提升生产效率：压缩空气管路系统优化指南

提升生产效率：压缩空气管路系统优化指南一家化工厂仅仅通过压缩空气管路查漏与改善，就实现了每年减少22万立方米的压缩空气使用量，节能减碳效果显著。在工业生产中，压缩空气被广泛应用于各种流程，被称为“第四大能源”。然而，许多企业的压缩空气系统存在效率低下的问题，不仅推高了生产成本，更直接影响生产效率。研究表明，由于设备和操作程序效率低下造成的能源浪费常常被忽视，但产生的成本却非常惊人。优化压缩空气管路系统，已成为提升生产效率的重要途径。

1. 优化管网布局：从树状到环状传统树状结构的压缩空气供气管路在供气覆盖面积大、供气点多、总行程长的情况下不再适用，容易形成盲端和下级管路之间的气体回流，造成压力波动。

环状管网设计是解决这一问题的有效方法。通过将整个管网系统设计成集中供应的三级环状管网配置，可以在任何位置均可获得双方面的压缩空气。具体实施方式：第一级，主管线环绕整个厂房；在第二级，按厂房区域分成三部分，每部分形成二级环路；在第三级，各用气点由二级环路就近取点，引管接到用气设备。某工厂采用环状管网设计后，当某支线用气量突然大增时，系统可迅速补充气体，显著减少压力降。这样的结构改变，是改善系统性能的关键一环。

2. 管路设计的核心原则合理的管路设计是确保压缩空气系统高效运行的基础。以下是几个核心原则：

适当的管道倾斜度：主管路配管时，管路须有1°～2°倾斜度，以利管路中的冷凝水排出。

支管正确连接：支线管路必须从主管路的顶端接出，避免管路中的凝结水下流至用气设备中。

控制压力损失：配管管路压力降不得超过空压机设定压力的5%。为达到这一目标，最好选用较大的管径。

减少弯头和阀门：管路中尽量减少使用弯头及各类阀门，以减少压力损失。水泥厂压缩空气系统的优化改造实例表明，通过取消34个直角弯头，系统阻力和压损显著减小。

避免随意变径：主管路不要任意缩小，如果必须缩小或放大管路时须使用渐缩管，否则在接头处会有混流情况发生，导致大的压力损失。

3. 堵漏：节能的重要途径工厂中压缩空气在用气设备的漏电、阀门、接头、法兰，螺纹连接等处的泄漏量通常占供气量的10%-30%，泄露量直接造成能量损失。

有效的堵漏措施包括：全厂AIR管线以超音波测漏仪及肥皂水作测漏总体检，以检查出些微泄漏处。对配料室、高空人烟罕至处PU管改为铜管配管。依制程区特性将部分PU快速接头改为铜接头使用，减少快速接头泄漏。尽可能减少相关焊接数量、阀门数量、法兰、螺纹连接数量，减少易泄露点的数量。采用专业监测设备，定期对压缩气体输送管线、设备进行泄露点监测。一家化学材料厂通过全面的查漏与改善，不仅节省了大量能源，更大幅降低了碳排放量。

4. 储气罐与净化设备配置

储气罐的合理配置对系统稳定性和能效有重要影响。在各二级管路系统中增设不锈钢压缩空气储气罐，可解决因系统短时用气量很大而引起的压力波动问题。储气罐的额外好处还包括：减少压缩机组频繁加载或卸荷的次数，减少控制元件动作次数，对保持压缩机的可靠运行有很大的益处。若系统的空气用量很大且时间很短，瞬时用气量变化很大，宜加装一储气罐作为缓冲之用（其容量应大于或等于最大瞬时气量的20%）。

设备顺序优化：空压机之后如果有储气罐及干燥机等净化缓冲设施，理想的配管应是空压机+储气罐+前过滤器+干燥机+后过滤器+精过滤器。这样的安排使得储气罐可将部分冷凝水滤除，同时储气罐亦有降低气体排气温度的功能。较低温度且含水量较少的空气再进入干燥机，可减轻干燥机或过滤器的负荷。

5. 管道材料与安装规范正确的管道材料选择和安装规范对系统长期稳定运行至关重要：

管道材料选择：压缩空气管道可采用焊接钢管或无缝钢管管道弯头，应尽量采用煨制弯头，其弯曲半径不应小于公称直径3倍。

管道安装要求：管道经切割、钻孔与焊接完毕后，管内应清理干净，不允许留有金属熔渣，残余物及其他脏物。管道安装完毕应用压缩空气吹洗，除去管内脏物。

管道连接方式：焊接接头比丝扣接头泄漏更少，且产生的管网阻力也小。管道焊接压缩空气碳素钢管对接焊缝应采用氩弧焊接或氩弧焊打底，电弧填充。

管道支架安装：管道系统中所有支、吊架安装应牢固、位置正确，无歪斜，松动现象。管支架和管卡安装应符合规定，支架安装位置正确，固定牢固，管子与管卡接触紧密，管道支架和管卡处不应有管子的焊缝。

6. 压力分级与局部增压系统分配压力并非都必须设置为常用的7kg/平方厘米，而应该更多的根据系统中多数用气设备的实际压力需求来确定。如果系统中的某些用气点需要比其他大多数用气点更高的压力（通常用气量并不大），可以使用一个单独的高压系统或者本地增压机来满足这种小气量或者间歇性的需求。

局部增压技术在整个用气系统中，经常存在少数设备需要高压供气，常见的做法是提高空气压缩机供气压力，这样会造成空气压缩机组的负荷增加，能耗增大。目前有两种局部增压方式：

电动增压技术：利用电力通过机械设备为压缩空气增压。此类电动增压机输出流量大，压力高，能量转换效率可达80%。气动增压技术：通过改变压缩空气，利用活塞对空气进行压缩，达到增压的目的。此类设备能量转换效率仅为20%，但结构简单，体积小，易于使用。7. 系统监测与维护建立系统的监测与维护流程是保证长期高效运行的关键：

定期检测：利用超音波测漏仪及肥皂水作定期测漏。

员工培训：通过TPM教育训练教導現場操作人員做及時更換處理。

过滤器监控：用气点过滤器压降可用于评价过滤芯的堵塞状态，即是否需要更换滤芯。

预防性维护：应事先确定用气点空气处理装置的选型、尺寸、安装和维修准则。

优化压缩空气管路系统不仅是技术改进，更是管理提升。从规划设计到日常维护，每个环节都影响着系统最终性能。通过全方位的优化，企业不仅能显著降低能耗，还能提高生产效率和产品质量，在日益激烈的市场竞争中赢得先机。