论文部分内容阅读
摘要：空压机使用电能将自然空气冷干、处理成压缩空气。生产车间利用空压气进行卷烟制品工艺制造。空压机组耗电居于大功率用电设备首位。文章从能源消耗首位设备入手，运用minitab软件对多层参数设定不合理造成的耗能高问题进行分析，提出如何选择合适参数来在同样耗能条件下产生更大的效率。
关键词：空压机；minitab；耗能
中图分类号：TS452 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0082-02
1 目标描述
降低单箱空压气耗电量，即一段时间内空压机组的总电能耗费与本阶段下的卷烟制品产量的比值，计算公式
如下：
P0=P/S
式中：
P0—单箱卷烟空压气耗电量（度/箱）
P—空压机机组耗电量，具体是指一定阶段下，在特定压力和排气范围内为卷烟制造产生压缩空气所耗的电能（kW/h）（度）
S—一定阶段的卷烟产品产量（箱），每箱5万支
卷烟
2 空压机工作过程
3 原因探索
针对单箱卷烟空压气耗电量高这一问题，从设备现状和能源管理入手，充分收集各种操作、维修经验、知识、想法等，共得到两大方面因素：（1）空压气的浪费；（2）空压机本身运行效率低导致电能没有合理做功来产气。针对这两大方面主要因素，寻求末端因素。
在实际工作中，空压站按最大工作负荷而设计，所以在用气量少时，启动1台机组，用气量大时，启动2台并联运行，系统将根据预设压力值的下限与上限进行自动的加载和卸载，用来满足用气量，因此合适地设定压力能保证负荷所需的空压气，可避免空压气的浪费。
由于空压机不能频繁起动，造成当外界用气量较小时，变频器频率下限设定太高，电机长时间高速运行在空载状态。空压机在空载状态、高能耗运行时，本身并不向（或者是非常少量）管道中供气，对外输出的能量近乎为零，该运行状态下能源浪费严重。因空压机采用变频调速，因此改变空压机变频器的频率即可改变空压机的转速，以此来降低空载状态下电能耗的浪费。
因此设定压力和空压机变频器的频率设定值不合理都会造成空压机耗电量增大。
4 分析改进
为了观察压力与耗电量之间的关系，每天调节空压系统的设定压力在0.71～0.65MPa，在不同压力下分别收集当天空压机耗电量的数据和当天的产量，计算出当天的单箱空压气耗电量，采用回归分析法，利用minitab软件将以上数据输入，利用“统计”-“回归”进行在线数据分析，分析结果如图2所示。
通过minitab软件分析，整个二次回归方程的模型是显著的，各变量系数也都是显著的，得到回归方程为：
单箱空压气耗电量（kW/h）Y=111.5-312.0供气压力设定值（MPa）+231.0供气压力设定值（MPa）×2
为了观察频率（频率下限设定）与耗電量之间的关系，每天调节变频器频率下限参数在30～40Hz之间，分别收集此频率下当天空压机耗电量和产量的数据，共收集11天，计算出单箱卷烟空压气耗电量，用回归分析来验证此处原因对单箱空压气耗电量影响是否显著。利用minitab软件将以上数据输入，利用“统计”-“回归”进行在线数据分析。分析结果如图3所示。
通过拟合线图分析得到的整个二次回归方程的模型是显著的，各变量系数也都是显著的，得到回归方程为：
单箱空压气耗电量（kW/h）Y=单箱空压气耗电量=
19.39-0.7775频率下限设定值（Hz）+0.01136频率下限设定值（Hz）×2
即：Y=0.01136×X×X-0.7775×X+19.36（X=供气压力、Y=单箱空压气耗电量）
寻找最优值：
在获得了方程后，下面寻找使Y达到最大值的条件，将上式右边对X求导并令其为零：
2×0.01136×X-0.7775=0
解上述方程，得：X=34Hz
结合拟合线图知，频率X=34Hz时，可使单箱空压气耗电量最小：
单箱空压气耗电量=0.01136×342-0.7775×34+19.36=
6.07MPa
5 结语
通过分析在满足生产工艺要求的前提下，减小供气压力、空压机轻载时改变电机的频率自动降低电机转速，可以明显降低单箱卷烟空压气耗电量。我们可以利用此种思想和方法来优化生产过程中的参数设定，以此达到节能降耗、工艺改进等目的。
参考文献
[1] 马林，何桢.六西格玛管理[J].北京：中国人民大学
出版社，2007.
[2] 王菁，杨秀琴.空压机的节能状况分析[J].煤炭机
械，2002，（23）.
