下载文档原格式
空气压缩机组及供气系统节能监测研究赵建生根据国家标准GB/T16665 -- 1996空气压缩机组及供气系统节能监测方法要求，空气压缩机组及供气系统节能监测测试项目为:1压缩机排气温度。
2压缩机冷却水进水温度。
3压缩机冷却水进出水温度差。
4空气压缩机组用电单耗。
监测检查项目1空气压缩机组不得使用国家公布的淘汰产品。
2检测仪表配备齐全。
供气系统布置合理，不得有明显破损和泄漏。
压缩机吸气口应安装在背阳、无热源的场所。
3空气压缩机组应有设备运行记录、检修记录；大修以后必须按GB8222进行测试，并有测试报告。
4供气系统和用气设备必须运行正常和使用合理。
为完成系统节能监测测试项目，现场应做的原始记录如下表空压机节能监测现场记录监测：校核：年月日监测参数和测点布置应符合国家标准GB/T16665 -- 1996空气压缩机组及供气系统节能监测方法要求1．环境温度tnj、大气压力PK，在离压缩机吸气口1米处；2．电动机输入功率（包括电控或调速装置）Nr，在电动机配电装置的进线处；3．压缩机吸气温度Tx，在压缩机标准吸气位置（距吸气法兰前的距离为两倍管直径）处；4．压缩机排气温度Tp，在压缩机标准排气位置（距排气法兰前的距离为两倍管直径）处；5．压缩机吸气压力Px，在压缩机标准吸气位置（距吸气法兰的距离为一个管直径）处；6．压缩机排气压力Pp，在压缩机标准排气位置（距排气法兰的距离为一个管直径）处；7．压缩机冷却水进水温度t1，在压缩机冷却水进口处；8．空气压缩机排气端气量Gp，在空气压缩机储气罐后第一个切断阀门出口位置（距法兰后距离为两倍管直径）处。
测量仪表要求应符合国家标准GB/T16665 -- 1996空气压缩机组及供气系统节能监测方法要求电量、温度、压力和流量测量应在仪表规定的使用范围内。
测量仪表（含在线工作仪表）的准确度应不低于以下要求。
仪表应在检定的有效期内。
1 温度计1.0级2 流量计2.0级3 大气压力表2.0级4 压力表2.5级5 计时表0.5级6 电测仪2.5级编号：D2*******共 2 页节能监测报告天津市节能监测三站北京铁路局天津能源管理监测站扉页注意事项1.报告无“检验报告专用章”或检验单位公章无效。
压缩空气系统的运行现状与节能改造摘要：将压缩空气系统作为保障机组设备安全及仪表控制的应用十分广泛，为了增加压缩空气系统的能源利用效率，通过对气动系统的能耗分析及能量损失进行理论分析，结合现场调研和对系统节能运行评估手段，为企业进行节能改造提供理论依据，最终实现节能降耗、减本增效的目的。
关键词:压缩空气，空压机，节能改造，节能降耗，减本增效前言作为工业领域应用广泛的动力源，压缩空气在工业生产中占总能耗的10%~15%，压缩空气系统能耗的96%为工业压缩机的耗电【1】。
压缩空气系统的运行成本包括采购成本，能源成本和维护成本构成。
相对整个压缩空气系统的生命周期来说，采购成本仅占10%左右，维护保养成本占13%，而能源成本占比高达77%。
因此，在对压缩空气系统进行节能改造需要将提高系统的能源利用效率放在首位。
大唐泰州热电有限责任公司一期工程的2台200 MW燃气－蒸汽联合循环发电机组（简称联合循环机组），单台机组由1台126.2MW的PG9171E燃气轮机发电机组（简称燃机）、1台额定蒸发量为190.8 t/h的双压无补燃、带自除氧功能的自然循环余热锅炉及1台60MW双压、冲动、单排汽、单轴、可调整抽汽凝汽式汽轮机发电机组（简称汽机）组成，于2017年8月全部投产发电。
大唐泰州热电有限责任公司 1、2 号机组共用一套空压机系统，系统布置有四台固定式上海康普艾 LA90-8W 型螺杆空气压缩机。
四台空气压缩机分别由各自的电脑控制器自动控制压缩机运行状态；通过控制压缩机的自动加载和卸载使气网压力维持在预设工作范围内；此压缩机还分别装设：故障停机、电机过载，故障停机报警、监测易损件的工作状态等保护，以确保压缩机在正常工作状态下运行。
空压机系统还布置有两台杭州嘉隆组合式压缩空气干燥机型号 GMCWNM250，以用来干燥压缩空气，降低其含水率和含油率。
同时还布置两台 50 m3仪用压缩空气罐，用来储存仪用压缩空气；有一台 20m3的厂用空气罐，用来储存检修用压缩空气。
二、压风设备选型设计1.设计依据（1）本矿井井下配有一个采煤工作面、两个掘进工作面，最远端输送距离 1655m。
矿井用气情况见表 3.3-1 。
