空气压缩机节能技术大全

空气压缩机节能技术大全一、前言在诸多被经经使用的能源中电力的普及能源之一，虽然压缩空气的使用尚未像电力一样的深入一般家庭中，但是工业、矿业、工程业、医疗业甚至农业都有日趋广泛的用途，尤其在工业界的使用量极其可观，主要是着眼于它具有以下几种其它能源无法取代的特性：无污染或低污染性，在环保意识高涨的时代，压缩空气取之于大气而回归于大〔即使有泄漏的情形发生也没有污染环境的顾虑。在生产过程中，压缩空气可以和绝大部份的产品直接接触来传送动力而不会损害产品。无自燃性，不简洁造成公共意外，除了压力容器需要依据规定设置及定期检查之外，完全没有引起公害、电殛的顾虑。温度不高，不简洁引起灼伤、烫伤等重大损害。可藉助分别技术来生产氮气、氧气、氢氮或稀有气体来供给特别用途。供给非能源用途，例如人员呼吸、水处理、发酵及化学反响等特定用途。空气的使用与日剧增，而空压机在生产能源／压缩空气的同时，本身也在大量的消耗能源，100PSIG(7kg/cm2G)100ICFM的压缩空气大约需要消20HP，如何节约如此浩大的能源消耗，确实是业者值得深思的课题。绝大部份的空压机都使用马达驱动的方式，极少数的空压时机使用蒸汽涡轮机(SteamTurbine)或燃气涡轮机(GasTurbine)来驱动，在蒸汽过剩或有燃气〔废气〕可资利叙中空压机的驱动方式将专指马达驱动而言。二、空压机的种类空压机在压缩空气的过程中，以空气是否与润滑油的混合来分类，可以区分为分析介绍为主。以压缩的方式来区分空压机可以分为定排量式空压机〔PositiveDisplacementCompressor〕及动能式空压机(DynamicCompressor)。各类型空压机的优缺点会在后文中分别介绍。定排量式空压机的共同特性是藉助空压机将密闭于肯定容积内的空气施以机械功来「压(Reciprocating)及螺旋式(RotoryScrew)最具代表性及普及性。任何非直接「压缩」空气的体积以提升压力的方式都可归类于动能式空压机，坊间有很式空压机为主流，事实上，离心式空压机又可分为多段同轴式(Milti-StageIn-line)及齿轮增速式(IntegralGear)两种为主。以多段同轴式与齿轮增速式相比较，多段同轴式无论是体轮增速式，因此，在超大风量〔市场的区隔大约在100,000CFM/170,000CMH〕压缩特别〔空气或氮气以外的气体速离心式空压机为动能式空压机的代表，后文中也将以此类型空压机为主要的介绍对象。三、往复式空压机的优缺点介绍的空压机无法完全超越或取代的。其优点为：进气、排气压力的涵盖范围格外广泛，其至可以满足4,000PSIG(280kg/cm2G)以上的需求。风量的涵盖范围也相当广泛，虽然在大风量的应用上己渐渐的被其它类型的空压机所取代而退出市场，但是在小风量〔数马力甚至更小〕的使用范围仍具有相当的优势。在小风量、高压的应用领域，往复式空压机可当做增压机〔Booster〕来使用。具有等压变容(ConstantPressure,VariableVolume)的特性，不仅有保持压力稳定的作用而且有某种程度的节流作用，甚至还有超过额定风量(RatedFlow)的力量，对于评估使用风量准确度的质疑削减了不少的困扰。没有像往复式空压机一样的压力脉动现象。是一样风量的各类型空压机中噪音度最低者。叶轮可以经过特别设计来适合特别的地理环境。良好的动平衡设计，根底设计完全可以不必考虑空压机的动负荷。必需使用多段压缩，这是效率良好的主要缘由之一。长期运转后的效率也不会有显著的差异〔保养不良则另当别论。其缺点：环境因素的转变，例如进气温度、进气压力、湿度、水温对离心式空压机效率的冲击较来弥补此项缺陷。以目前的市场区隔，离心式空压机仍旧不适合低风量(100HP以下)、高压(50kg/cm2以上)的用途。