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如何提高壓縮空氣系統(tǒng)的效率
日期:2018年07月10日    來源:上海顓民機(jī)電有限公司

  摘要:本文從壓縮空氣系統(tǒng)的選型,設(shè)計(jì),使用,維護(hù)等方面論述如何提高它的能源效率

  關(guān)鍵字:壓縮機(jī) 壓縮空氣 能耗 效率

  自從1960年開始,壓縮空氣作為清潔和安全的能源被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)中。它與其具有相似功能的液壓和電動元件相比更清潔,簡單和容易維護(hù)。并且能夠在苛刻的環(huán)境下工作,而且沒有火花。因此,壓縮空氣經(jīng)常被人們假定為便宜的或甚至認(rèn)為是“免費(fèi)”的能源。事實(shí)上,它是非常昂貴的,壓縮空氣的用電費(fèi)用可能要超過工廠總電費(fèi)用的40%。在它的生命周期中,能源費(fèi)用可能占總的采購和運(yùn)行壓縮機(jī)費(fèi)用的75%。一些用戶也逐漸地意識到由于氣動執(zhí)行器底的能源效率,操作起來是相當(dāng)昂貴的。事實(shí)上,氣動元件的能源效率僅僅在23-30%之間,并且通常低于20%,,顯然比電動器件60%的效率要低很多。因此,大家逐漸開始對這個效率低下和昂貴的系統(tǒng)投入更多的關(guān)注。無數(shù)的研究表明,工業(yè)中產(chǎn)生的壓縮空氣大約有30%浪費(fèi)掉了。同時(shí)伴隨著燃料污染的控制和獲取原材料困難的增加,能源節(jié)省和能源有效的使用成為當(dāng)今全球工業(yè)面臨的重要的問題之一。因此,我們必須嘗試各種方法提高效率來節(jié)省能源。

  壓縮空氣系統(tǒng)使用的能源是與壓縮空氣的數(shù)量和壓力的乘積成比例的。相對的,能源是與系統(tǒng)的效率成比例的。因此,為了節(jié)省能源,我們必須減少空氣的消耗和壓力,提高系統(tǒng)的效率。

  我們首先從應(yīng)用開始,既然壓縮空氣是能源效率低下的能源,壓縮機(jī)需要消耗8KW的能源輸入才能夠?yàn)槭褂脡嚎s空氣的工具提供1KW的能源輸出。因此應(yīng)該僅僅在需要壓縮空氣的時(shí)候才使用它,而不是哪里都可以隨便使用。像清潔身體,液體攪拌,地面清潔,干燥,設(shè)備冷卻和其它相似的使用必須被制止。在可能的地方,用風(fēng)機(jī)的低壓空氣能夠代替壓縮空氣,例如,對于鍋爐或爐子里的二次風(fēng)供給。

  以下舉例說明,但同時(shí)也不要忘記壓縮空的安全性和其它的優(yōu)勢。

  1) 在允許應(yīng)用的地方,電動機(jī)能夠比氣動旋轉(zhuǎn)設(shè)備提供更高的效率。表1中給出通過選擇代替的方法執(zhí)行相同的任務(wù)來停止壓縮空氣使用帶來的節(jié)省。但也應(yīng)該注意到由于安全限制在一些區(qū)域中不允許使用電動工具,特別是有可燃?xì)怏w存在的環(huán)境。應(yīng)該記住,安全的考慮永遠(yuǎn)要比能源的節(jié)省重要。

工具名稱

輪徑 (mm)

速度 (rpm)

空氣消耗 (m3/h)

消耗功率? (Kw)

氣動角磨機(jī)

150

6000

6bar時(shí) 102 m3/h

10.2

電動角磨機(jī)

150

5700-8600

1.95-2.90

氣動直磨

35

30000

6bar時(shí) 32.3 m3/h

3.59

電動直磨

25

22900-30500

0.18

  表1 通常氣動工具和電動工具的能耗

  2)在使用氣動提升的地方,可以使用電動提升。

  3)通過風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的材料傳送最好能通過使用皮帶,螺桿傳動和鏈斗升降機(jī)的結(jié)合來代替;例如,在造紙廠的設(shè)備中,使用壓縮空氣傳送木屑,相當(dāng)功率消耗是77KW,這種傳送方法如果使用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)代替耗能僅僅為7KW,節(jié)省70KW;還有氣動傳動被桶式或螺桿傳動代替的方式,在水泥工業(yè)中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用,能夠大大地節(jié)省能源。