表 3.3-1矿井用气情况表序用气地点设备单台耗气量工作压力总耗气量号名称型号台数(m3/min台)(MPa)(m3/min) 1普通掘进风动凿岩机7655D2 3.20.5 6.42工作面风镐G－102 1.20.5 2.43风煤钻ZQST4 3.00.512（2）最大班下井工人数为 29 人，管理人员 6 人，避难硐室按 42 人设置。
接入避难硐室的压风管路经减压后出口压力在 0.1MPa～0.3MPa之间，供风量不低于0.3 m 3/min 。
2.计算压缩空气需要量（1）矿井用风设备压缩空气消耗量Ｑ=α1α2γΣ m i q i k i =24.8m3/min式中：3Ｑ—用风设备压缩空气消耗量，m/min ；α1—沿管路全长的漏气系数1.15 ；α2—风动工具机械磨损耗气量增加系数1.15；γ—海拔高度修正系数 1.0 ；m i—同种用气设备同时使用台数，台；3q i—每台用气设备耗气量，m/min ；k i—同种类用风设备同时使用系数，取0.9 。
（2）井下压风自救系统需要的压缩空气供给量Ｑ自救＝knq=15.12m3/min式中：Ｑ自救—井下压风自救需要的压缩空气供给量；k—备用系数，取 1.2；n－人数 42 人；q－单个人员供气量， 0.3m3/min 。
3.空气压缩机的出口压力（ 1）估算空气压缩机的出口压力nP=P np+P i+0.1=0.67MPai 1式中：P np—风动工具所需工作压力，0.5MPa；nP i—压风管路中最长一路管路压力损失之和，按每公里管路损i 1失 0.04MPa 计算；0.1—考虑管网中软管、连接不良及上下山静压影响等其他各种压力损失值。
（2）压风自救装置所需出口压力矿井压风自救装置所需压气源压力为 0.3MPa～0.7MPa。
空气压缩机组及供气系统是工业生产中常用的设备，对能源的消耗是比较大的。
随着工业化进程的加快和能源资源的日益紧张，对空气压缩机组及供气系统的能耗进行监测与节能已经成为一个亟待解决的问题。
本文旨在探讨空气压缩机组及供气系统的节能监测方法，以期为工厂及企业节能减排提供一定的参考。
一、空气压缩机组节能监测方法1. 温度监测：在空气压缩机组运行时，温度是一个直接影响能耗的因素。
利用温度传感器对机组的运行温度进行监测，可以及时发现温度异常情况，及时进行维修与调整，以减少能耗。
2. 压力监测：压缩机的排气压力也是影响能耗的一个重要因素，通过安装压力传感器监测排气压力的大小，可以对空气压缩机组的运行状态进行实时监测，及时发现问题，降低压缩比，减少能耗。
3. 电能监测：监测空气压缩机组的电耗情况，可以通过电能表或者智能电表等设备实时监测能耗情况，及时发现异常情况，进行维修和调整，减少能耗。
二、供气系统节能监测方法1. 配气系统监测：供气系统中，配气系统是影响能耗的一个关键环节，对其进行监测是至关重要的。
通过对配气系统的流量、压力等参数进行监测，可以及时了解系统运行的状态，合理调节气流量，降低能耗。
2. 压力损失监测：在供气系统中，通常会出现一定程度的压力损失，通过监测不同部位的气压，可以及时发现压力损失的情况，并对系统进行相应的调整，减少能耗。
3. 漏气监测：供气系统中，漏气是一个常见的问题，也是造成能耗增加的主要因素之一。
通过安装漏气检测器对系统进行定期检测，及时发现漏气情况，加强管道密封与维护，减少能耗。
三、节能监测系统的建立1. 选型原则：在建立节能监测系统时，首先要根据实际情况选择合适的监测设备，如温度传感器、压力传感器、电能表、漏气检测器等设备，确保设备的性能稳定可靠。
2. 布设位置：对于不同的监测设备，要合理选择布设位置，确保监测数据准确可靠。
对于温度传感器，要安装在空气压缩机组的散热部位，对于电能表，要安装在主要的电路中。
国家标准------空气压缩机组及供气系统节能监测方法GB/T16665 -- 19961 主题内容与适用范围本标准规定了运行中空气压缩机组及供气系统的能源利用状况的监测内容、监测方法和合格指标。
本标准适用于额定排气压力不超过1.25Mpa（表压），公称容积流量大于或等于6m3/min的空气压缩机组及供气系统。
2 引用标准GB3053 一般用容积式空气压缩机性能试验方法GB8222 企业设备电能平衡通则GB12497 三相异步电动机经济运行GB15316 节能监测技术能则ZBJ01009 压缩空气站能耗分等3 术语3．1空气压缩机组air compressor set由驱动电动机、电控或调速装置、传动机构、空气压缩机所组成的总体。
3．2供气系统air distribution system所有输送压缩空气的管路、管件及必需的辅助设备（净化干燥设备除外）所组成的总体。
3．3空气压缩机容积流量displacement of air compressor在单位时间内排出的空气容积值，该值在排气端测得并换算到一级吸气状态，按GB3853规定方法计算。