作者简介：唐培丽（1987—），女，河南漯河人，供职于河南中烟漯河卷烟厂，研究方向：电气工程及其自
动化。
关键词：空压机；minitab；耗能
中图分类号：TS452 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0082-02
1 目标描述
降低单箱空压气耗电量，即一段时间内空压机组的总电能耗费与本阶段下的卷烟制品产量的比值，计算公式
如下：
P0=P/S
式中：
P0—单箱卷烟空压气耗电量（度/箱）
P—空压机机组耗电量，具体是指一定阶段下，在特定压力和排气范围内为卷烟制造产生压缩空气所耗的电能（kW/h）（度）
S—一定阶段的卷烟产品产量（箱），每箱5万支
卷烟
2 空压机工作过程
3 原因探索
针对单箱卷烟空压气耗电量高这一问题，从设备现状和能源管理入手，充分收集各种操作、维修经验、知识、想法等，共得到两大方面因素：（1）空压气的浪费；（2）空压机本身运行效率低导致电能没有合理做功来产气。针对这两大方面主要因素，寻求末端因素。
在实际工作中，空压站按最大工作负荷而设计，所以在用气量少时，启动1台机组，用气量大时，启动2台并联运行，系统将根据预设压力值的下限与上限进行自动的加载和卸载，用来满足用气量，因此合适地设定压力能保证负荷所需的空压气，可避免空压气的浪费。
由于空压机不能频繁起动，造成当外界用气量较小时，变频器频率下限设定太高，电机长时间高速运行在空载状态。空压机在空载状态、高能耗运行时，本身并不向（或者是非常少量）管道中供气，对外输出的能量近乎为零，该运行状态下能源浪费严重。因空压机采用变频调速，因此改变空压机变频器的频率即可改变空压机的转速，以此来降低空载状态下电能耗的浪费。
因此设定压力和空压机变频器的频率设定值不合理都会造成空压机耗电量增大。
4 分析改进
为了观察压力与耗电量之间的关系，每天调节空压系统的设定压力在0.71～0.65MPa，在不同压力下分别收集当天空压机耗电量的数据和当天的产量，计算出当天的单箱空压气耗电量，采用回归分析法，利用minitab软件将以上数据输入，利用“统计”-“回归”进行在线数据分析，分析结果如图2所示。
通过minitab软件分析，整个二次回归方程的模型是显著的，各变量系数也都是显著的，得到回归方程为：
单箱空压气耗电量（kW/h）Y=111.5-312.0供气压力设定值（MPa）+231.0供气压力设定值（MPa）×2
为了观察频率（频率下限设定）与耗電量之间的关系，每天调节变频器频率下限参数在30～40Hz之间，分别收集此频率下当天空压机耗电量和产量的数据，共收集11天，计算出单箱卷烟空压气耗电量，用回归分析来验证此处原因对单箱空压气耗电量影响是否显著。利用minitab软件将以上数据输入，利用“统计”-“回归”进行在线数据分析。分析结果如图3所示。
通过拟合线图分析得到的整个二次回归方程的模型是显著的，各变量系数也都是显著的，得到回归方程为：
单箱空压气耗电量（kW/h）Y=单箱空压气耗电量=
19.39-0.7775频率下限设定值（Hz）+0.01136频率下限设定值（Hz）×2
即：Y=0.01136×X×X-0.7775×X+19.36（X=供气压力、Y=单箱空压气耗电量）
寻找最优值：
在获得了方程后，下面寻找使Y达到最大值的条件，将上式右边对X求导并令其为零：
2×0.01136×X-0.7775=0
解上述方程，得：X=34Hz
结合拟合线图知，频率X=34Hz时，可使单箱空压气耗电量最小：
单箱空压气耗电量=0.01136×342-0.7775×34+19.36=
6.07MPa
5 结语
通过分析在满足生产工艺要求的前提下，减小供气压力、空压机轻载时改变电机的频率自动降低电机转速，可以明显降低单箱卷烟空压气耗电量。我们可以利用此种思想和方法来优化生产过程中的参数设定，以此达到节能降耗、工艺改进等目的。
参考文献
[1] 马林，何桢.六西格玛管理[J].北京：中国人民大学
出版社，2007.
[2] 王菁，杨秀琴.空压机的节能状况分析[J].煤炭机
械，2002，（23）.
作者简介：唐培丽（1987—），女，河南漯河人，供职于河南中烟漯河卷烟厂，研究方向：电气工程及其自
动化。