制藥企業(yè)節(jié)能方案匯總
前 言
制藥企業(yè)的各位領(lǐng)導(dǎo)/專(zhuān)家：
近幾年在全國(guó)范圍內(nèi)持續(xù)發(fā)生大規(guī)模霧霾，污染嚴(yán)重，習(xí)主席在視察時(shí)親自過(guò)問(wèn)，嚴(yán)重的污染對(duì)我們之前的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式甚至經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)提出了質(zhì)疑，如果不能明顯降低能耗水平，當(dāng)前的資源和環(huán)境可能無(wú)法承受，因此“節(jié)能減排”在“兩會(huì)”上發(fā)出了最強(qiáng)音；從中央到地方，從政府到企業(yè)都已經(jīng)將節(jié)能減排納入重要的議事日程。
節(jié)能減排是利國(guó)利民的大事，對(duì)于工業(yè)來(lái)說(shuō)絕不是可有可無(wú)的，如果工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)能接近飽和，而中央著力支持第三產(chǎn)業(yè)，那么在生存資源日漸緊張的情況下，每個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)中都會(huì)有相當(dāng)比例的企業(yè)會(huì)倒下，剩下的企業(yè)一定是在角逐中占據(jù)成本優(yōu)勢(shì)的企業(yè)，而節(jié)能關(guān)系到企業(yè)的成本，進(jìn)而影響到盈虧平衡點(diǎn)，由量變引起質(zhì)變，它可能就會(huì)影響到是否能夠生存，這一點(diǎn)對(duì)于能耗高、毛利率低的某些行業(yè)尤為明顯。
節(jié)能就是創(chuàng)造一種綠色的利潤(rùn)，節(jié)能本身消耗的資源很少，它是靠技術(shù)、靠人才、靠管理進(jìn)行的資源優(yōu)化再配置，通過(guò)節(jié)能而節(jié)省的資金直接影響的是純利潤(rùn)，省出來(lái)的錢(qián)都是綠色的，這部分利潤(rùn)不需要原料、生產(chǎn)（污染）、庫(kù)存、銷(xiāo)售、資金回籠等漫長(zhǎng)的環(huán)節(jié)，而是一種直接的效益。
從國(guó)家的角度而言，今后中國(guó)不再唯GDP為目標(biāo)，而是將國(guó)家的建設(shè)將從資源開(kāi)發(fā)型向資源節(jié)約型、環(huán)境和諧型轉(zhuǎn)變。“李克強(qiáng)經(jīng)濟(jì)學(xué)”代表的經(jīng)濟(jì)政策將適度從緊，不對(duì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行刺激，對(duì)工業(yè)品的需求會(huì)趨于穩(wěn)定化，工業(yè)企業(yè)的擴(kuò)張動(dòng)力會(huì)衰減，這會(huì)對(duì)高能耗企業(yè)形成倒逼機(jī)制，形成落后淘汰制。屆時(shí)，能耗高、成本高的企業(yè)將會(huì)感到壓力和寒冷。隨著這種機(jī)制的累積效應(yīng)，能夠逐漸降低能源消耗強(qiáng)度、二氧化碳排放強(qiáng)度、主要污染物的排放總量。
制藥企業(yè)應(yīng)該未雨綢繆，通過(guò)節(jié)能工作來(lái)降低成本，提高毛利率，減少包袱。節(jié)能不僅是降低生產(chǎn)成本的直接途徑之一，而且是提升企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要途徑。古語(yǔ)說(shuō)“勿以善小而不為”，而節(jié)能減排利國(guó)利民，對(duì)國(guó)家對(duì)企業(yè)都是大好事，因此完全值得我們?nèi)ブψ觯龀龀煽?jī)，做出效果，也為企業(yè)未來(lái)的發(fā)展掃清道路。
北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司
一、能源管理系統(tǒng)節(jié)能方案
對(duì)于制藥企業(yè)而言，能源管理系統(tǒng)是幫助企業(yè)合理計(jì)劃和利用能源、降低單位產(chǎn)品能源消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的信息化管控系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：
1.用戶(hù)零投資、零風(fēng)險(xiǎn)，提供客戶(hù)專(zhuān)業(yè)的服務(wù)，節(jié)能效果有保證。
2.設(shè)備節(jié)能、工藝節(jié)能、管理節(jié)能。科學(xué)、系統(tǒng)的能源管理理念，專(zhuān)業(yè)的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，量身定做的能源管理方案，及時(shí)高效的解決問(wèn)題，為企業(yè)帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.1 能源監(jiān)控原理
能效監(jiān)控管理平臺(tái)是工業(yè)化和信息化深度融合的產(chǎn)物，它使用信息化平臺(tái)對(duì)工業(yè)企業(yè)的各種能耗進(jìn)行監(jiān)控和集中管理，使企業(yè)對(duì)自身的能耗狀況有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，能夠促進(jìn)工業(yè)企業(yè)能源管理水平和能源利用效率的提升。特別是在石化、化工、制藥、鋼鐵、有色、建材、紡織、輕工等行業(yè)企業(yè)能效監(jiān)控管理平臺(tái)建設(shè)示范項(xiàng)目，得到中央政府的大力提倡。
企業(yè)能效監(jiān)控管理平臺(tái)的構(gòu)成主要包括：
采用信息化技術(shù)，對(duì)企業(yè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、處理和分析、控制和調(diào)度、平衡預(yù)測(cè)和管理能源等功能，降低重要能源介質(zhì)放散，提高能源介質(zhì)的回收和梯級(jí)利用水平，實(shí)現(xiàn)多能源介質(zhì)的協(xié)同平衡與優(yōu)化利用的企業(yè)能源管控系統(tǒng)；