3．4空气压缩机组输入电功率supply electrical power of air compressor在空气压缩机组正常运行时，电网供给空气压缩机组的电能。
3．5空气压缩机组电单耗specific electrical power unit consumption of air compressor空气压缩机组每输出1m3容积气量（吸气状态）所需的输入电能。
4 节能监测项目4．1监测检查项目4．1．1空气压缩机组不得使用国家公布的淘汰产品。
4．1．2检测仪表配备齐全。
供气系统布置合理，不得有明显破损和泄漏。
压缩机吸气口应安装在背阳、无热源的场所。
4．1．3空气压缩机组应有设备运行记录、检修记录；大修以后必须按GB8222进行测试，并有测试报告。
4．1．4供气系统和用气设备必须运行正常和使用合理。
250K W 螺杆式压缩机变频驱动系统实施方案随着社会的发展和科技的进步，生产过程中的高效低耗要求已愈来愈受到人们的关注。
目前，能源和原材料价格持续上升、人力成本压力不断增加，对于所有企业而言，节能降耗、降低生产成本已迫在眉睫。
事实上，对于许多高耗能企业来说，几乎80%以上的能耗都是电能消耗。
而对于用电来讲，几乎80%以上都消耗在动力上，也就是说电机的能耗是最主要的能耗。
这就是电动机驱动系统节能改造的必要性和现实意义。
而随着电力电子技术的发展，变频器在调速领域中的应用越来越广泛。
它作为一种颇为成熟的高科技产品，具有性能稳定、操作方便、节能效果明显等优点，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员的关注和重视，更受到广大用户的喜爱。
对于螺杆式压缩机来说，采用变频器改造优化其启动运行方式和供气方式，不但能够改善系统的稳定性和可靠性，还可以大量地节约电能，具有突出的经济意义。
1. 蒙牛XX 公司制冷压缩机组工况及工作原理空气压缩机在工业生产中有着广泛的应用。
在工厂制冷设备中，压缩机发挥着将动能转化为热能的核心作用，其性能的优劣直接影响着制冷效果和运行成本。
压缩机的种类很多，但标配系统几乎全部采用“Y -△”转换或自耦降压的启动方式、全速运行方式和加、卸载控制的供气方式。
这种启动运行和供气方式虽然原理简单、操作方便，但存在耗电量高、进气阀易损坏、供气压力不稳定等问题，对实际生产带来诸多不利影响。
因此，采用变频改造该系统的启动运行和供气方式，是一项采用新技术、新工艺，并具有显著节能效果的智慧选择。
1.1 使用工况蒙牛XX 公司制冷车间采用的是大连冷冻机股份有限公司生产的螺杆式制冷压缩机组。
该机组共5台容量为250KW （所配电动机）的螺杆式压缩机，其分布如图1所示。
1.1.1 压缩机组相关数据通常，只有两台压缩机处于工作状态，其余三台作为备用。
备用的目的是当制冷量不足时增加投入备用压缩机，或者当某一台压缩机发生故障时投入备用压缩机。
压缩机组供气控制系统的研究李海生，牛东方，代万阳，时东波，李立硕中国矿业大学化工学院(221008）E-mail:lhs784@摘要：介绍了压缩机组供气系统的组成及其工作原理，采用上位PC机、PLC控制器和变频器成功实现了对该供气系统的控制，通过调节该机组流量在一定范围内动态变化以更好地满足用户需求。
开发的通信软件实现上位PC机与PLC控制器的串口通信，利用PC机可视化控制系统软件可实现供气系统的实时监控、控制信号的产生与传输，对系统的试验数据进行分析，可以很好的掌握供气系统每天24小时的运行状况，实现了智能化控制和管理。
关键词：压缩机组；PLC；控制系统；PC1. 引言在供气系统中，随着用气量的不断变化应及时调节机组中压缩机的转速和运转台数，使2.软件实现PC上位机与PLC控制器的串口通讯，操作人员可以由控制中心PC机的控制界面向PLC控制器发出控制信号，通过该控制信号来控制变频器，而变频器可以实现机组中一台压缩机的变频调速，进而可以调节压缩机的流量。
设每台压缩机的排气量是Q，则该供气系统可以达到0.1Q—3.5Q排气量，实现了对该机组供气流量的控制，使该供气系统更好地满足用户需求。
3. 工作原理压缩机组供气系统主要由三台压缩机、变频器、PLC控制器、PC机、压力变送器、冷却器、油过滤器和油气分离器等组成，如图2所示，以下将详细阐述它的工作原理。
- 1 -3.1 气路流程气体先经过入口阀进入压缩机，经压缩机压缩达到设计压力后从排气孔排出，随后压缩机排出的气体经过出口阀进入风冷却器对其进行冷却，然后经过高效的油气分离器可以分离3.2 油路系统气体经过高效的油气分离器可以分离出排气带出的润滑油。
