纺织厂空压系统节能设计探讨

2.3恒压变流量供气

纺织生产中由于存在产品变换、各种停台等原因，车间用气量会经常发生变化，这就要求对压缩空气量进行调节。通常对压缩空气量的调节方式是采用通过压力设定开关进气阀的方式进行调节。这种方式存在能耗大，卸载时间长，供气压力不稳定，加卸载冲击电流大等缺陷。其中卸载能耗依然占空压机总能耗的15%～20%。借助于变频技术，根据系统的压力变化，适时对空压机电机进行变频控制，实现恒压变流量供气的目的，可以实现空压机最大限度的节能。

空压机采用变频调速进行恒压供气控制时，将管网压力作为控制对象，装在储气罐出口的压力变送器将储气罐的压力P转变为标准信号送给PID调节器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送到变频调速器。通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0,保持供气压力稳定。该系统具有如下特点。

(1)节约能源。传统的控制方式，空压机在加载时，从设定压力到卸载压力的加压过程中，电能被白白浪费掉，空压机卸载时，关闭电磁阀使电机一直在空转，这种调整方法同样是极大的能源浪费，卸载时的功耗约占满载的15%~20%。在变频控制方式下，变频驱动系统通过控制电机转速来控制气压，使输出压力始终维持在设定压力，输出压力保持恒定，避免频繁加卸载导致的电能浪费。从实际运行效果来看，变频运行后节电平均可达15%~25%。

(2)启动电流小、对电网无冲击。传统的空压机主电机采用Y-△减压起动，启动电流约为额定电流3倍，仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳，并威胁其他用电设备的运行安全。变频器可使电机启动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击，电机实现软启停，避免冲击电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。

(3)供气压力稳定。传统的空压机，通过设定“工作压力上限”和“工作压力下限”将气压稳定在一定的范围，这就导致气压必定是不稳定的。“高压低用”也是浪费。普通工频空压机始终0.60MPa～0.70MPa范围内频繁加卸载工作，实际也就只用了0.60MPa,那么额外的0.10MPa频繁爬升会让机组多消耗7%的电能。这样一台250kW的工频空压机会因50%的频繁加载多浪费电能。同样如果是变频空压机始终维持在0.60MPa不变的供气，就不存在这0.10MPa的爬升损耗。降低爬升损耗50%×250×0.07=8.75(kW)。

变频器可以闭环实时监测供气管路中气体的压力，PID调节器进行当前压力与设定压力差值比较，保证输出压力始终维持在设定压力，输出压力保持恒定，提高了生产效率和产品工艺质量。

(4)延长空压机的使用寿命。变频器从0Hz启动压缩机，它的启动加速时间可以调整，从而减少启动时对压缩机的电器和机械部分所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。

(5)噪声低。变频器根据用气需要提供能量，没有太多的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪声因此变小，由于变频来调节电机转速的方式，不用反复加载、卸载。频繁加卸载的噪声消失，持续加压，使因气压不稳产生的噪声降低。

2.4正确设计压缩空气后处理流程

压缩空气作为纺织动力载体，为了保证生产正常进行以及纱线织物的质量，对压缩空气的品质和压力必须有严格的规定。

(1)含油量。络筒气动打结和喷气引纬用的压缩空气不能含油或含油极微。若压缩空气中含油，不仅会污染纱线和织物，而且会黏附在喷嘴及钢筘上，影响喷射力量并增加引纬阻力，使引纬恶化。而且含油空气会污染车间空气环境，危及人体健康。因此必须严格限制压缩空气中的含油量，达到表1中的规定要求。

(2)含水量。未经干燥处理的压缩空气中含有一定的水分，其含量的多少取决于被吸入压缩机前自然环境下的湿空气中的水蒸气量，它随地区、季节和气候条件的不同而异。若湿空气中水蒸气量较多，会使压缩空气在管路中析出水分，使管壁锈蚀和黏附灰尘，增加输气压力损失;还会对喷嘴、织机钢筘等零部件造成污染和生锈，影响纱线和织物的质量。因此，必须对压缩空气进行干燥处理。通常要求压缩空气的压力露点温度在4℃～10℃。

(3)含尘量。不洁净的空气会加快压缩机的磨损，造成喷嘴集尘，影响机械的使用效能和寿命，并污染纱线和布面。通常要求去除压缩空气中>0.5μm的粉尘。

鉴于上述，对压缩空气质量要求的不同，应采取不同的后处理方案。目前，后处理去除水分的方法有冷冻式干燥法和无热再生吸附式干燥法两种。前者具有处理流量大、结构简单、占地面积小、除油效果好、可以连续工作、造价低廉的优点，可处理压缩空气露电温度至0℃。后者具有除湿效果好，处理压缩空气露点可达-40℃、能耗低、节能的优点，但占地面积大，造价较高。压缩空气去除油污和灰尘的方法常采用各种类别的微过滤器，前纺车间用气可采用FE型微过滤器，去除>0.01μm的油污及微粒，达到含油量≤0.01mg/m3。络筒和织部应采用FF+FG的复合式双级微过滤器，去除0.01μm的油污及微粒，达到含油量≤0.001mg/m3。后处理流程设备配置参见图1。

3纺织空压系统节能设计实例

以规模为5万锭纺纱、240台喷气织机车间为例，纺织空压系统设计流程见图1。

图1中：1#、2#为80m3/min离心式空压机，3#、4#为40m3/min无油螺杆式空压机，5#、6#为40m3/min喷油螺杆式空压机;FE微过滤器：去除>0.01μm的油雾及微粒，含油量≤0.01mg/m3;FF微过滤器：去除>0.01μm的油雾及微粒，含油量≤0.001mg/m3;FG活性炭过滤器，油气含量≤0.003mg/m3。

该流程的主要设计意图为：针对不同用气要求，采取不同的压缩机和后处理方案，实行恒压变流量分压力供气。为了保证喷气织机用气的效率，主要供气采用1#、2#离心式空压机直接工频运行，采用3#、4#无油螺杆式空压机进行恒压变流量供气运行，设定供气压力0.6MPa。这样既保证了离心式空压机的运行效率，降低变频控制系统造价，又可实现用气量全程覆盖，实现不同开台时的恒压变流量供气。根据织部用压缩空气的质量要求，采用冷干机和双级复合式过滤器后处理方案。对于前纺车间，考虑节约压缩机投资，采用喷油螺杆式空压机进行恒压变流量供气，设定供气压力0.8MPa。采用冷干机进行除湿。络筒用气质量要求较高，采用双级复合式过滤器过滤。前纺部位用气采用单级微过滤器过滤，降低前纺用气的过滤阻力，节约能源。

4结束语

在设计纺织企业空压系统时，应认真分析各工序对压缩空气压力、流量、质量的要求，在空气压缩机选型、后处理方案选择等方面采取不同的方案，以保证空压机的运行效率和后处理设备的处理效果。供气和管网系统设计宜选择恒压变流量、分压力供气的设计方案，以区别各工序不同压力、质量的使用要求，降低系统压力变化和后处理造成的能量损失。控制系统宜采用空压机工频运行和变频运行相结合的控制方案，降低变频控制系统费用。