高耗能工藝裝備采用先進(jìn)智能控制與優(yōu)化技術(shù)，降低能源介質(zhì)消耗和物料消耗，實(shí)現(xiàn)裝置平穩(wěn)、高效、低耗運(yùn)行；
工業(yè)窯爐采用信息控制技術(shù)，實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化改造，提高工業(yè)窯爐熱效率，降低能源介質(zhì)消耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能降耗；
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中采用數(shù)字能源解決方案等智能控制與優(yōu)化技術(shù)，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能降耗。
1.2 能源監(jiān)控的效益
時(shí)代科儀能源管理系統(tǒng)就是為企業(yè)引入一個(gè)能源管家，將企業(yè)內(nèi)部各種能源的消耗都進(jìn)行監(jiān)督，再將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，進(jìn)行分析，并對(duì)能源使用加以控制，提高企業(yè)的能源使用效率，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。能效監(jiān)控管理平臺(tái)是監(jiān)控企業(yè)能耗的一個(gè)工作平臺(tái)，同時(shí)也是促進(jìn)企業(yè)節(jié)能的強(qiáng)有力的管理工具，能夠產(chǎn)生促進(jìn)節(jié)能的長(zhǎng)效機(jī)制，對(duì)于企業(yè)能耗有很大的監(jiān)督作用。
企業(yè)利用能效監(jiān)控管理平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)督各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗、實(shí)時(shí)報(bào)告浪費(fèi)現(xiàn)象，能夠進(jìn)行定期考核、改進(jìn)、再考核，經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)就可以使得企業(yè)能耗下降5%～10%，對(duì)于一家能源費(fèi)用1億元的企業(yè)而言，每年可以產(chǎn)生500～1000萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。
二、壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能方案
2.1 發(fā)酵工藝改進(jìn)及群體控制
發(fā)酵工藝是制藥企業(yè)的核心工藝，一般采用離心空壓機(jī)產(chǎn)生大流量的壓縮空氣，向發(fā)酵罐供應(yīng)空氣，滿(mǎn)足有氧發(fā)酵的要求。
北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司的工程師針對(duì)發(fā)酵供氣環(huán)節(jié)進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，在此舉出一家制藥企業(yè)案例：該企業(yè)隨著企業(yè)的發(fā)展壯大，發(fā)酵罐的數(shù)量由原來(lái)的19個(gè)增加至現(xiàn)在的24個(gè)，離心空壓機(jī)每小時(shí)耗電量大、每天24小時(shí)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、能耗成本很高，占據(jù)企業(yè)電費(fèi)的將近60%，通過(guò)時(shí)代科儀的持續(xù)改進(jìn)，目前發(fā)酵能耗已經(jīng)下降30%左右，為企業(yè)創(chuàng)造了大量的純利潤(rùn)。
其中改進(jìn)的主要方法是：根據(jù)不同的發(fā)酵品種，對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，滿(mǎn)足發(fā)酵的最佳工藝要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，使得供氣壓力、供氣流量恰好滿(mǎn)足最佳條件，提高發(fā)酵效率、提高產(chǎn)量，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收、節(jié)支，使得一些制藥企業(yè)從此實(shí)現(xiàn)贏利、起死回生。該技術(shù)重點(diǎn)采用監(jiān)控系統(tǒng)、空壓機(jī)群體控制系統(tǒng)，使得工藝需求更精確、氣體使用效率更高，在監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)助下對(duì)工藝進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。
2.2 離心空壓機(jī)節(jié)電王：開(kāi)創(chuàng)離心空壓機(jī)自由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的先河
2.2.1 離心空壓機(jī)的調(diào)節(jié)方式
離心壓縮機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)、流量大、設(shè)計(jì)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著流量調(diào)節(jié)較為復(fù)雜、容易發(fā)生喘振的缺點(diǎn)。
離心壓縮機(jī)常用的三種流量調(diào)節(jié)方式為：
1、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得離心壓縮機(jī)的特性曲線(xiàn)呈現(xiàn)平行線(xiàn)移動(dòng)，不同轉(zhuǎn)速之下具有不同的流量-壓力特性，如下：