润滑油储于油分离器下部，在压缩机气体压力的推动下进入冷却器冷却，冷却后的润滑油通过恒温阀进入油过滤器，其目的是将进入压缩机入口的油温控制在20℃～40℃的范围，过滤润滑油中的金属磨粒及其它杂质，过滤后的润滑油经由电磁阀后分两路喷入压缩机中，一路进入压缩机轴系，对压缩机轴系进行润滑；一路进入压缩腔室，通过循环流动的润滑油吸收压缩腔内压缩热。
3.3 控制原理该控制系统采用PLC作为主控单元，同时使用自带内置PID调节器的变频器[2]。
出口储气罐压力传感器的压力信号送给变频器的PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制电机的转速以使储气罐的压力稳定。
当用气量不是很大时，一台压缩机在变频器的控制下稳定运行；当用气量大到变频器全速运行也不能保证储气罐的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC控制器检测到，PLC控制器自动将启动另一台压缩机投入到工频运行，以保持压力的连续性和稳定。
若一台工频压缩机和一台变频压缩机运转仍不能满足要求，则将另一台压缩机投入到工频运行。
当用气量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC控制器首先将工频运行的压缩机停掉，以减少供气量。
当上述两个信号仍存在时，PLC控制器再停掉一台工频运行的电机。
控制系统将不断调整压缩机的转速和运转台数，使输出气量更好地满足供气系统的需求。
- 2 -假定工频压缩机的额定流量1m3/min，变频压缩机的流量在0.1～1.5 m3/min范围内动态变化，可以满足供气系统的流量在0.1～3.5m3/min范围内的任意值。
操作者通过PC机用户控制界面实现对供气系统的实时监控。
4. PC机与PLC的串口通信实现PC机与PLC控制器的通讯是整个控制系统的重要环节。
PC机向PLC控制单元发出控制指令[3]，PLC控制器通过控制变频器调节机组的排气流量，最终实现PC机对整个机组系统的控制与管理。
通过PC机用户控制界面可实现系统的实时监控、控制信号的产生与传输以及系统的数据处理，很好地实现了智能化控制。
本文利用VB本身的通信控件MSComm来开发通信软件[4]，实现上位PC机与PLC控制单元之间的串口通信。
MSComm控件提供了标准的事件处理函数和过程，在标准串口通信方面具有很强大功能。
该控件可设置串行通信的数据发送和接收，对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。
上位机PC与PLC通信时，启动PLC之前需要对参数初始化、检测通信是否正常，之后利用读指令读取PLC状态，分析所得数据，然后由PLC输出控制指令[5]。
对MSCcomm控件进行初始化设置，其部分程序如下：Private Sub Form-Load()mport=1…………MSComm1.Rthreshold=1m1.PortOpen = TrueEnd Sub以下为上位机PC发送、接收PLC的数据部分程序：Private Sub Send-data()For i=0 To nComml.Output=Chr(data(i))…………Receive(comm_time)=Asc(Comml.Input)Comm_time=comm_time+1End SelectEnd Sub上位PC机和PLC间的通讯由电缆连接。
一般近距离通讯选用RS232C电缆，对于远程通讯应直接选用RS422电缆或通过RS232/ RS422转换器把RS232转换成RS422，这样可以提高通讯质量。
5. 试验结果分析将控制系统所得试验数据进行处理，得出供气系统流量随时间的变化曲线如图3所示。
从图中可以看出每天时间段11—13时及18—20时出现了供气流量的高峰，供气流量的峰值都没有超过机组最大流量3.5m3/min，表明该供气系统完全可以满足各用户的需求。
- 3 -0246810121416182022240.51.01.52.02.53.03.5Q (m 3/m i n )T (h)0246810121416182022240.00.20.40.60.81.01.21.4涡旋压缩机1 涡旋压缩机2 涡旋压缩机3Q (m 3/m i n )T(h)图3 供气系统流量随时间的变化图图 4 压缩机流量随时间的变化图图4为各压缩机流量随时间的变化图，从图中可以看出工频压缩机1和3的流量随时间变化明显。
