淺談啤酒生產(chǎn)中降低空壓機(jī)用電單耗的分析研究論文
在啤酒的生產(chǎn)過程中，有很多的工藝需要使用壓縮空氣作為動力源，空氣經(jīng)過空壓機(jī)壓縮，再經(jīng)過干燥機(jī)干燥后輸送給糖化、發(fā)酵過濾、包裝、質(zhì)檢等工藝過程。因此前期的產(chǎn)氣和送氣過程也是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)氣的主要設(shè)備是通過空壓機(jī)來完成。空壓機(jī)的主要工作原理是驅(qū)動機(jī)啟動后，經(jīng)三角膠帶，帶動壓縮機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，通過曲柄桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動。當(dāng)活塞由蓋側(cè)向軸運動時，氣缸容積增大，缸內(nèi)壓力低于大氣壓力，外界空氣經(jīng)濾清器，吸氣閥進(jìn)入氣缸;到達(dá)下止點后，活塞由軸側(cè)向蓋側(cè)運動，吸氣閥關(guān)閉，氣缸容積逐漸變小，缸內(nèi)空氣被壓縮，壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，排氣閥被頂開，壓縮空氣經(jīng)管路進(jìn)入儲氣罐內(nèi)，如此壓縮機(jī)周而復(fù)始地工作，不斷地向儲氣罐內(nèi)輸送壓縮空氣，使罐內(nèi)壓力逐漸增大，從而獲得所需的壓縮空氣。
1 空壓機(jī)用電單耗高的原因分析
目前研究的生產(chǎn)線共有大小不同的四臺空壓機(jī)，壓縮空氣作為間接動力使用，而直接的生產(chǎn)反映就是電的消耗，并且空壓機(jī)的用電單耗受到產(chǎn)量的影響巨大，在淡旺季的比例甚至相差3 倍以上，空壓機(jī)的電原單位占全廠的用電比例也最高，因此降低空壓機(jī)的電原單位使用量及降低淡季空壓電耗是節(jié)省生產(chǎn)成本的入手點。通過對生產(chǎn)過程中使用壓縮空氣的各個環(huán)節(jié)分析研究發(fā)現(xiàn)，造成空壓機(jī)電耗的主要原因如下：
(1)空壓機(jī)的運行分為加載運行和空載運行，空壓機(jī)的加載與空載運行是根據(jù)給定的壓力值來進(jìn)行切換運行。當(dāng)壓力檢測裝置檢測到系統(tǒng)壓力低時，空壓機(jī)加載運行;壓力高時，空壓機(jī)空載運行。空載運行時仍繼續(xù)消耗大量的電能但不產(chǎn)生壓縮空氣，相當(dāng)于是一種無用功，空載運行的時間越長，空壓機(jī)的運行效率就越低。經(jīng)測定幾年的空壓機(jī)空載率高達(dá)29%，是相當(dāng)大的一種浪費。
(2)啤酒原汁在發(fā)酵和儲存的過程中需要控制在一定溫度內(nèi)。通過溫度的設(shè)定來控制冷媒氣動閥的開啟和關(guān)閉。由于使用的是氣動閥，因此必須要提供壓縮空氣以保證氣動閥的正常工作。但是在淡季不生產(chǎn)時，雖然其他設(shè)備已經(jīng)關(guān)閉不使用，這樣用氣量就很小，但是為了保證發(fā)酵罐的溫度控制，空壓機(jī)必須24 小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，這樣也造成了很大的浪費。
(3)啤酒生產(chǎn)的各個用氣單元對壓縮空氣中的相對濕度有很高的要求，需要經(jīng)過干燥機(jī)來進(jìn)行再生處理。一般壓縮空氣在沒有經(jīng)過再生環(huán)節(jié)時的相對濕度高達(dá)80%，但是在經(jīng)過再生環(huán)節(jié)后其相對濕度可降低到3%左右，完全可以保證一些精密儀器對壓縮空氣中相對濕度的要求。由于在再生環(huán)節(jié)中需要通過排氣來將壓縮空氣中的水分排出，因此產(chǎn)生了再生排氣，過度的再生也導(dǎo)致了壓縮空氣的大量浪費，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為空壓機(jī)的運行浪費。
2 降低空壓機(jī)用電單耗的改進(jìn)分析
通過對以上問題的分析及單位設(shè)備的使用分析，進(jìn)而從以下幾方面對空壓機(jī)的.用電單耗進(jìn)行改進(jìn)：
(1)受公司設(shè)備固有條件的限制，目前公司是使用四臺大小不同的空壓機(jī)，其中兩臺37KW，產(chǎn)氣量6.0m3/min 和兩臺110kw，產(chǎn)氣量18.6m3/min 的，綜合加載和空載運行情況，平均每小時耗電接近90kwh。因此，通過現(xiàn)場統(tǒng)計各種生產(chǎn)情況下空壓系統(tǒng)的用氣量，制定新的合理的空壓機(jī)開機(jī)運行組合表，選擇最佳的空壓機(jī)運行組合，實現(xiàn)大、小空壓機(jī)卸加載自動化，在用氣量低的時候只啟動小空壓機(jī)，根據(jù)不同用氣量，達(dá)到最佳的運行效率。
(2)通過改變系統(tǒng)壓力檢測方法，用同一點測得的空壓系統(tǒng)壓力替代各臺空壓機(jī)的壓縮空氣出口壓力，控制各臺空壓機(jī)的啟動和加載，進(jìn)而消除每臺空壓機(jī)各自檢測時的測定誤差，控制空壓機(jī)的啟動順序，減少了空載運行情況。
(3)在干燥機(jī)的出口處安裝了在線濕度儀，根據(jù)實際濕度控制壓縮空氣的再生。通過實際測試，改善后壓縮空氣的再生排氣量減少了，大大降低了壓縮空氣的浪費。
(4)經(jīng)現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，麥糟塞滿水平管道需要10 秒，再送氣將麥糟排入糟罐需要7 秒。如果連續(xù)供氣會存在壓縮空氣浪費的現(xiàn)象，所以通過加裝時間繼電器和電磁閥，將排糟時的連續(xù)送氣改為間隙性送氣。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不受影響，但是總用氣量卻大大下降。
3 改進(jìn)前后對比分析
通過以上改進(jìn)，公司的空壓機(jī)用電單耗明顯下降。在產(chǎn)氣單元，通過空壓機(jī)的合理組合及干燥機(jī)再生排氣量的合理控制，空壓機(jī)的電原單位由改善前的22.0kwh/kL 降低為改善后的20.0kwh/kL。在用氣單元，通過對糖化排糟的間歇性送氣等改進(jìn)，空壓機(jī)的電原單位由改善前的的19.0kwh/kL 降低為改善后的13.1kwh/kL。在不更換設(shè)備、不影響生產(chǎn)的條件下，有效地降低了公司的空壓機(jī)用電單耗，節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)與維修費用，為公司節(jié)省成本，提高公司效益起到積極作用。
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