從圖中可見(jiàn)，隨著轉(zhuǎn)速下降，對(duì)應(yīng)的流量和壓力都呈現(xiàn)下降，且曲線(xiàn)相互平行，此為“相似原理”。采用轉(zhuǎn)速下降進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）不引入阻力損耗。通過(guò)轉(zhuǎn)速的降低，葉輪做功呈現(xiàn)自然下降，流量和輸出壓力呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，不需要引入阻力環(huán)節(jié)，就能對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于沒(méi)有阻力環(huán)節(jié)，不會(huì)因?yàn)樽枇Χ鴵p失能量。
（2）壓縮過(guò)程中的損耗有所降低。通過(guò)轉(zhuǎn)速的降低，葉輪與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度減緩，摩擦等損耗有下降趨勢(shì)，體現(xiàn)在壓縮過(guò)程中的產(chǎn)熱量下降，損耗降低能夠節(jié)省壓縮時(shí)的功耗。
調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是離心壓縮機(jī)的一種有效的調(diào)節(jié)方式，由于不引起阻力損耗、降低壓縮損耗的作用，是最省功的調(diào)節(jié)方式，在蒸汽透平壓縮機(jī)中使用廣泛，具有很多的應(yīng)用實(shí)踐，因此，節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式。但是，對(duì)于電機(jī)拖動(dòng)的離心壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速是基本固定的，很難采用簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行調(diào)速，通常的變頻調(diào)速又容易引起壓縮機(jī)發(fā)生喘振，因此，應(yīng)選擇先進(jìn)的、成熟的技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，本方案將進(jìn)行重點(diǎn)敘述。
2、調(diào)節(jié)閥門(mén)。調(diào)節(jié)閥門(mén)是離心壓縮機(jī)的一種簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)方式，通過(guò)對(duì)閥門(mén)的調(diào)節(jié)，開(kāi)度減小，在閥門(mén)兩側(cè)形成壓力差，將系統(tǒng)的有效輸出壓力減少，氣體流動(dòng)受限，從而使得流量減少，系統(tǒng)運(yùn)行在所需的平衡點(diǎn)上。
閥門(mén)分為進(jìn)氣閥門(mén)和排氣閥門(mén)，分別具有不同的作用：
（1）進(jìn)氣閥的阻礙作用，降低了實(shí)際的進(jìn)氣壓力，形成了一定的真空度，進(jìn)入的氣體變得相對(duì)稀薄，使得流量下降。同時(shí)，進(jìn)氣閥也會(huì)提高進(jìn)氣溫度。
（2）排氣閥的阻礙作用，提高了實(shí)際輸出壓力，使得壓縮機(jī)向壓力增大、流量減小的工作點(diǎn)移動(dòng)，限制了流量。
綜上，閥門(mén)的作用概括起來(lái)就是，通過(guò)引入流動(dòng)阻力，使得流量降低，從而滿(mǎn)足工藝的要求，會(huì)造成能量的損失。
閥門(mén)的能量損失如下：
氣體流過(guò)閥門(mén)之后，由于閥門(mén)不是全開(kāi)，存在阻力，壓力由P1下降到P2，形成了壓力差△P，損失的功率為：
W=△PF=(P1-P2)F
由于壓力差造成的能量損失，整體性能會(huì)降低，壓縮機(jī)的效率、排氣量會(huì)同步下降。
3、調(diào)節(jié)導(dǎo)葉。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)是離心壓縮機(jī)的一種調(diào)節(jié)方式，是通過(guò)誘導(dǎo)氣體沿著具有傾角的導(dǎo)流葉片流動(dòng)，使氣體預(yù)旋，從而降低氣體與旋轉(zhuǎn)葉輪之間的相對(duì)速度，做功減少，壓縮程度減輕，流量減少。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的效果和能量損失介于速度調(diào)節(jié)和蝶閥調(diào)節(jié)之間。
綜上所述，本方案的核心方法是，采用更優(yōu)越的“調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速”代替“調(diào)節(jié)閥門(mén)”，從調(diào)節(jié)方法上進(jìn)行改進(jìn)，避免閥門(mén)的能量損耗，同時(shí)降低氣體溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而且，降低溫度的同時(shí)也會(huì)有助于減低壓縮功耗，因此，節(jié)能效果出現(xiàn)疊加，總體節(jié)能效果較好。
2.2.2 離心空壓機(jī)節(jié)電王原理
以上介紹了離心壓縮機(jī)最佳的調(diào)節(jié)方式是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，本方案就是圍繞轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)而展開(kāi)。在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)離心空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的過(guò)程在于，根據(jù)氣體壓縮機(jī)的一系列變量的實(shí)時(shí)采樣，隨時(shí)計(jì)算出最優(yōu)工作狀態(tài)；這個(gè)方案兼顧了氣體供應(yīng)、能源消耗等方面，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)節(jié)能。我們通過(guò)最優(yōu)工作狀態(tài)的估計(jì)對(duì)它進(jìn)行節(jié)能控制，類(lèi)似于一個(gè)不知疲倦的氣體壓縮機(jī)專(zhuān)家一直在對(duì)氣體壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，在調(diào)節(jié)的時(shí)候盡量做到最優(yōu)，并盡量減少重復(fù)調(diào)節(jié)，使得氣體壓縮機(jī)的出力為最穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到設(shè)計(jì)最大效率運(yùn)行，節(jié)能效果顯著。