工频压缩机1在每天时间段6—8时及21—24时的流量变化很大，而在8—24时输出流量趋向平稳，基本达到了额定流量值。
对于工频压缩机3，大约每天1/3的时间处于停机状态，工作状态开关机变化频率较高。
变频压缩机2的流量随时间变化不大，但是变化频率较高，每天24小时均处于开机状态。
图5中电机的功率随时间的变化与图4246810121416182022240123456涡旋压缩机1 涡旋压缩机2 涡旋压缩机3P (K W )T(h)图5 电机功率随时间的变化图 中曲线的变化相似。
因此，为保证机组供气系统的长期安全工作，需要经常对变频压缩机2进行检修。
这些都将为控制中心对机组状态监测和故障诊断提供了参考。
6. 结束语压缩机组供气系统中压缩机数量较多，单纯依靠工作人员现场实时控制和管理工作量很大，本文采用PC 机、PLC 控制器和变频器建立了压缩机组供气控制系统。
利用VB 软件实现PC 上位机与PLC 控制器的串口通讯，操作人员可以由控制中心PC 机的控制界面对供气系统实时监控，实现了PC 机对该系统的智能化控制和管理。
对试验结果数据处理，分析供气系统24小时的运行状况，该控制系统成功实现了对供气系统的智能化控制和管理。
参考文献[1]西安交通大学,华中工学院编.压缩机测试技术与控制 [M]. 西安交通大学出版社, 1988，13-31. [2] 张燕宾.SPWM 变频调速应用技术[M]. 北京:机械工业出版社.2002.226-238.[3] 杜桂荣,彭斌等.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统.甘肃工业大学,2003(1)16.45～48. [4] 郭江.PLC 与上位机串行通信程序设计[J].华中理工大学学报，2000(28)11：(60-61). [5]杨忠衡.上位机和PLC 串行通信的程序设计[J].计算机应用，2000(20)1：（67-68）.- 4 -Disquisition on Group of Compressor’ Gas Supply ControlSystemLihaisheng Niudongfang Daiwanyang Shidongbo LilishuoSchool of Chemical Engineering Tech, China University of Mining and Technology , 221008AbstractAbstract: The article introduce makeup and work principium of the group of compressor’ gas supply system and realize the control system of gas supply with PLC, frequency converter and super PC .The system realize compressor dynamic change of flux in order to satisfy the need of consumer more well.Utilize communication controlling of MSComm of VB develop communication software that is realized serial communication of super PC and control module, it can through visual control system to directly control the gas supply system by real-time monitoring and produce or transmitte the control signals.To analyse the experimental data of the control system of gas supply, we can grip the control system of gas supply’s operations everyday and realize intelligent control and administration.Key words: Group of compressor ；PLC；control system； PC李海生（1980～），男，助教，从事有关过程装备与控制工程专业的教学与科研工作，地址：中国矿业大学化工学院过程工程系。