  4)如果必須使用空氣移動,通常有其它不是壓縮空氣的資源能夠使用。例如,使用壓縮空氣放大器吹送元件,也可以使用風(fēng)機(jī)或重力基礎(chǔ)的系統(tǒng);刷子可以有與壓縮空氣相同的清掃效果,風(fēng)機(jī)也可以使用;許多的應(yīng)用不需要清潔、干燥、高壓和昂貴的6-7Bar的壓縮空氣,僅僅需要運(yùn)動的空氣就可以清除碎片,提供冷卻或其它的功能。在這些情況下,本地的風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)可能就能滿足運(yùn)動空氣的需要,而且更經(jīng)濟(jì)。如果必須使用,那么就采用氣槍并且保持壓力低于2Bar。

  5)對于應(yīng)用在清潔設(shè)備裂縫的必不可少的壓縮空氣,應(yīng)該考慮使用具有一個總隔離閥的分離的清潔用壓縮空氣總管。總閥僅僅在很少的,特定的時(shí)間打開,不應(yīng)該從工藝或設(shè)備上連接清潔管線。

  6)可以考慮使用液壓代替氣動操作。

  7)真空機(jī)系統(tǒng)比昂貴的文丘氏方法經(jīng)濟(jì)很多,文丘氏使用昂貴的壓縮空氣通過小孔產(chǎn)生真空。

  8)機(jī)械攪拌,傳送裝置,和低壓空氣對于混合材料比高壓空氣更經(jīng)濟(jì)。

  除了停止不恰當(dāng)?shù)氖褂脡嚎s空氣,提高需要使用壓縮空氣的工藝效率也是必需的。例如,新的噴涂方法比老的壓縮空氣噴涂需要更少的能源。改善工藝可能比對壓縮空氣本身進(jìn)行的所有的改善節(jié)省更多的能源。

  確定應(yīng)用以后,我們就需要將系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局最佳化,因?yàn)閴嚎s機(jī)的安放位置和壓縮機(jī)吸入空氣的質(zhì)量對壓縮機(jī)的能耗有很大的影響。如果吸入的空氣溫度低,潔凈和干燥,那么它的性能將有很大的提高。

  1) 對于需要不同壓力的應(yīng)用,使用單獨(dú)的壓縮空氣系統(tǒng),隔離低壓和高壓壓縮空氣的需要:建議單獨(dú)的產(chǎn)生低壓壓縮空氣和高壓壓縮空氣,然后供給各自部分,盡量減少使用減壓閥,因?yàn)樗鼘⒗速M(fèi)大量的能量。這可能需要多臺的壓縮機(jī),但能減少管線和能源的用量。

  2) 壓縮機(jī)的大?。耗銘?yīng)該選擇壓縮機(jī)的大小盡可能的接近滿負(fù)荷的需要。更重要的一點(diǎn)是,不要為以后打算而安裝過大尺寸的壓縮機(jī),通常在以后需要的時(shí)候安裝另外一臺,這樣可能更經(jīng)濟(jì)、更有效。如果現(xiàn)有的壓縮機(jī)對于應(yīng)用太大,可以增加一臺小的壓縮機(jī)并且增加順序控制來使它在部分負(fù)載的時(shí)候更有效地運(yùn)行。順序控制能夠調(diào)節(jié)一定數(shù)量的壓縮機(jī)來匹配壓縮空氣的需要。

  3) 選擇效率最高的壓縮機(jī):考慮所有的應(yīng)用問題。例如,螺桿壓縮機(jī)比往復(fù)式壓縮機(jī)效率更高,但進(jìn)口空氣的過濾要求更嚴(yán)格。調(diào)速壓縮機(jī)(VSD)能夠工作在低的平均壓力下,比一般的壓縮機(jī)可以節(jié)能35%或更高(參見圖1)。

  圖1 能源節(jié)省的比較

  4) 選擇可以有效再生熱量的壓縮機(jī):因?yàn)閴嚎s機(jī)中使用的電能高達(dá)80-90%的被轉(zhuǎn)換成熱能。如果能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)能使用再生的熱量來加熱空氣或水,能夠恢復(fù)50-90%的熱量。因此,在使用巨大壓縮機(jī)的情況下,從熱的壓縮空氣中再生熱量為工藝應(yīng)用產(chǎn)生熱的空氣或水的可能性必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。也要考慮再生空氣干燥機(jī)的使用,它將使用壓縮空氣的熱去除濕氣。