離心空壓機(jī)節(jié)電王填補(bǔ)了離心空壓機(jī)節(jié)能的空白，是北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司研發(fā)的核心技術(shù)。對(duì)于離心式氣體壓縮機(jī)而言，節(jié)能的主要步驟在于：
1、避免氣體放空和旁路的問(wèn)題；
2、流量和壓力的最佳匹配，滿(mǎn)足最大效率點(diǎn)運(yùn)行；
3、最佳的控制方法，使得在最優(yōu)條件下運(yùn)行并且避免喘振的可能性。
在實(shí)際的應(yīng)用中，采取的控制方法大致介紹如下：通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，對(duì)當(dāng)前的流量需求進(jìn)行評(píng)估，并衡量實(shí)際產(chǎn)出速度，根據(jù)兩者之差，計(jì)算氣壓變動(dòng)的速率，再預(yù)估氣壓的升高和降低的趨勢(shì)，預(yù)知將來(lái)的氣壓變化，根據(jù)這個(gè)變化趨勢(shì)，提前對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行逐步的、緩慢的調(diào)節(jié)，這樣既可以保證氣壓穩(wěn)定，又能夠保證空壓機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定。
時(shí)代科儀離心空壓機(jī)節(jié)電王是一種綜合節(jié)能設(shè)備，它通過(guò)測(cè)量運(yùn)行參數(shù)，對(duì)離心壓縮機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，將參數(shù)規(guī)范化成為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的格式。緊接著，根據(jù)管網(wǎng)氣壓和流量等參數(shù)，進(jìn)行最大效率估計(jì)系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前離心壓縮機(jī)的最大效率進(jìn)行估計(jì)，能夠應(yīng)用于閥門(mén)開(kāi)度最大、壓縮產(chǎn)熱最少的運(yùn)行狀態(tài)下。并通過(guò)前饋控制，對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行提前觀測(cè)，與最大效率計(jì)算一起，形成合理的控制指令。前饋控制的目的在于，避免壓縮氣體的響應(yīng)滯后性帶來(lái)的系統(tǒng)頻繁波動(dòng)。最終，結(jié)合防止喘振的特殊算法（發(fā)明專(zhuān)利），形成轉(zhuǎn)速指令，并由此指揮轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)合理的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，保證離心壓縮機(jī)的持續(xù)高效運(yùn)行。
2.2.3 離心空壓機(jī)節(jié)電王的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
時(shí)代科儀離心空壓機(jī)節(jié)電王是專(zhuān)門(mén)針對(duì)離心壓縮機(jī)，具有多項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利和軟件著作權(quán)，列出如下：
序號(hào) | 專(zhuān)利號(hào)碼 | 專(zhuān)利名稱(chēng) | 專(zhuān)利類(lèi)別 |
1 | 201020626064.x | 一種空壓機(jī)控制裝置 | 實(shí)用新型 |
2 | 201010560101.6 | 一種空壓機(jī)控制裝置及方法 | 發(fā)明專(zhuān)利 |
3 | 201110461609.5 | 離心式空壓機(jī)及其控制方法和系統(tǒng) | 發(fā)明專(zhuān)利 |
4 | 201120577624.1 | 離心式空壓機(jī)及其控制系統(tǒng) | 實(shí)用新型 |
5 | 2014SR0 16725 | 空壓機(jī)節(jié)電王系統(tǒng)V1.0.0 | 軟件著作權(quán) |
這些專(zhuān)利技術(shù)，是北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司在以往數(shù)年的節(jié)能實(shí)踐中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和分析改進(jìn)而獲得的技術(shù)成果，具有非常典型的、成功的應(yīng)用案例，極具推廣價(jià)值。
在研發(fā)過(guò)程中，結(jié)合了航天技術(shù)的應(yīng)用，采用“人工智能”與“大數(shù)據(jù)”融合的專(zhuān)家控制系統(tǒng)，體現(xiàn)了技術(shù)專(zhuān)家的理論知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，效果顯著。
2.2.4 離心空壓機(jī)節(jié)電王與變頻的區(qū)別