构造虽然简洁但是格外周密，修理人员的技术层次要远高于往复式空压机，因此修理人员必需经过相当的养成训练才能担当周密部份的修理工作〔并非指例行的保养工作。用于高转速的轴封气密性无法到达100％，因此不适合空气或氮气以外的任何气体压缩。在静止中〔备用〕的离心式空压机一旦患病压缩空气系统的逆流将会反转，假设油泵也惯，将静止中的空压机的出口阀关闭以根绝仅靠逆止阀来保护空压机的风险。离心式空压机与定排量式空压机有截然不同的压缩特性，操作人员最好要有离心式空压〔Surg式空压机严峻的损坏，修复的费用相当可观。不能使用变速掌握。电力系统频率不同的地区，离心式空压机完全不行以移地使用〔即使可以更换齿轮箱内部的机件，所花费的本钱也相当高，很可能不如购置机。同理，在电力系统频率不稳定的地区选购离心式空压机要特别的慎重。六、如何选择空压机以到达节能的效果大／小型空压机的搭配选择右：电力系统的限制，首先必需考虑的是应用电压，低电压系统〔380~460伏特〕就不太适合使用超过600HP以上的空压机。其次必需考虑大型空压机在起动时对电网的衡击承受力量是否足够。视机种而定实际使用风量很可能远低于购置空压机前的估量值时或泄载而造成能源的铺张。多台空压机则具有较大的弹性来接纳用量的变化。设置备机，使用单台运转的备机率会高达50％，投资本钱增加很可能不为业者所乐见。其牵涉的层面甚为广泛，兹列举数项根本原则如下：务必要求气动设备的厂商供给耗气量及耗气变化量做为分析选择空压机容量的依据见业者要求空压机供货商来估量某种气动设备的耗气量，这确定是本末倒置的做法。询空压机供货商或专业人士的因应对策。对全厂的前瞻性做整体的考虑，分别列举近期、中期、远期投资打算的估量风量。应变范围，固然会有意想不到的节能效果。３～５台以上空压机的兼有的配置方式，以避开小容量空压机被闲置的可能。各行各业或各个工厂的压缩空气使用特性部份有各自不同的差异性为正途。如何选择适当的空压机设计压力及压缩段数前文中曾提到定排量式空压机又称之为等容变压式〔ConstantVolume,VariablePressure〕空压机，顾名思义，此类型的空压机具有相当广泛的排气压力范围。对定排量式空压机而言，负载／卸载压差即可，甚至选择较高的设计压力也无妨〔对制造本钱可能会有影响，只要力的定排量式空压机。将上述观念延用到离心式空压机就完全错误了此外，一般离心式空压机的最高排气压力会高于设计压力大约10~20％即会产生气窒现象(Surge)，因此，要提升排气压力到超过设计压力会有肯定的限制，降低排气压力到设计压60％左右又会遇到阻墙现象(Stonewall)量式空压机的广泛。在选择离心式空压机的设计压力时确实需要慎重的考虑。确定的代表整体效率会愈好；但是，压缩段数愈多确定会代表支出本钱增加。纯探对压缩段数与能源效率之间的关系，以常用的100PSIG(7kg/cm2G)压缩空气系统为例，两段式压缩要比一段式压缩节约大约15％的能源，三段式压缩要比两段式压缩节约大约6％的能源，四段式压缩又要比三段式压缩节约大约2.5〔注：不同设计、类型的空压机，以上数字会略有出入〕所能获得的实际利益。如何选择马达的大小而显著的转变，所以一样容积流量(VolumeFlow)的重量流量(WeightFlow)也随之转变3515~20℃的常常性气温为例，7~5％的能源，为了避开马达过载，配备的马达大小要以冬季的能源消耗量为依据。(BrakeHorsePower)10~15％的马达：空压机在冬季要比夏季输送大约多７重量流量的压缩空气〔一样的容积流量的空压机也要多消耗大约７％的能源。既然离心式空压机具有变容的特性，厂家在设计时往往保存了大约10％的裕度，换言10％的压缩空气；夏季如此，更遑论在冬季所能发挥的超设计流量的力量。