响空压机的环境温度。
% I/ E1 d- K$ F. X: Q        如冷干机设备安装位置通风不良，应另考虑增加通风设备加强其通风，一般可考虑抽风类设备安装在冷干机的下风位。
. G5 T; V2 n9 @$ Y6 `9 t' s        三、冷干机设备选择注意事项
- Y- v4 a8 D% v, \5 O& G        冷干机是指带制冷压缩机的冷却干燥设备，则选型时应注意冷干机的散热通道设计的合理性，应保持风道畅通，散热器散热良好，可提高制冷效率。
. v% P3 ~4 j- r; O, d7 `        冷干机的压缩机系统应带有冷媒压力表，以便日后运行观察，及时发现冷媒不足、冷却不良等降低制冷效率的故障情况，保持设备的高效运行。
        冷干机最好应有数显式温度仪，大致显示其处理后露点温度，一是可根据露点控制其进气量（热负荷），露点高，不能满足生产工艺要求，露点低，说明负荷不匹配，会造成浪费。二是可直观的从露点数值帮助判断压缩制冷系统是否工作正常，保持设备的工作状况是良好的，减少异常浪费。
        冷干机（包括空压机）的冷凝水排水方式也对运行能耗有影响，一般有电子式排水阀和机械式排水阀。电子式排水阀是定时开放排水模式，因要考虑按最大排水量设定时间，所以在一些冷凝水不多的情况（如冬天、用气量减少等），就会在排完水后，直接排放压缩空气，经常是气水一起排放，会造成一定浪费。机械式排水阀的工作原理是当阀内冷凝水聚积到一定量时，浮子开关打开排水，水位低到指定位置时，浮子开关自动关闭排水，正常工作时，只排水不排气，没有浪费。但机械式因空气中油污等易出现故障，当出现不能自动关闭故障时，会一直排气而产生浪费。经个人观察，最好是设备自配电子式排水阀，然后在安装时在其排水管道后再加一个机械式排水阀，会有较好的减少浪费的效果。
) |! t  G- i6 X  U2 W7 e        四、空压机设备选择注意事项
        空压机压缩机头的节能性属专业范围，我们一般难于比较；如经济条件允许，选择变频机则更好。
' S% |0 {* l" V6 T# l        在此说一点一般容易看到和可注意选择的部分：
        压缩空气中水分含量越少，后段冷却设备的热负荷就越小，系统运行能耗就越小。
        则空压机最好能自带除湿设备，如气水分离器，将出气中的水分及时分离排出。
/ b. R) b; i: y) p' _: ]) a. J        另出气温度越低，压缩空气中的水份越易容易分离，则空压机如有自带换热设备，能有效降低空压机的出气温度则可有效降低运行能耗。
        当然对于部分空压机，其油气分离前，排气温度不能太低，否则水油混合，将直接影响空压机油的使用寿命，甚至可能引起设备故障。
        五、压缩空气系统管道安装设计节能注意事项
        1、管道的连接应采用法兰做连接而不要用活节，因为常规的活节中的密封圈不耐温和耐油，在使用一段时间后，密封圈失效漏气，不但增加系统运行的能耗，还因漏气往往含有油分，导致管道及环境的污染，情况严重的会导致空压机的空滤、换热器等污堵或效率降低，从而增加系统运行能耗。采用法兰连接也应选用耐热耐油的金属石棉热圈。法兰连接的另一个好处是较活节更易拆卸安装。
        2、管道安装应有一定的倾斜度，并在最低位置安装排水管及自动排水阀装置，及时将管道中水份排出，减少压缩空气的含水量，可有一定的节能效果。
+ R( ~, y2 k+ C        3、从空压机到干燥设备（如冷干机）段的管道，可尽量设计得大一些，则管道表面积大，在到干燥设备前，通过管壁向环境散热，尽量降低温度，同时将空气中水份析出，减少干燥设备的处理负荷，起到一定节能作用。
        4、如有可能，最好是在空压机到干燥设备之间加一储气罐。储气罐有较大的罐表面，散热冷却效果不错；另配置合理时，起到增容和缓冲作用，可减少部分空压机频繁启停的情况，从而起到一定节能效果。且储气罐的位置应选择在有通风，通风良好的风道处。
$ R1 d; x9 N! |: H; f7 z- w$ ]        5、空压机出气汇总主管道（干燥设备之前）如设置有气水分离设备，及时将出气水份分离排出，有利于系统节能运行。需注意的是，气水分离器不要单个太大，达到需报装压力容器级别就不太好了，会增加设备年检的成本。
8 b  P* D8 a) w0 b0 E; h        6、到各区域的用气管道最好能从空压站的分气包铺设独立供气管道，以便日后节能控制和日后检修。且管道直径应略大一些，尽量按较低的流速设计管道。
        7、各空分设备（空压机、干燥设备、气水分离设备、过滤设备）之间的主管道包括储气罐，最好能设计成双管道系统可切换，这有利于日后不停产停气进气如储气罐安全阀年检更换、储气罐年检等工作；同时在某些特殊情况时，可实现不同气压供气系统运行模式，以保证系统的最佳能效状况。
        8、一些终端供气管道需考虑成环网供气。
        9、在主管上开的分支管，应注意从主管的正上方开口连接分支管，千万不要从主管的正下方开口连接分支管，可避免积水积尘等直接进入分支管道

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说得有些道理