  5) 為壓縮機(jī)選擇最經(jīng)濟(jì)的原動力:可以選擇電動機(jī),柴油機(jī),氣輪機(jī),汽輪機(jī)等。

  6) 盡可能地為壓縮機(jī)提供溫度低的吸入空氣:通常對于獲得相同的輸出,吸入口溫度每提升4°C,能源消耗將增加1%。因?yàn)槔淇諝獾奈肟梢詭砀行У膲嚎s(見表2),因此最好吸入室外環(huán)境的空氣,因?yàn)橥ǔ嚎s機(jī)房的溫度要比室外高幾度。但在延長吸氣口到室外時(shí),必須小心吸入管線中的壓降,通常選用大的直徑和減少彎曲的管線。

進(jìn)口溫度(℃)

相對空氣傳輸(%)

節(jié)省能源 (%)

10.0

102.0

+1.4

15.5

100.0

0

21.1

98.1

-1.3

26.6

96.3

-2.5

32.2

94.1

-4.0

37.7

92.8

-5.0

43.3

91.2

-5.8

  表2 吸入空氣溫度對能源消耗的影響

  1) 盡可能為壓縮空氣提供無污染的空氣:吸入污染的空氣能夠?qū)е逻\(yùn)動零件額外的磨損,并導(dǎo)致由于磨損引起的閥的故障。應(yīng)該在吸入側(cè)安裝恰當(dāng)?shù)目諝膺^濾器??諝膺^濾器的設(shè)計(jì)應(yīng)該有高灰塵分離能力,低的壓力降和足夠的容量,來避免經(jīng)常的清潔和更換??諝膺^濾器應(yīng)該根據(jù)壓縮機(jī)的類型選擇,并盡可能地靠近壓縮機(jī)安裝。

  2) 吸入干燥的空氣:大氣中通常含有一定量的水蒸汽,依靠于相對濕度,在潮濕的氣候中可能非常的高。如果空氣從潮濕的區(qū)域吸入,濕度也會很高,例如把壓縮機(jī)安裝在冷卻水塔附近,或干燥機(jī)排放口附近等,這些情況應(yīng)該避免(見表3)??諝獾臐穸葘㈦S著溫度的升高增加和隨著壓力的增加減少。

相對濕度%

在30℃時(shí),對于每1000m3/min的流量,每小時(shí)的水蒸氣的重量(kg)

50

27.60

80

45.00

100

68.22

  表3 不同濕度下環(huán)境空氣中的含濕量

  1) 冷卻水的選擇:大多數(shù)的工業(yè)壓縮機(jī)是水冷的,這里的壓縮熱被冷卻水移出到氣缸蓋,內(nèi)冷卻器和后冷卻器。暖水在冷卻水塔中冷卻并且循環(huán)返回壓縮機(jī)。壓縮空氣系統(tǒng)的性能依靠于內(nèi)冷卻器和后冷卻器的效率,而它們依靠于冷卻水的流量和溫度。更進(jìn)一步,不恰當(dāng)?shù)睦鋮s水處理能夠?qū)е驴側(cè)芙夤腆w(TDS)的增加,它能夠?qū)е聯(lián)Q熱器中的結(jié)垢。這些結(jié)垢不僅僅作為隔熱體減少熱的傳導(dǎo),同時(shí)也增加冷卻水泵送系統(tǒng)中的壓降。使用處理過的水,或定期的凈化冷卻水中的一部分能夠維持TDS在可以接受的范圍內(nèi)。此外最好通過添加化學(xué)物質(zhì)來維持水的PH值,和通過添加殺真菌和除海藻劑來避免微生物的生長。

  2) 將管線的壓降最小化:過大的壓力降可能由于以下原因引起:管線尺寸的不足,阻塞的過濾元件,不恰當(dāng)尺寸的連接件和軟管,這些都表示能源的浪費(fèi)。表4舉例說明因?yàn)楣芫€直徑小引起的能源浪費(fèi)。在工業(yè)慣例中,在主管線最遠(yuǎn)點(diǎn)上通常允許的壓力降為0.3 bar,在分配管線上為0.5bar。不僅僅是管線,管件也是壓力損失的來源。通常對于不同管件的壓力損失如表5。