行業(yè)曾經(jīng)公認(rèn)離心壓縮機(jī)不能采用變頻調(diào)節(jié)，這是因?yàn)椋冾l調(diào)節(jié)是采用反饋控制，根據(jù)氣壓的變動(dòng)不斷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，由于用氣量不斷變化，造成壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不斷變動(dòng)，且呈現(xiàn)出自然振蕩，寬幅波動(dòng)。對(duì)于離心氣體壓縮機(jī)而言，變頻的頻繁調(diào)節(jié)容易達(dá)到喘振線(xiàn)而誘發(fā)喘振的可能性。同時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速不斷波動(dòng)時(shí)效率也低，節(jié)能效果不理想。
本節(jié)能系統(tǒng)借鑒了變頻對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能，并根據(jù)離心空壓機(jī)的特殊要求，對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)改進(jìn)、升級(jí)，屬于特制的設(shè)備，不同于一般的高壓變頻。在控制系統(tǒng)方面，主要改進(jìn)了頻率的計(jì)算模式，在研究了離心壓縮機(jī)的特征的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新的專(zhuān)利技術(shù)，使得離心壓縮機(jī)在變速時(shí)遠(yuǎn)離了喘振線(xiàn)，避免了喘振。同時(shí)，更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速也提高了離心壓縮機(jī)的效率。
軟件監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行畫(huà)面
通過(guò)節(jié)能工作的開(kāi)展，使企業(yè)的動(dòng)力主機(jī)：離心壓縮機(jī)的功耗顯著下降，提高了企業(yè)整體的運(yùn)行效率，對(duì)改善企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益起到了積極的作用。
2.3 儀表供氣螺桿空壓機(jī)節(jié)能
采用時(shí)代科儀的空壓機(jī)節(jié)電王，能夠?qū)崿F(xiàn)螺桿空壓機(jī)的高效節(jié)能。
某制藥企業(yè)案例：
本廠(chǎng)共的三臺(tái)空壓機(jī)，一用兩備，其運(yùn)行的基本參數(shù)如下：
三臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)
壓縮機(jī)形式 | 螺桿空壓機(jī) | 品牌 | 煙臺(tái)冰輪 |
額定功率 | 110kW | 額定電壓 | 380V |
加載電流 | 190A | 卸載電流 | 80A |
加載時(shí)間 | 6142小時(shí) | 運(yùn)行時(shí)間 | 4640小時(shí) |
數(shù)量 | 3（一用兩備） | 加載比例 | 57% |
從數(shù)據(jù)來(lái)看，該三臺(tái)空壓機(jī)屬于1用2備，通常只有1臺(tái)運(yùn)行。從加載比例來(lái)看，加載率為57%，加載時(shí)，視在功率為125kW，有功功率約112kW，處于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)；卸載時(shí)，視在功率仍達(dá)到52.6kW，估算其卸載時(shí)的有功損耗約為31.6kW，可見(jiàn)損耗較大。
以上三臺(tái)空壓機(jī)存在以下改進(jìn)點(diǎn)：
1、空壓機(jī)效率較低，需要改變壓縮方式，提高效率。
2、存在嚴(yán)重的空載功耗。
需要對(duì)空壓機(jī)的運(yùn)行工況進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到供氣充足、能耗下降、空載功耗消失的目的。
節(jié)能改造內(nèi)容：
分組 | 序號(hào) | 節(jié)能改造內(nèi)容 |
第 一 組 | 1 | 安裝空壓機(jī)節(jié)電王KYK-0.4-110 |
2 | 備機(jī)，不做改造 | |
3 | 備機(jī)，不做改造 | |
合計(jì) | 1套 |
施工周期：設(shè)備的生產(chǎn)制造：10天，安裝調(diào)試1天。
節(jié)能改造效果：
（1）節(jié)電
分組 | 序號(hào) | 節(jié)能改造效果 |
第 一 組 | 1 | 節(jié)能37% |
2 | 備機(jī)，不做改造 | |
3 | 備機(jī)，不做改造 | |
合計(jì) | 1套 |
（2）降低空壓機(jī)油溫：約下降20度。
（3）降低空壓機(jī)的維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命。
三、制冷系統(tǒng)節(jié)能方案
在制藥企業(yè)中，制冷系統(tǒng)也占據(jù)了相當(dāng)大的比重，時(shí)代科儀具有制冷專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行最佳優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，本章論述。
3.1 制冷系統(tǒng)整體COP提升
制冷站COP提升控制管理系統(tǒng)從冷站的整體能量平衡出發(fā)，采用先進(jìn)的控制技術(shù)協(xié)調(diào)控制，科學(xué)的實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷情況下冷站的整體群控，高效運(yùn)行，達(dá)到最佳的節(jié)能效果，可以實(shí)現(xiàn)冷站整體綜合節(jié)電率達(dá)到25%-40%；冷站COP提升控制管理系統(tǒng)有著先進(jìn)性、節(jié)能性、開(kāi)放性、節(jié)能性以及實(shí)用性等特點(diǎn)。
（1）制冷機(jī)單體運(yùn)行效率COP提升
（2）水泵系統(tǒng)輸送效率提升
（3）冷卻塔系統(tǒng)散熱效率提升
擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)產(chǎn)品，通過(guò)技術(shù)改造可實(shí)現(xiàn)：
