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摘要：本文以某卷烟厂为例，介绍了空压机群的节能运行控制模式。从基于优先权、基于流量匹配和基于时间均值三个方面分别分析研究了如何提高空压机群的运行效率，尽可能地降低空压机群的运行能耗。
关键词：空压机优先权流量匹配时间均值
【分类号】TH45；TP273
压缩空气是卷烟生产过程中的主要动力源之一，但它也是生产企业里耗能量巨大的第一类载能体。压缩空气在各种行业中担负着为工厂所有气动元件，包括各种气动阀门提供气源的职责，同时也为设备的吹扫提供动力。空压系统现在普遍存在的问题包括：①空气压力不稳定；②电能损耗大；③运行状况参差不齐，维护成本高；④人工值守，存在安全隐患。本文分析研究了如何提高空压机群的运行效率，尽可能地降低空压机群的运行能耗。
1 基于优先权的控制模式
所谓优先权控制模式是指用户根据各空压机的具体使用情况，人为地给各空压机赋予不同的运行优先级，以达到用户特殊的使用目的。这种控制模式的优点是：①将需要淘汰的空压机设置为最高的运行优先机，使之开机运行后一直处于加载状态，加速其老化的过程；将大功率的空压机设置为最高的优先权，使之开机运行后一直处于加载状态，充分利用其产气效率；②将希望正常加卸载的空压机设置为次高的优先级，使之通过加、卸载操作达到调节供气管网的供气压力的目的；③将备用空压机设置为最低的优先级，只要当供气系统中的空压机出现故障停机时，才启动该优先级别的空压机进行替换，正常情况下该优先级别的空压机处于停机的状态。
优先权控制模式将空压机分为三类，主承载、次承载、备用。主承载空压机为将要淘汰或大功率的空压机，一直处于加载状态；次承载空压机为正常加卸载，以调节供气压力的空压机；备用为供气系统出现故障时才启动运行。由控制系统自动平均控制承载运行时间。同时次承载空压机由用气母管压力变化率决定空载或停止运行。当用气母管压力变化率小时，且压力达到要求时，次承载空压机处于卸载状态，备用空压机停止。一般在此压力区间内，基本保持一台空压机承载、一台空压机间断承载。因为压缩空气系统关系到机组的稳定，而控制系统顺序控制如果出现故障，空压机将自动切回就地控制，以保障系统安全运行。
优先权控制模式稳定压缩空气压力，减少了空压机系统耗电量。因为优先权控制模式合理分配各台空压机负荷，并根据系统压力变化及时停运空载空压机。
2 基于流量匹配的控制模式
所谓流量匹配的控制模式是指整个供气系统中的空压机群的产气量尽量匹配生产现场的用气量，以达到空压机群节能运行的目的。
以空压机加载控制过程为例，空压机群运行过程中，可将整个供气管网理想化为一有效体积为的密闭容器，空压机加载运行可理想化为等温向这一密闭容器内充气，生产现场用气可理想化为等温从这一密闭容器内放气。
在系统供气压力下降的过程中，空压机群控制系统实时计算供气系统压力下降时，从密闭容器内流出的体积流量。当系统供气压力低于设置的供气压力下限时，控制系统先从卸载的空压机中找出一额定产气量接近且略大于的空压机加载来增加系统的供气量，以提高供气系统的供气压力，满足生产现场的用气压力要求；如若此时供气系统中没有处于卸载状态的空压机，控制系统先从停机状态的空压机中找出一额定产气量接近且略大于的空压机启动、加载来增加系统的供气量，以提高供气系统的供气压力，满足生产现场的用气压力要求。
流量匹配控制模式是通过监测压缩空气系统供气压力，自动启停额定产汽量接近且略大于需求气量的空压机，从而达到压缩空气供给量与需求量相匹配的目的，当供给流量与需求量匹配时，关闭空压机，当供给流量小于需求流量时，开启空压机。
压缩空气系统流量匹配的控制模式，实现了空压机启停智能控制，稳定了供气流量与压力，同时减少空压机因空载运行的能耗量。
