压缩空气站能效分级指南检测

压缩空气站能效分级指南：核心检测项目详解

压缩空气作为工业领域广泛使用的“第四大能源”，其生产和使用过程中的能效水平对企业的运营成本和环境影响至关重要。建立科学、统一的压缩空气站能效分级体系，有助于客观评价系统性能，识别节能潜力，并引导持续的能效改进。本指南的核心在于阐述支撑能效分级的关键检测项目、方法及流程。

一、 能效分级概述

能效分级旨在根据压缩空气站的整体能源利用效率，将其划分为不同等级（如：一级至五级）。等级越高，代表单位压缩空气产量的能源消耗越低，系统能效越优。分级结果基于对系统边界内关键设备和环节的现场实测数据进行计算与分析得出。

二、 检测目的与原则

• 目的：
  • 获取压缩空气站运行的真实能耗与产气量数据。
  • 评估关键设备（空压机、干燥机等）的实际运行效率。
  • 诊断系统运行中存在的低效环节（如泄漏、压降过大、不合理用气）。
  • 为能效计算与分级提供准确、可靠的基础数据。
  • 为后续节能改造提供量化依据和目标。
• 原则：
  • 准确性： 采用符合精度要求的仪器仪表，遵循规范的测试方法。
  • 代表性： 测试应在反映压缩空气站典型运行工况下进行（如典型生产周期），必要时需覆盖不同负荷工况。
  • 完整性： 测试范围应覆盖系统边界定义内的所有主要耗能设备和环节。
  • 可重复性： 测试方法应清晰明确，确保不同人员在相似条件下可复现结果。
  • 安全性： 严格遵守现场安全操作规程，确保测试人员和设备安全。

三、 系统边界定义（测试范围）

在进行具体检测前，必须明确压缩空气站的系统边界，这是准确计算整体能效的基础。典型的系统边界通常包括：

• 空气压缩机（含机组冷却风机、油泵等辅助设备）
• 后处理设备（冷冻式、吸附式干燥机、过滤器等）
• 压缩空气储气罐（缓冲罐）
• 压缩空气输送管网（从空压机出口到主要用气车间或关键设备入口）
• 压缩空气站房的通风冷却系统（如为压缩空气设备服务的专用风机）
• 站房内所有为上述设备服务的电气控制系统

注意： 边界终点通常设在主要用气区域或设备入口总管处，不包括末端用气设备的能耗（如气动工具）。边界起点为供电入口计量点（或空压机主电机输入点）。

四、 核心检测项目与方法

以下检测项目是支撑能效分级的关键数据来源：

1. 空压机（组）效率检测：

   • 检测项目：
     • 输入电功率 (kW)： 测量每台被测空压机（或机组）的实际输入有功功率。对于变频机，需记录不同负荷下的功率。
     • 实际排气流量 (m³/min, FAD)： 测量空压机出口的实际自由空气流量（Free Air Delivery）。通常采用经过校准的流量计（如热式、超声波涡街流量计）安装在空压机出口干燥机前的直管段上。
     • 排气压力 (bar g)： 在流量计安装点附近测量空压机出口压力。
     • 吸气温度 (℃)： 测量空压机吸气过滤器入口处的环境空气温度。
     • 额定排气压力下的额定流量： 记录设备铭牌或性能曲线在测试时排气压力下的额定流量值（用于计算负载率）。
   • 计算方法：
     • 实际比功率 (kW/(m³/min))： 实测输入功率 / 实测实际排气流量 (FAD)。这是评价单台空压机能效的核心指标。
     • 负载率 (%)： (实测实际排气流量 / 额定流量) * 100%。
     • 机组运行效率： 评估多台空压机协同运行的合理性（如是否存在“大马拉小车”或空载过多）。

2. 干燥机效率检测：

   • 检测项目：
     • 输入电功率 (kW)： 测量干燥机主机及其再生风机、加热器、冷却水泵等的总输入有功功率。
     • 处理流量 (m³/min)： 通常使用安装在干燥机出口总管上的流量计数据（需确认流量计位置在边界内）。
     • 入口/出口压力 (bar g)： 测量干燥机入口和出口压力。
     • 入口/出口露点温度 (℃)： 使用经过校准的露点仪在干燥机入口（或出口总管）和出口测量压缩空气的压力露点（PDP）。
     • 再生耗气量 (m³/min)： 对于吸附式干燥机，测量其再生排气流量（通常需要专用旁路或利用再生排气消音器出口）。可采用流量计或通过测量再生排气时间、压力变化及缓冲容积估算（方法需明确）。
     • 再生功率 (kW)： 对于加热再生吸附式干燥机，测量加热器功率。
   • 计算方法：
     • 干燥机比功率 (kW/(m³/min))： 实测总输入功率 / 实测处理流量。
     • 再生耗气率 (%)： (实测再生耗气量 / 实测处理流量) * 100%。这是评价吸附式干燥机能耗的关键指标。
     • 露点稳定性： 评估露点控制是否稳定达标，避免过度干燥浪费能源。

3. 过滤器压降检测：

   • 检测项目：
     • 过滤器压降 (bar)： 在过滤器上下游相邻的测压口测量过滤器前后的压力差。应在系统典型运行流量下测量。
   • 计算方法：
     • 直接记录压降值。过高压降意味着能量损失，通常设定压降报警或更换阈值（如 >0.5 bar）。

