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1、問題的提出
1.1設備簡介
    駝峰空氣壓縮機系統是現代化駝峰設備的重要組成部分，壓縮空氣是電空轉轍機和風動車輛減速器的動力。目前石家莊上行駝峰場采用的是5臺阿特拉斯·科普柯固定式空氣壓縮機（GA55CP-7.5型），每臺空氣壓縮機附帶一臺HFAD型無熱再生吸附式壓縮空氣干燥機，其輸出風壓為0.8 MPa，是石家莊上行駝峰場101臺車輛減速器和36組ZK4型電空轉轍機的動力。其干燥系統的主要作用是降低壓縮空氣的濕度，使壓縮空氣進入到儲風罐及通過管路到達設備終端后，經自然冷卻，不至于產生過多的液態水分，影響設備的使用。同時也可以防止冬季儲風罐及管路積水結冰，使設備受到損壞。
1.2能源消耗情況
    該型號的空氣壓縮機具有較大的額定功率，每臺55 kW，同時其附帶的再生吸附式壓縮空氣干燥機額定功率為100W，而其再生耗氣量為壓縮機輸出的10%～18%，使空氣壓縮系統成為駝峰場電能消耗的主要設備，每年大約需要耗費電能104萬kWh，對我段的經營成本控制產生了許多不利的影響，為此，研究降低系統能耗的方案勢在必行。
2、系統工作模式及存在的問題
2.1系統工作模式
    圖1是空氣壓縮機和干燥機的連接圖。
    每臺空氣壓縮機經各自的干燥機輸出至儲風罐，各儲風罐經風管路連接在一起。根據管路中風壓的變化來啟動或關閉空氣壓縮機，而5臺干燥機始終處于開機狀態，每臺額定電功率為100W，同時消耗一定的風源使干燥劑再生。
2.2設計中存在的問題
(1)干燥機始終處于開機狀態，造成了不必要的電能浪費。
    每臺壓縮機都設有各自的啟動門限值，5個門限值成級差方式排列，當管路風壓降低至第一個門限值時，第一臺壓縮機啟動，降低至第二個門限值時，第一臺繼續工作，同時第二臺壓縮機開始啟動，以此類推，風壓降至最低門限值時，5臺壓縮機才能同時工作。根據駝峰場風源的使用情況，在作業繁忙時，往往3臺壓縮機的間斷工作基本可滿足現場需要。
    例如當1#、2#和3#壓縮機處于工作狀態，而4°和5°壓縮機處于停機狀態時，4°和5°壓縮機的干燥機沒有開機的必要。首先，前3臺輸出的風源不經過該干燥機，開機造成無謂的電能消耗；其次，開機后消耗一定的風源，延長了其他壓縮機的工作時間，也造成大量的電能消耗。在該系統投入使用的前幾個月里，平均每月的電能消耗為8,6萬kWh。8.8萬kWh，造成嚴重的浪費。
    （2）干燥機的開機設計沒有考慮季節性溫度變化。
    根據空氣壓縮機的技術要求，其輸出的風源經設備本身的風冷卻系統后，溫度一般不超過30℃。自然空氣經壓縮后，絕對濕度劇烈增加并達到飽和水蒸氣壓，相對濕度達到100%，多余的水分經壓縮機的排水系統排出，再經風冷系統冷卻后，絕對濕度迅速下降，形成的水分被再次排出。所以，壓縮機輸出的風源是相對濕度為100%、溫度為30C左右的高壓空氣。
    該風源經干燥機干燥后，形成相對濕度較低的壓縮空氣，進入儲風罐，經風管路供設備使用。
    如果室外溫度較低，高壓空氣在儲風罐及風管路中被冷卻，其絕對濕度不變的情況下，相對濕度增加，當溫度下降到一定水平時，相對濕度成為100%，于是形成液態水。
    過量水分的存在對設備會產生一定的影響。但風源做為動力使用時，對其相對濕度的大小沒有要求。在室外溫度較高時，形成的少量水分可以經室外的排污系統排出，而在室外溫度接近或高于空氣壓縮機的輸出溫度時，壓縮空氣即使不經過干燥系統，在風罐及管路中也不會出現液態水分，此時干燥機的使用便成為多余。
3、改進方案
3.1控制電路的改進
    綜合上文所述，干燥機的常供電工作方式不但造成巨大的能源浪費，而且對干燥機本身的工作壽命也產生較大的影響，同時造成維修成本的增加。
    由于在壓縮機停機后，干燥機的工作對室外的壓縮空氣濕度幾乎不產生影響，而且還消耗大量的風源，故其控制電路按以下兩個原則實施了修改：
    (1)干燥機的常態為停電方式；
    (2)只有在空氣壓縮機啟動時，與其相對應的干燥機隨之自動啟動，其他干燥機仍處于停電狀態。
    圖2為改造后的壓縮機系統控制電路示意圖。
    電路中，電腦控制器根據管路中的風壓變化情況來控制可控接觸器的接通和斷開。當風壓低于該壓縮機設定的門限值時，可控接觸器接通，外網的三相交流電供給空氣壓縮機，壓縮機開始啟動，同時干燥機借用其中一相（例如圖2中的C相），得到220V交流電，也同時開始啟動。
    當管路中風壓達到規定的值后，電腦控制器發出命令使可控接觸器斷開，壓縮機和干燥機同時斷電，停止工作。
    電路于2006年底實施了修改并投入運用，到目前為止運用良好，達到了設計要求。
3.2根據室外溫度變化控制干燥機工作
    當室外溫度較高時，壓縮空氣形成的液態水較少甚至根本不形成液態水，則完全可以關閉干燥機，壓縮機的輸出直接進入儲風罐，同時適當增加排污次數，將產生的少量水分排出。試驗證明，當室外溫度高于15℃時，即可關閉干燥機，對終端設備不產生任何影響。
4、應用效果分析
    改進方案實施之前，該系統每月的耗電平均為8.7萬kWh，年均耗電總量為104.4萬kWh。
    2006年底，改進方案開始實施，在氣溫較高的5。9月，關閉了所有的干燥機。該系統全年各月份的耗電情況如表1所示。
     在關閉干燥機的5～9月份，電能消耗明顯降低，而且由于室外溫度比較高，幾乎沒有什么水分形成。這樣，既確保了設備的安全運行，又大幅度降低了電能消耗，全年電能消耗為69萬kWh，每年可節約電能為35萬kWh，促進了節能降耗工作。
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