（1）冷凍、冷卻水系統(tǒng)雙向變流量調(diào)節(jié)、糾正水力失調(diào)、減小管網(wǎng)阻力、解決分水不均、布水不勻的難題，提高提高制冷主機(jī)的能效比和冷卻塔的換熱能力，最終達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)高能效、低能耗、科學(xué)化運(yùn)行的目的；
（2）實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)顯示、記錄各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)可換算出相同工況下系統(tǒng)的節(jié)能率和節(jié)能量。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制，根據(jù)環(huán)境溫度變化和實(shí)際用冷需求變化，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)嵌的云終端計(jì)算軟件高速運(yùn)算，找出系統(tǒng)最佳的運(yùn)行工況點(diǎn)，并輸出指令即時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行工況，使系統(tǒng)始終處于高效區(qū)間運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。
（3）在一定的環(huán)境條件下，對(duì)泵的最佳效率進(jìn)行運(yùn)算和調(diào)度，使得泵組總是在最佳效率帶運(yùn)行。同時(shí)匹配冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使得系統(tǒng)達(dá)到最佳風(fēng)、水比例，獲得最優(yōu)性能。
通過(guò)節(jié)能改造，在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)20%左右的節(jié)能率（全年平均）
3.2 制冷壓縮機(jī)節(jié)能：制冷壓縮機(jī)節(jié)電王
制冷壓縮機(jī)節(jié)電王采用時(shí)代科儀的專(zhuān)利技術(shù)，控制邏輯與空壓機(jī)節(jié)電王類(lèi)似，具體參數(shù)有所不同，通過(guò)對(duì)制冷壓縮機(jī)運(yùn)行情況的測(cè)量、分析，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，將制冷系數(shù)保持在較高狀態(tài)，獲得最佳的節(jié)電效果。
本產(chǎn)品直接串接在制冷壓縮機(jī)的星-三角啟動(dòng)電路前端，自動(dòng)配合壓縮機(jī)運(yùn)行，無(wú)需人工操作和維護(hù)，不改變制冷量，不需要調(diào)節(jié)制冷壓縮機(jī)的能量位置閥和內(nèi)壓比滑閥。
制冷壓縮機(jī)節(jié)電王同屬于國(guó)家創(chuàng)新基金研發(fā)課題，獲得國(guó)家科研資金獎(jiǎng)勵(lì)支持，采用了綜合的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)控制理論，與常見(jiàn)技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢(shì)：
技術(shù)類(lèi)型 | 控制原理 | 優(yōu)缺點(diǎn) | 適用場(chǎng)合 |
能量位置閥 | 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的能量位置 | 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便 缺點(diǎn)：效率下降、自動(dòng)化程度低 | 手動(dòng)操作 簡(jiǎn)單的自動(dòng)操作 |
變頻器 | 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速 | 優(yōu)點(diǎn)：比閥門(mén)控制方便 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，影響壓縮機(jī) | 簡(jiǎn)單的手動(dòng)調(diào)速 |
壓縮機(jī)節(jié)電王 | 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采取的最優(yōu)控制 | 優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定，提高制冷系數(shù) 缺點(diǎn)：未見(jiàn)缺點(diǎn) | 全自動(dòng)節(jié)電運(yùn)行 |
3.3 制冷工藝系統(tǒng)管理節(jié)能
在制冷工藝管理方面，時(shí)代科儀率先將“用冷環(huán)節(jié)”納入考慮范圍，通過(guò)用冷環(huán)節(jié)與制冷環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)能。主要使用一套綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)用冷環(huán)節(jié)的實(shí)際溫度、流量進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)最佳的制冷效果進(jìn)行模糊計(jì)算，針對(duì)當(dāng)前實(shí)際所需的制冷強(qiáng)度，控制制冷環(huán)節(jié)運(yùn)行在最佳供應(yīng)點(diǎn)，杜絕不必要的浪費(fèi)。
案例：通過(guò)對(duì)用冷工藝實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)模糊控制計(jì)算最佳制冷工作點(diǎn)，降低對(duì)冷凍水的要求，使得春、秋、冬季的冷凍水供應(yīng)溫度平均上升3攝氏度（在合理的范圍內(nèi)），循環(huán)量合理下降25%，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)運(yùn)行強(qiáng)度下降12%的目標(biāo)，整體節(jié)能效果較好。
3.4 余熱利用制冷