管子名義孔徑 (mm)

每100米的壓降(bar)

等同的功率損耗(kw)

40

1.8

9.5

50

0.65

3.4

65

0.22

1.2

80

0.04

0.2

100

0.02

0.1

  表4 對于170m3/h(100 CFM)的流量,由于較小管徑引起的能源浪費(fèi)

管件的類型

管子的名義尺寸(mm)

15

20

25

32

40

50

65

80

100

125

閘式閥

0.11

0.14

0.18

0.27

0.32

0.40

0.49

0.64

0.91

1.20

T型90度長彎頭

0.15

0.18

0.24

0.38

0.46

0.61

0.76

0.91

1.20

1.52

彎頭

0.26

0.37

0.49

0.67

0.76

1.07

1.37

1.83

2.44

3.20

U形彎頭

0.46

0.61

0.76

1.07

1.20

1.68

1.98

2.60

3.66

4.88

T型球心閥出口

0.76

1.07

1.37

1.98

2.44

3.36

3.96

5.18

7.32

9.45

  表5 管件阻力的等效長度(m)

  1) 使用足夠大的儲氣罐來減少壓縮機(jī)的循環(huán)次數(shù),避免過大的峰值壓力:罐的尺寸應(yīng)該與壓縮機(jī)的功率對應(yīng)。例如,一個50馬力的壓縮機(jī)大約需要一個50加侖的儲氣罐。對于相同的容量,壓縮機(jī)在高壓的時(shí)候?qū)⑾母蟮墓β省2粦?yīng)該在壓縮機(jī)超過它們最佳運(yùn)行壓力的范圍運(yùn)行,因?yàn)檫@樣不僅僅浪費(fèi)能源,也導(dǎo)致額外的磨損,和導(dǎo)致進(jìn)一步的能源浪費(fèi)。壓縮機(jī)的容積效率在更高的傳送壓力下也更小。

  2) 使用恰當(dāng)?shù)倪^濾和干燥:這兩個功能都浪費(fèi)能源??諝膺^濾器上壓力降對能耗的影響見表6??諝膺^濾器應(yīng)該根據(jù)壓縮機(jī)的類型選擇,并盡可能地靠近壓縮機(jī)安裝。通常對于由于吸入側(cè)過濾阻塞引起的壓力降,每250mmWC的壓力降將增加2%的壓縮機(jī)能耗。因此,建議規(guī)律地清潔進(jìn)口的空氣過濾器來將壓降最小化。為了監(jiān)測壓降,可以在過濾器的兩側(cè)安裝壓力表或微差壓力表,這樣可以通過這些監(jiān)測數(shù)據(jù)來安排清潔的日程。

通過空氣過濾器的壓降(mmWC)

增加能源消耗(%)

0

0

200

1.6

400

3.2

600

4.7

800

7.0

  表6 進(jìn)口空氣過濾器壓降對能源消耗的影響

  1) 對壓縮空氣使用點(diǎn)上安裝控制來將壓縮空氣的浪費(fèi)最小化:

  A)在使用壓縮空壓的設(shè)備上安裝互鎖切斷電磁閥,這樣當(dāng)它們不用的時(shí)候能過切斷壓縮空氣對設(shè)備的供給。在子系統(tǒng)有不可避免的泄漏或正??辙D(zhuǎn)消耗的地方,可以把壓縮空氣系統(tǒng)隔離,直到需要再次使用為止。簡單的切斷閥(圖2),或電動軟啟動傾泄閥(安全閥)(圖3)都能夠用很經(jīng)濟(jì)的方法切斷間斷使用的泄漏系統(tǒng)。

  圖2 手動切斷閥 圖3 提供隔離和增加安全的電動軟啟動傾泄閥

  B)對使用壓縮空氣的設(shè)備安裝常閉閥。用對應(yīng)用最有效的方式操作閥。例如,電磁閥是容易協(xié)調(diào)設(shè)備運(yùn)行以及壓縮空氣使用。

  如果壓縮機(jī)已經(jīng)投入運(yùn)行,我們怎樣提高壓縮機(jī)本身的效率呢?怎樣對它進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)呢?