4. 管网系统检测：

   • 检测项目：
     • 系统泄漏率 (%)：
       • 方法一（停气保压法）： 在非生产时间（如周末），关闭所有用气设备，启动所有空压机将管网加压至正常工作压力后停机。记录压力从最高工作压降至最低允许工作压（或特定压降，如1 bar）所需的时间，结合管网总容积计算泄漏量。
       • 方法二（运行时估算）： 在最低负荷时段（如仅维持泄漏量），记录空压机总加载运行时间、卸载运行时间及其对应流量和功率，估算泄漏流量。或使用超声波检漏仪进行普查定位定量（作为补充）。
     • 关键节点压降 (bar)： 测量储气罐出口、主要车间入口、关键设备入口等相对于空压机出口的压力差。通常在典型生产负荷下测量。
     • 储气罐容量及压力波动范围： 观察储气罐压力在空压机加载/卸载周期内的波动范围，评估其缓冲能力是否足够。
   • 计算方法：
     • 泄漏率 = (估算泄漏流量 / 系统平均供气流量) * 100%。这是衡量管网健康的重要指标。
     • 评估压降分布是否合理，识别压降过大的管段或阀门。

5. 整体系统能效检测：

   • 检测项目：
     • 系统总输入电功率 (kW)： 在系统边界起点（通常为站房供电总柜或专供空压站的电表）测量整个压缩空气站（包含边界内所有设备）的总有功功率。这是计算整体能效的基础。
     • 系统有效输出流量 (m³/min)： 在系统边界终点（如主要车间入口总管）测量输出的压缩空气实际流量（FAD）（若边界终点无流量计，可用干燥机出口流量近似，并确认中间无泄漏或放空）。
     • 系统平均输出压力 (bar g)： 在系统边界终点测量平均输出压力。
   • 核心计算方法：
     • 系统比功率 (kW/(m³/min))： 系统总输入电功率 / 系统有效输出流量。这是评价整个压缩空气站能效水平的最核心指标，直接用于能效分级。
     • 系统产气效率： 系统有效输出流量 / 所有空压机实测流量之和。

五、 检测流程与要求

1. 前期准备：
   • 明确系统边界、测试目标、等级标准依据。
   • 收集系统图纸、设备铭牌参数、运行记录、历史能耗数据。
   • 制定详细的测试方案（Test Plan），包括：测点位置图、仪器清单（型号规格精度）、测试工况（典型负荷时段）、测试步骤、人员分工、安全预案。
   • 准备并校准符合精度要求的仪器仪表（如：电能质量分析仪/功率计精度至少0.5级，流量计精度1.0-1.5级，压力传感器精度0.25-0.5%FS，露点仪精度±2℃）。
   • 与生产部门协调测试时间窗口（需稳定工况）。
   • 安装必要的临时测点（确保安全规范）。
2. 现场检测：
   • 按照测试方案执行。
   • 记录环境参数（温度、湿度）。
   • 同步记录各测点数据（功率、流量、压力、露点等），数据采样间隔应足以捕捉关键变化（通常1秒至1分钟）。
   • 每个测试工况点需稳定运行足够时间（通常15-30分钟）后再记录数据。
   • 填写详细、清晰的原始数据记录表（含时间戳、测点名称、数值、单位、记录人）。
   • 拍摄关键测点照片。
3. 数据处理与分析：
   • 整理、核对原始数据，排除明显异常值。
   • 计算各项关键指标（比功率、泄漏率、压降等）。
   • 分析设备运行效率（负载率、单机比功率）。
   • 分析系统运行匹配合理性（加载协调、压力带宽）。
   • 诊断能效问题点（如高泄漏、过大压降、低效设备、过度干燥）。
   • 计算系统整体比功率。
4. 能效计算与分级：
   • 根据计算得出的 系统整体比功率（kW/(m³/min)） 数值。
   • 对照所依据的能效分级标准（标准中会明确规定不同等级对应的比功率阈值范围）。
   • 确定该压缩空气站的能效等级。
5. 报告编写：
   • 形成完整的压缩空气站能效检测与分级报告，内容至少包括：
     • 项目概述（背景、目的、依据标准）
     • 系统描述（边界、主要设备清单、管网概况）
     • 检测方案详述（日期、时间、工况、仪器、测点图）
     • 详细检测数据记录（原始数据及整理表）
     • 关键指标计算结果（设备效率、系统比功率、泄漏率、压降等）
     • 能效问题诊断与分析
     • 能效分级结果（等级及对应比功率值）
     • 节能潜力初步分析与建议

六、 重要注意事项

• 工况稳定性： 测试结果的有效性高度依赖测试期间工况的稳定性（用气量、压力波动应在合理范围内）。剧烈波动的工况需特殊处理（如延长测试时间取平均）。
• 仪器精度与校准： 低精度的仪器会导致结果偏差，进而影响分级准确性。必须使用符合要求的仪器并定期校准。
• 流量计安装： 流量计的安装位置必须满足前后直管段要求，否则测量误差巨大。优先选择在干燥机后、储气罐前安装。
• 压力测量点： 压力测量点应位于主流道，避免在局部涡流或阀门后。上下游压力测量点应尽量靠近被测设备或管段。
• 数据同步性： 功率、流量、压力等关键参数应尽可能同步测量记录。
• 边界一致性： 所有能耗数据的采集必须严格限定在预先定义的系统边界内。
• 安全第一： 所有检测活动必须在安全规程下进行，尤其涉及高空、带电、带压作业时。

结论

全面、准确的检测是压缩空气站能效分级的基石。通过对空压机、干燥机、管网等核心环节的关键性能参数进行规范化测量与计算，不仅可以客观评价当前系统的能效等级，更能精准定位能耗浪费点，为后续的能效提升和精细化管理提供科学的决策依据。严格执行本指南所述的检测项目与方法，是确保能效分级结果公正、可靠、可比的关键。