3基于时间均值的控制模式
所谓时间均值的控制模式是指整个供气系统中各空压机的运行时间尽量均匀，以便利于空压机的维护和保养。记录每台空压机运行时长，进行总运行时长对比，通过控制空压机的启停，平衡各台空压机运行时间。
这种控制模式的优点是：能平衡每台空压机配件的使用时间，即每次开机前空压机群控制系统均对比各台空气压缩机的使用时间，使运行时间最少的空压机最先起动，运行时间最多的最先关机。空压机运行过程中，每隔一段时间轮换另一台空气压缩机工作，从而达到空压机均匀使用时间目的。
时间均值控制运行该模式之后，空压机系统在运行半年时间内故障率减小3%，维修费用减少并延长了空压机平均使用寿命。
空压机群的优化运行模式需要将这3种控制模式进行融合，根据主生产系统的需要，综合应用优先权→流量匹配→时间均值的流程控制，从而优化空压机群运行的模式，最大限度地降低空压机群的运行能耗。
空压机群在开启综上三种运行模式之后，以某卷烟厂为例，空压机月平均电气比由之前的0.0946降低到0.095kWh/Nm3。空压系统的单箱电耗由6.76降低为5.56kWh/箱，2012年1月至10月综合节电155.90万kWh。
4空压机群节能控制运行效果
某卷烟厂空压机群在开启节能控制运行模式之后，月平均电量消耗由原来的767922.38kWh降至675506.95kWh，空压机月平均电气比由0.0946减少到0.0925 kWh/Nm3，平均每月可节约电量约为15404.33kWh，折合标煤平均每月可节约1893.19kgce。按厂区电价0.3元/kWh，则可减少能源费用约4.6万元。
5结语
本文研究的空压机三种控制模式新颖独特，此类节能技术可以应用到其他烟厂中去，与烟厂有相似的环境要求的其他行业生产车间同样可以应用本文中的技术。
参考文献：
【1】 蔡茂林.压缩空气系统的能耗现状及节能潜力【J】.中国设备工程，2009（7）：42-44
【2】 彭庆宪，唐吉灯.螺杆空压机的节能实践【J】.科技资讯，2009（24）：60-64
关键词：空压机优先权流量匹配时间均值
【分类号】TH45；TP273
压缩空气是卷烟生产过程中的主要动力源之一，但它也是生产企业里耗能量巨大的第一类载能体。压缩空气在各种行业中担负着为工厂所有气动元件，包括各种气动阀门提供气源的职责，同时也为设备的吹扫提供动力。空压系统现在普遍存在的问题包括：①空气压力不稳定；②电能损耗大；③运行状况参差不齐，维护成本高；④人工值守，存在安全隐患。本文分析研究了如何提高空压机群的运行效率，尽可能地降低空压机群的运行能耗。
1 基于优先权的控制模式
所谓优先权控制模式是指用户根据各空压机的具体使用情况，人为地给各空压机赋予不同的运行优先级，以达到用户特殊的使用目的。这种控制模式的优点是：①将需要淘汰的空压机设置为最高的运行优先机，使之开机运行后一直处于加载状态，加速其老化的过程；将大功率的空压机设置为最高的优先权，使之开机运行后一直处于加载状态，充分利用其产气效率；②将希望正常加卸载的空压机设置为次高的优先级，使之通过加、卸载操作达到调节供气管网的供气压力的目的；③将备用空压机设置为最低的优先级，只要当供气系统中的空压机出现故障停机时，才启动该优先级别的空压机进行替换，正常情况下该优先级别的空压机处于停机的状态。
优先权控制模式将空压机分为三类，主承载、次承载、备用。主承载空压机为将要淘汰或大功率的空压机，一直处于加载状态；次承载空压机为正常加卸载，以调节供气压力的空压机；备用为供气系统出现故障时才启动运行。由控制系统自动平均控制承载运行时间。同时次承载空压机由用气母管压力变化率决定空载或停止运行。当用气母管压力变化率小时，且压力达到要求时，次承载空压机处于卸载状态，备用空压机停止。一般在此压力区间内，基本保持一台空压机承载、一台空压机间断承载。因为压缩空气系统关系到机组的稳定，而控制系统顺序控制如果出现故障，空压机将自动切回就地控制，以保障系统安全运行。