  1) 如果現(xiàn)存的壓縮機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障和需要大修,那么就需要更換更有效的壓縮機(jī)。如果一個壓縮機(jī)使用太多的能源,立即更換它可能更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)更換一個壓縮機(jī)的時(shí)候,同時(shí)將系統(tǒng)的布局最佳化。

  2) 保持內(nèi)冷卻和后冷卻的溫度盡可能的低:壓縮機(jī)的能源消耗是與排放溫度成比例的。安裝一個小的風(fēng)扇來冷卻翅片式內(nèi)冷卻器。

  內(nèi)冷卻器和后冷卻器的功效:功效是衡量熱交換器性能的指標(biāo),顯示內(nèi)冷卻器和后冷卻器執(zhí)行程度的好壞。內(nèi)冷卻器在多級壓縮機(jī)的連續(xù)段之間提供來減少壓縮功(功率要求),通過冷卻空氣,除去濕氣減少比容。

  理想狀態(tài)下,在多級機(jī)械的每個階段的進(jìn)口空氣溫度應(yīng)該與第一階段相同。這被稱為“完美冷卻”或等溫壓縮。由于以前描述的原因,冷卻不可能完美。因此,在實(shí)際中,后續(xù)階段的進(jìn)入空氣溫度要比通常的高,結(jié)果是更高的能源消耗,因?yàn)闉榱讼嗤娜蝿?wù)需要處理更大的體積。(見表7)

描述

不良的冷卻

理想的冷卻(基礎(chǔ)值)

冷凍水冷卻

首級進(jìn)口溫度℃

21.1

21.1

21.1

次級進(jìn)口溫度℃

26.6

21.1

15.5

容量(Nm3/min)

15.5

15.6

15.7

軸功率(kw)

76.3

75.3

74.2

單位能量消耗

( ? Kw/Nm3/min)

4.9

4.8

4.7

變化百分比(%)

+2.1

參考

-2.1

  表7 內(nèi)冷卻對往復(fù)式壓縮機(jī)單位能耗的影響

  從表7中可以看出,到第2段入口空氣溫度提高5.5°C,結(jié)果比能消耗增長2%。使用更低溫度的水能夠減少比能的消耗。然而,太低溫度的水能夠?qū)е驴諝庵袧駳獾哪Y(jié),如果不去除將導(dǎo)致缸體的損壞。

  相類似的,在后冷卻器中不足的冷卻(由于污垢,水垢等),將使溫暖的濕空氣進(jìn)入儲氣罐,這將引起壓縮空氣的儲氣罐和分布管線中更多的凝結(jié),結(jié)果將導(dǎo)致管線和終端用戶設(shè)備的腐蝕,壓力降和泄漏。為了維持希望的性能,維持內(nèi)冷卻和后冷卻器在恰當(dāng)?shù)臏囟?,定期的清潔和確保適當(dāng)?shù)牧髁渴潜仨毜摹?

  1) 壓力設(shè)置:壓縮機(jī)運(yùn)行在加壓和卸壓之間的壓力范圍。例如,如果一個壓縮機(jī)運(yùn)行的壓力范圍設(shè)定為6-7 kg/cm2,那就意味著壓縮機(jī)在7 kg/cm2時(shí)卸載,在6 kg/cm2的時(shí)候加載。加載和卸載是通過使用壓力開關(guān)完成的。

  對于相同的容量,壓縮機(jī)在高壓的時(shí)候?qū)⑾母嗟墓β?。它們不?yīng)該運(yùn)行在超過它們最佳運(yùn)行壓力的范圍,因?yàn)檫@樣不僅僅浪費(fèi)能源,也導(dǎo)致額外的磨損,導(dǎo)致進(jìn)一步的能源浪費(fèi)。壓縮機(jī)的容積效率在更高的傳送壓力下也更小。

  也就是我們應(yīng)該設(shè)置壓縮機(jī)的壓力到能夠滿足應(yīng)用的最小壓力。但也不要設(shè)置太低使設(shè)備不能夠有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。通常對于運(yùn)行壓力每減少100Kpa,將有8%的能源和費(fèi)用的節(jié)省。

  能源節(jié)省(kwh)=8%x功率(kW)x 壓力減少(kpa)/ 100 x 運(yùn)行小時(shí)(h)

  例如:一個75kw的壓縮機(jī),壓力從800kpa減少到700kpa,每年運(yùn)行2000小時(shí)

