電機空壓機系統(tǒng)性能測試與分析
秦宏波12，胡壽根1，黃軍輝1
（1上海理工大學(xué)動力工程學(xué)院，上海200093；2上海市節(jié)能服務(wù)中心，上海200040）
摘要：在對我國電機系統(tǒng)能效現(xiàn)狀和空壓機系統(tǒng)進行介紹的基礎(chǔ)上，對空壓機系統(tǒng)的。眭能測試和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行闡述。通過系統(tǒng)分析實例證明了應(yīng)用系統(tǒng)方法對空壓機系統(tǒng)進行性能測試和分析，列于提高空壓機系統(tǒng)能效具有重要意義。
關(guān)鍵詞：電機系統(tǒng)；空壓機；性能測試
中圖分類號：tm301. 4文獻標(biāo)識碼：a文章編號：1673-6540(2010)03-0061-05
0 引 言
電機系統(tǒng)包括電動機、被拖動裝置、傳動控制系統(tǒng)及管網(wǎng)負(fù)荷，其耗電量約占全國用電量的百分之60和工業(yè)用電量的百分之80，萁中風(fēng)機、泵類和空壓機的用電量分別占全國用電量的百分之10. 4、百分之20. 9和百分之9.4。2007年我國各類電動機裝機總?cè)萘考s為7. 28億kw，耗電量約為19 566萬kwh。目前，我國電機系統(tǒng)主要存在兩方面問題：一是電動機及被拖動設(shè)備效率低，電動機、風(fēng)機、泵等設(shè)備陳舊落后，效率比國外先進水平低百分之2~5；二是系統(tǒng)匹配不合理，“大馬拉小車”現(xiàn)象嚴(yán)重，系統(tǒng)運行效率比國外先進水平低百分之10~20。因此，我國在制定節(jié)能中長期規(guī)劃時將電機系統(tǒng)節(jié)能列入十大重點節(jié)能工程，可見提高電機系統(tǒng)的能效水平對于我國的能源節(jié)約和發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重要意義。
雖然空壓機在電機系統(tǒng)耗電中也占有較大比重，在大多數(shù)工廠中要占其全部能耗的拜耳百分之10~40，但與風(fēng)機和泵系統(tǒng)的節(jié)能工作起步較早有所不同，近幾年國內(nèi)、外才開始重視空壓機系統(tǒng)的節(jié)能和優(yōu)化問題，并且通過建立便攜式性能測試系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進行分析，進而提出空壓機系統(tǒng)的優(yōu)化方案的也比較少。本文介紹了可以進行空壓機系統(tǒng)性能測試和數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有便攜性，可以對企業(yè)在用的空壓機系統(tǒng)進行測試和分析，對于在用空壓機系統(tǒng)的優(yōu)化可以提出改造建議，也可以指導(dǎo)設(shè)計人員進行空壓機系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計：
l 空壓機系統(tǒng)組成
典型的壓縮空氣系統(tǒng)主要由空壓機、動力源、控制器、空氣處理設(shè)備、附件及管路分配系統(tǒng)等組成。空壓機吸人周圍大氣中的空氣并增壓至系統(tǒng)設(shè)定的壓力排人管道中，往復(fù)式、螺桿式和離心式空壓機目前應(yīng)用最為廣泛；動力源為空壓機運行提供動力，以電動機為主；控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)空壓機產(chǎn)生氣體的數(shù)量；空氣處理設(shè)備除掉空氣中的雜質(zhì)及水分，其他附件保持系統(tǒng)正常運行；管路分配系統(tǒng)把壓縮空氣傳送到需要的地方。
根據(jù)全生命周期成本分析理論，建立在10年運行時間基礎(chǔ)上，設(shè)備初始投資和維護費用約分別占壓縮空氣系統(tǒng)全生命周期成本的百分之12，而電動機消耗的電能費用則占到百分之76。
2測試系統(tǒng)的設(shè)計
壓縮空氣系統(tǒng)流量和壓力動態(tài)變化非常快，在許多系統(tǒng)中大量的空氣負(fù)荷隨機運行，經(jīng)常會導(dǎo)致壓縮空氣系統(tǒng)供氣側(cè)和需求側(cè)之間的不平衡。為了客觀反映壓縮空氣系統(tǒng)的動態(tài)變化過程，必須同時監(jiān)測和記錄系統(tǒng)流量、空壓機功率和系統(tǒng)關(guān)鍵點壓力等幾個參數(shù)。
壓縮空氣測試系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)記錄儀、流量傳感器、壓力傳感器、功率／電流傳感器和計算機五部分組成，如圖1所示。
(1)數(shù)據(jù)記錄儀擁有16個通道，可以接收來自于傳感器的4~ 20 ma標(biāo)準(zhǔn)信號，通過串行口可以實現(xiàn)與計算機的通信。記錄儀采樣記錄間隔可以根據(jù)測試需要進行設(shè)定，最小為1秒／次，在一般的測試中可以設(shè)為10秒／次。記錄儀除了可以由220 v電源進行供電外，還配有呵充電電弛，在沒有220 v電源供應(yīng)時使用，兩者之間可以自由切換，充分體現(xiàn)了現(xiàn)場測試的靈活性。
(2)功率／電流測量。空壓機電機功率的變化可以采用功率傳感器或者電流傳感器來實現(xiàn)。功率傳感器可以直接測試空壓機組的輸入功率，電流傳感器可以測試空壓機電機的運行電流，并通過測試空壓機電機的供電電壓后經(jīng)過計算得出空壓機運行功率數(shù)據(jù)。根據(jù)功率變化評估空壓機在 |