制藥企業(yè)對(duì)制冷量的需求較大，而離心空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的熱能很高，恰好能夠用于制冷，彌補(bǔ)制冷量的不足，實(shí)現(xiàn)很好的節(jié)能效果。其過(guò)程是：通過(guò)離心空壓機(jī)產(chǎn)生高溫?zé)崴缓笫褂酶邷責(zé)崴鳛闊嵩矗?qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組制冷，能夠產(chǎn)生冷凍水供應(yīng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
制藥企業(yè)，利用離心空壓機(jī)的余熱，產(chǎn)生90攝氏度熱水，驅(qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組制冷，彌補(bǔ)冷凍水的不足，大幅降低制冷壓縮機(jī)的使用率，節(jié)能效果顯著。
四、循環(huán)水節(jié)能方案
制藥企業(yè)與其它各種工業(yè)企業(yè)相似，其循環(huán)水的使用都相當(dāng)普遍。循環(huán)水的主要功能在于將生產(chǎn)設(shè)備、制冷設(shè)備的熱量換出并釋放，其工作的流程一般都不復(fù)雜，主要是先將冷水輸送到被冷卻的設(shè)備，循環(huán)過(guò)程中將熱量帶出來(lái)，并輸送到冷卻塔散熱，將水溫降低之后收集到水池中，如此不斷循環(huán)，過(guò)程中蒸發(fā)的水量通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。在循環(huán)過(guò)程中，水泵是動(dòng)力設(shè)備，冷卻塔是散熱設(shè)備。
循環(huán)水節(jié)能的主要手段有：閥門(mén)控制、變頻節(jié)能、水泵參數(shù)改制節(jié)能、冷卻塔節(jié)能、時(shí)代科儀循環(huán)水智能控制系統(tǒng)、復(fù)合式閉環(huán)冷卻塔等，相關(guān)的實(shí)踐可參考《循環(huán)水節(jié)能方案匯總》。
五、蒸汽節(jié)能方案
蒸汽是制藥廠(chǎng)又一個(gè)重要的能耗形式，本章對(duì)蒸汽系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行簡(jiǎn)述。
5.1 鍋爐優(yōu)化控制系統(tǒng)
鍋爐優(yōu)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制藥企業(yè)蒸汽鍋爐的監(jiān)控和智能管理，通過(guò)對(duì)鍋爐運(yùn)行諸元：引風(fēng)量、排氣溫度、含氧量、燃料消耗速度等的評(píng)測(cè)，獲得鍋爐運(yùn)行的最佳效率點(diǎn)，并控制鍋爐運(yùn)行在最佳效率區(qū)間。
5.2 乏汽回用技術(shù)
制藥企業(yè)使用的蒸汽為一過(guò)性的，加熱后的乏汽一般難以利用，但是乏汽仍有一定的價(jià)值，通過(guò)乏汽回用，能夠節(jié)省生產(chǎn)成本。
5.2.1 乏汽再壓技術(shù)
采用特殊的螺桿壓縮機(jī)，對(duì)乏汽進(jìn)行再次壓縮，恢復(fù)乏汽的壓力，省卻了再次使用鍋爐產(chǎn)生蒸汽，節(jié)約了一部分蒸汽，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。
5.2.2 乏汽余熱制冷
采用溴化鋰熱泵，利用乏汽作為動(dòng)力進(jìn)行制冷，節(jié)約熱能消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。
六、污水處理節(jié)能方案
6.1 污水處理節(jié)能技術(shù)概要
污水處理就是對(duì)污水進(jìn)行凈化，達(dá)到排放或者再次使用的標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。污水處理的成果是達(dá)標(biāo)的水質(zhì)，而污水處理的代價(jià)就是電能的大量消耗，我們發(fā)現(xiàn)污水處理廠(chǎng)的電費(fèi)相當(dāng)可觀。經(jīng)過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)在整個(gè)污水處理過(guò)程中，曝氣鼓風(fēng)機(jī)所消耗的電量占了系統(tǒng)消耗電量的一半以上。為了降低污水處理的能耗，時(shí)代科儀采用以下方法：
6.1.1 函數(shù)流量系統(tǒng)
用于控制曝氣環(huán)節(jié)的實(shí)際流量，使得生化反應(yīng)在恰到好處的條件下進(jìn)行。根據(jù)污水處理的大量案例調(diào)研結(jié)果，走訪(fǎng)了數(shù)位專(zhuān)家、總工，聽(tīng)取意見(jiàn)，共同研制了函數(shù)流量系統(tǒng)，它能夠在不增加人員工作負(fù)擔(dān)的前提下，使得曝氣程度控制較佳，曝氣不過(guò)多也不過(guò)少，總是最有利于絮狀污泥的生化作用，使得生化反應(yīng)迅速、穩(wěn)定，對(duì)水中化學(xué)需氧量COD的消耗程度高，而曝氣的能源成本顯著降低。
6.1.2 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)
根據(jù)多年節(jié)能工程經(jīng)驗(yàn)，特別是壓縮氣體節(jié)能的經(jīng)驗(yàn)，綜合了多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，研制了鼓風(fēng)機(jī)節(jié)電王這一節(jié)能系統(tǒng)。鼓風(fēng)機(jī)節(jié)電王是硬件機(jī)柜，具有嵌入式計(jì)算機(jī)和能源分析系統(tǒng)，它采用專(zhuān)家算法，控制鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)最佳定速運(yùn)行，調(diào)節(jié)范圍可靠、穩(wěn)定，能夠使得現(xiàn)場(chǎng)鼓風(fēng)機(jī)總是工作在最優(yōu)狀態(tài)，在相同曝氣量條件下，采用鼓風(fēng)機(jī)節(jié)電王之后，鼓風(fēng)機(jī)的功耗會(huì)明顯下降。