  節(jié)省的能源=0.08 x 75kw x 100kpa/100 x 2000 =12000 kwh /年

  4) 避免空氣泄漏和能源的浪費(fèi):在壓縮空氣系統(tǒng)中節(jié)省能源的主要的機(jī)會是防止壓縮空氣的泄漏。泄漏通常發(fā)生在老化的管線、空氣儲氣罐、安全閥、管線、法蘭和軟管的連接、關(guān)閉閥、快速接頭、工具和設(shè)備上等。在大多數(shù)的情況下,它們是由于不良的維護(hù),不恰當(dāng)?shù)陌惭b造成的。對于通過不同尺寸小孔的空氣泄漏量,表8給出在不同孔的尺寸和壓力下浪費(fèi)的自由空氣的量。對應(yīng)的能源的浪費(fèi)是非常高的,參見下表9

測量壓力 bar

0.5mm

1mm

2mm

3mm

5mm

10mm

12.5mm

0.5

0.06

0.22

0.92

2.1

5.7

22.8

35.5

1.0

0.08

0.33

1.33

3.0

8.4

33.6

52.5

2.5

0.14

0.58

2.33

5.5

14.6

58.6

91.4

5.0

0.25

0.97

3.92

8.8

24.4

97.5

152.0

7.0

0.33

1.31

5.19

11.6

32.5

129.0

202.0

  表8 通過小孔排放的空氣量(m3/min)(孔常量Cd-1.0)

泄漏孔徑(mm)

壓縮空氣壓力 bar

6

5

3

2.5

10

152468

139184

107811

98418

7.5

85763

78291

60664

55360

5

38117

34796

26953

24604

2

6019

5567

4312

3937

1

1525

1392

1078

984

  (注:能量損失是在以下的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上測量:60% 的噴嘴系數(shù),10.16m3/kwh

  的壓縮機(jī)效率,電機(jī)效率為95%。假設(shè)壓縮機(jī)每年運(yùn)行8760小時(shí))

  表9 泄漏壓縮空氣的能源損耗(kw)。

  下面介紹簡單的對泄漏量化的工廠現(xiàn)場方法的步驟:

  A) 關(guān)閉所有使用壓縮空氣的設(shè)備(或當(dāng)沒有設(shè)備使用壓縮空氣的時(shí)候進(jìn)行測試)。

  B) 運(yùn)行壓縮機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行加壓到設(shè)置的壓力。

  C) 記錄壓縮機(jī)加載和卸載周期的時(shí)間。為了精確,記錄連續(xù)8到10個周期的打開和關(guān)閉的時(shí)間。然后計(jì)算總的打開時(shí)間(T)和總的關(guān)閉時(shí)間(t)。

  D) 系統(tǒng)的泄漏計(jì)算如下:

  泄漏率%= T / (T+t) x 100

  或 系統(tǒng)的泄漏量(m3/min),q=T / (T + t) x Q

  其中 Q= 壓縮機(jī)的容量 (m3/min)

  T= 加載的時(shí)間(min)

  t = 卸載時(shí)間(min)

  例如

  在一個過程工業(yè)中泄漏的測試,觀察到以下的結(jié)果。

  壓縮機(jī)的容量(m3/min) = 35

  加載壓力, kg/cm2(g) = 6.8

  卸載壓力, kg/cm2(g) = 7.5

  加載功率 kW = 188 kW

  卸載功率 kW = 54 kW

  平均加載時(shí)間, T = 1.5 分鐘

  平均卸載時(shí)間, t = 10.5 分鐘

  泄漏量和避免由于空氣損失的能耗。

  泄漏量(m3/min) q=1.5 / (1.5 + 10.5) x 35 = 4.375 m3/min

  每天泄漏量(m3/min)= 4.375 x 24 x 60 = 6300 m3/min

  產(chǎn)生壓縮空氣的單位能耗 = 188 kw/(35x60) m3/h = 0.0895 kwh/ m3

  每天泄漏造成的能源損失 = 0.0895 x 6300 = 564 kwh

  泄漏通常能夠通過聽覺和視覺檢查(用肥皂水檢查連接處),或用超聲波探測。對于通過超聲波泄漏探測器對泄漏的探測,泄漏能夠通過一個有傳感探頭的泄漏探測器進(jìn)行測試,它能夠感測到在隔熱層底下高溫的,管線的和多種形式的壓縮空氣系統(tǒng)的泄漏。泄漏測試是通過觀察和定位氣體通過加壓或排放系統(tǒng)中泄漏產(chǎn)生的湍流引起的超聲波震動源進(jìn)行的。