优先权控制模式稳定压缩空气压力，减少了空压机系统耗电量。因为优先权控制模式合理分配各台空压机负荷，并根据系统压力变化及时停运空载空压机。
2 基于流量匹配的控制模式
所谓流量匹配的控制模式是指整个供气系统中的空压机群的产气量尽量匹配生产现场的用气量，以达到空压机群节能运行的目的。
以空压机加载控制过程为例，空压机群运行过程中，可将整个供气管网理想化为一有效体积为的密闭容器，空压机加载运行可理想化为等温向这一密闭容器内充气，生产现场用气可理想化为等温从这一密闭容器内放气。
在系统供气压力下降的过程中，空压机群控制系统实时计算供气系统压力下降时，从密闭容器内流出的体积流量。当系统供气压力低于设置的供气压力下限时，控制系统先从卸载的空压机中找出一额定产气量接近且略大于的空压机加载来增加系统的供气量，以提高供气系统的供气压力，满足生产现场的用气压力要求；如若此时供气系统中没有处于卸载状态的空压机，控制系统先从停机状态的空压机中找出一额定产气量接近且略大于的空压机启动、加载来增加系统的供气量，以提高供气系统的供气压力，满足生产现场的用气压力要求。
流量匹配控制模式是通过监测压缩空气系统供气压力，自动启停额定产汽量接近且略大于需求气量的空压机，从而达到压缩空气供给量与需求量相匹配的目的，当供给流量与需求量匹配时，关闭空压机，当供给流量小于需求流量时，开启空压机。
压缩空气系统流量匹配的控制模式，实现了空压机启停智能控制，稳定了供气流量与压力，同时减少空压机因空载运行的能耗量。
3基于时间均值的控制模式
所谓时间均值的控制模式是指整个供气系统中各空压机的运行时间尽量均匀，以便利于空压机的维护和保养。记录每台空压机运行时长，进行总运行时长对比，通过控制空压机的启停，平衡各台空压机运行时间。
这种控制模式的优点是：能平衡每台空压机配件的使用时间，即每次开机前空压机群控制系统均对比各台空气压缩机的使用时间，使运行时间最少的空压机最先起动，运行时间最多的最先关机。空压机运行过程中，每隔一段时间轮换另一台空气压缩机工作，从而达到空压机均匀使用时间目的。
时间均值控制运行该模式之后，空压机系统在运行半年时间内故障率减小3%，维修费用减少并延长了空压机平均使用寿命。
空压机群的优化运行模式需要将这3种控制模式进行融合，根据主生产系统的需要，综合应用优先权→流量匹配→时间均值的流程控制，从而优化空压机群运行的模式，最大限度地降低空压机群的运行能耗。
空压机群在开启综上三种运行模式之后，以某卷烟厂为例，空压机月平均电气比由之前的0.0946降低到0.095kWh/Nm3。空压系统的单箱电耗由6.76降低为5.56kWh/箱，2012年1月至10月综合节电155.90万kWh。
4空压机群节能控制运行效果
某卷烟厂空压机群在开启节能控制运行模式之后，月平均电量消耗由原来的767922.38kWh降至675506.95kWh，空压机月平均电气比由0.0946减少到0.0925 kWh/Nm3，平均每月可节约电量约为15404.33kWh，折合标煤平均每月可节约1893.19kgce。按厂区电价0.3元/kWh，则可减少能源费用约4.6万元。
5结语
本文研究的空压机三种控制模式新颖独特，此类节能技术可以应用到其他烟厂中去，与烟厂有相似的环境要求的其他行业生产车间同样可以应用本文中的技术。
参考文献：
【1】 蔡茂林.压缩空气系统的能耗现状及节能潜力【J】.中国设备工程，2009（7）：42-44
【2】 彭庆宪，唐吉灯.螺杆空压机的节能实践【J】.科技资讯，2009（24）：60-64