6.2 離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能的方法
離心鼓風(fēng)機(jī)是典型的鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)變速箱將轉(zhuǎn)速提升，并帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行鼓風(fēng)，并通過(guò)蝶閥調(diào)節(jié)風(fēng)量。其機(jī)構(gòu)示意圖如下：
該鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)流量的方式簡(jiǎn)單、快捷，但調(diào)節(jié)方式仍然引起較大的能耗，在蝶閥開(kāi)度較小時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的效率有所下降，具有一定的節(jié)能空間，時(shí)代科儀采用離心送風(fēng)設(shè)備專(zhuān)用的節(jié)能技術(shù)（發(fā)明專(zhuān)利）對(duì)離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控，在節(jié)能的同時(shí)能夠避免喘振。
該控制系統(tǒng)的原理是這樣的：
A：曝氣綜合控制軟件：根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)、流量、水溫、出水的水質(zhì)等數(shù)據(jù)，結(jié)合污水的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出所需溶氧量指標(biāo)；
B：實(shí)際溶氧控制：根據(jù)所需溶氧量指標(biāo)，并測(cè)量實(shí)際的溶氧量，采用函數(shù)流量系統(tǒng)進(jìn)行控制，維持實(shí)際溶氧量在設(shè)定溶氧量；
C：空氣流量控制：采用鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際溶氧量的控制輸出，總是輸出合適的空氣流量，滿(mǎn)足實(shí)際溶氧量的穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，按照合適的流量控制鼓風(fēng)機(jī)在最高效的狀態(tài)下運(yùn)行。
整個(gè)節(jié)能體系主要是通過(guò)準(zhǔn)確的控制，保證污泥在最佳的狀態(tài)，保持最佳的生化反應(yīng)，使得所輸出的空氣量較好的符合實(shí)際需要的量，避免過(guò)度供應(yīng)，并且使得鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行在效率較高的區(qū)間，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
后 記
北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司,成立于2010年，是一家集節(jié)能產(chǎn)品、節(jié)能診斷、節(jié)能解決方案設(shè)計(jì)、節(jié)能改造、節(jié)能項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)于一身的綜合型節(jié)能企業(yè)，公司坐落于北京市海淀區(qū)上地中關(guān)村科技園區(qū)，實(shí)力雄厚，現(xiàn)有技術(shù)部、產(chǎn)品部、銷(xiāo)售部、工程部等主要部門(mén)，作為節(jié)能行業(yè)中的領(lǐng)先者，時(shí)代科儀一方面吸收國(guó)外先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，一方面堅(jiān)持自主創(chuàng)新，全力打造和弘揚(yáng)公司品牌，擁有多項(xiàng)專(zhuān)利。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)具有在能源行業(yè)15年以上的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，并與中國(guó)科學(xué)院、中節(jié)能等機(jī)構(gòu)建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，有涵蓋能源行業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)試和驗(yàn)收及運(yùn)行維護(hù)的豐富經(jīng)驗(yàn)，公司主要致力于：節(jié)能產(chǎn)品及設(shè)備（如制冷系統(tǒng)節(jié)能、空壓機(jī)節(jié)能產(chǎn)品、負(fù)載跟蹤節(jié)電產(chǎn)品、中央空調(diào)節(jié)能產(chǎn)品、變頻調(diào)速產(chǎn)品、能源管理云平臺(tái)等）；節(jié)能診斷及節(jié)能技術(shù)實(shí)施方案；冷凍系統(tǒng)及制冷設(shè)備整體能效提升；余熱回收；三聯(lián)供、高效照明；合同能源管理節(jié)能服務(wù)等。
我公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、是國(guó)家發(fā)改委備案的節(jié)能服務(wù)公司，是全國(guó)節(jié)能環(huán)保促進(jìn)會(huì)會(huì)員單位、中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)委員會(huì)會(huì)員單位、國(guó)際低碳經(jīng)濟(jì)研究中心特邀顧問(wèn)單位。北京時(shí)代科儀新能源科技有限公司愿與社會(huì)各界精誠(chéng)合作、攜手共進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)低碳、綠色、節(jié)約、循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)貢獻(xiàn)力量！