  5) 在可移動氣動工具的接頭開始泄漏的時(shí)候立即更換它。并且保持安裝接頭的鎖緊。

  6) 在需要軟管的時(shí)候,將軟管控制在最短,并使用盡可能大的直徑。但不要干涉設(shè)備的使用。

  7) 保持過濾器和干燥器的清潔。見表6空氣過濾器上壓力降對能耗的影響。因此,建議規(guī)律的清潔進(jìn)口的空氣過濾器來將壓降最小化。為了監(jiān)視壓降,可以在過濾器的兩側(cè)安裝壓力表或微差壓力表,這樣通過這些監(jiān)視數(shù)據(jù)安排清潔的日程。

  8) 在儲氣罐和其它系統(tǒng)中可能有凝結(jié)積聚的地方安裝有效的疏水器。并且經(jīng)常檢查它們是否恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行,因?yàn)椴怀浞值呐欧拍軌蛟黾臃植枷到y(tǒng)中的壓降。

  9) 通過最佳化壓力設(shè)置對壓縮機(jī)調(diào)制:經(jīng)常在一個系統(tǒng)中,不同類型,容量和不同廠家制造的壓縮機(jī)被連接到一個公用配氣網(wǎng)絡(luò)中。在這種情況下,恰當(dāng)?shù)剡x擇正確的壓縮機(jī)組合,和最佳化不同壓縮機(jī)的調(diào)制能夠節(jié)省能源。因?yàn)檫@里不只一臺壓縮機(jī)供給公用的總管,因此壓縮機(jī)必須以產(chǎn)生壓縮空氣費(fèi)用最低的方式來運(yùn)行。

  A) 如果所有的壓縮機(jī)相似,壓力應(yīng)該設(shè)置為只有一臺壓縮機(jī)處理負(fù)載的波動,而其它運(yùn)行在大于或小于全載的情況下。

  B) 如果壓縮機(jī)為不同的規(guī)格,應(yīng)該設(shè)置壓力開關(guān),這樣只有最小的壓縮機(jī)允許調(diào)節(jié)(流速的變化)

  C) 如果不同類型的壓縮機(jī)在一起運(yùn)行,卸載能源消耗是很大的。有最低無負(fù)載功率的壓縮機(jī)必須被調(diào)節(jié)。

  D) 通常,有更低的部分負(fù)載功率消耗的壓縮機(jī)應(yīng)該被調(diào)節(jié)。

  E) 壓縮機(jī)能夠根據(jù)它的能耗消耗率來劃分等級,在不同的壓力和能源效率,必須達(dá)到大部分需要。

  10) 檢查所有的皮帶驅(qū)動,測試它們是否有恰當(dāng)?shù)膹埩?,如果松弛,將發(fā)生由于皮帶打滑造成的能源損耗。如果太緊,皮帶將受過大的張力,壓縮機(jī)和電機(jī)軸承將遭受額外的負(fù)載。

  11) 建立定期的維護(hù)程序。根據(jù)設(shè)備制造商的建議,和接合公司的狀況,為每個系統(tǒng)元件建立檢查間隔,和維護(hù)與維修的程序。

  通過以上這些工作我們到底能夠節(jié)省多少能源和費(fèi)用呢?下表列出可能節(jié)省費(fèi)用的百分比。每個公司可以根據(jù)自身情況有重點(diǎn)地選擇改進(jìn)項(xiàng)目。

改進(jìn)項(xiàng)目

潛在節(jié)省的百分比

用更有效的模式更換當(dāng)前的壓縮機(jī)

2

重新配置管線減少壓力損失

20

增加壓縮空氣的存儲

20

對于非高峰負(fù)載增加小的壓縮機(jī)

2

增加,修復(fù),升級壓縮機(jī)的控制

30

安裝或升級分配控制系統(tǒng)

20

重裝或更改主管線

20

增加,升級,或重新配置空氣干燥機(jī)

1

更換或維修空氣過濾器

10

更換或升級冷凝水排放

5

更改或更換調(diào)節(jié)器(在工藝上控制)

20

在分配系統(tǒng)中安裝或更換閥門

10

其它

10

  參考

  1.Energy saving in compressed air systems — how Norgren is helping to improve energy efficiency

  2.Evaluation of the Compressed Air Challenge? Training Program DOE/GO-102004-1919 March 2004

  3.Atlas Copco VSD Introduction

  4. Technology Menu for Energy Efficiency (NPC)

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