一旦离心式空压机选择了超大10~15％的马达，在多台空压机并联运行的压缩空气系统，只要步入冬季，很可能可以停用半台〔小型〕或一台以上的空压机会格外时显。不行否认的，很多人会质疑选择较大的马达会造成能源的铺张，以马达效率951010％×〔1－95％〕＝0.5％，从阅历法则来推断，无论是节能与耗能的机率或比例均可以５／１为衡量的标准。极可能削减压缩空气不敷使用的困扰。1.15倍以上的超载系数(ServiceFactor)，但是否要选择超大的马达要由业者做明智的打算。如何选择适当的掌握方式制造商及计算者付出了大量心血之下能源效率上的瓶颈，然而离心式空压机藉助空气动力学及制造技术的进展则还有进步的空参考：〔又称两阶段式掌握方式(15%左右是较抱负的设计)，泄载的频率不高以及泄载的时间不长，这里简洁的掌握方式仍不失为一种抱负的掌握方式。定排量式空压机大多承受此种设计，离心式空压机也可用此种掌握方式。多阶段式掌握是每一个压缩段使用单缸双动式或多缸设计的往复式空压机的独特设计，它可以承受0-50-100％，0-25-50-75-100％或更多阶段的掌握方式，对于用气变化量甚大而且相当频繁的压缩空气系统承受此种掌握方式确实是相当抱负此外使用感应式马达的空压机还可以尽量避开空压机完全泄载时马达的功率因素(PowerFactor) 急剧下降的困扰。定压式掌握(ConstantPressureControl) 又称节流式掌握(ThrottleControl) 原本是离心式空压机的独特设计，一般可以到达大约75~100％之间的节流范围，在此范围内，能源消耗与风量成正比低于此范围的压缩空气使用量空压时机将多余的空气压缩后再排放形同能源的铺张因此只要用气变化量常常保持在此节流范围内或偶发生短暂的少量排放，使用定量压掌握可说是全部掌握方式中最抱负的此外承受此种掌握方式可以保持压缩空气系统相当稳定的压力一般状况都可掌握在１～３％以内的压力波动范围使用泄／负载掌握或多阶段式掌握方式至少要有5~10%甚至更高的压差范围，因此，在一样的压缩空气系统承受定压掌握方式可以将压力设定在最低限度或略高于最低限度而到达节能效果。式空压机。有之，但是有较为广泛的广用领域。量／压力掌握方式，但是目前此种变速〔变频〕掌握方式仍旧受到以下诸项限制：˙600伏特以下。˙离心式空压机〔齿轮增速式〕不得使用变速掌握。˙本钱较高。多台空压机并联运转己有集中自动掌握的趋势，确实有节约人力、节约能源的效益，但验、观看、记录及分析比较来推断，托付富于阅历的专业人士进展评定确实有其必要性。如何选择适当的外围配备掌握阀做为最正确进气节流掌握的掌握阀首推动气导流叶片(InletGuideVane)，尤其是使用在离心式空压机上的进气导流叶片要比蝴蝶阀节约大约４～９％的专业著述介绍其优越性的缘由，在此不再赘述。时压缩空气的排放量又能减到最低程度能臻于抱负，唯有仰赖操作、保养人员常常的巡察、检查、清洁或是调整。多或少的压损而铺张能源，因此承受阀的原则是「有阀不如无阀用阀或少用阀。枯燥机压缩空气中的冷凝水确实会造成很多气动设备的困扰因此压缩空气不得不经过枯燥处理来防止冷凝水形成，压缩空气的枯燥程度一般都可以合压露点(PressureDewPoint) 来表示，压力露点温度愈低代表压缩空气愈枯燥，同时也代表了枯燥过程中所消耗的能源愈高。冷冻式枯燥机的最低压力露点温度可达＋３℃左右，消耗的功率大约是空压机旳1.5％。吸附式(再生式)枯燥机的压力露点温度可轻易的到达－40℃，总消耗功率最高可达空压机的15％。显而易见两者的差距以十倍计算枯燥机的选择〔露点温度的选择确实需要相当慎重，以下几项原则可做为选择的参考：˙切勿刻意的强求过低旳压力露点温度有明显的差异。˙原使用冷冻式枯燥机的压缩空气系统，如工厂内有过剩的冻冻水，不妨考虑改用冷冻水。˙对压缩空气的温度如无特别的要求低温，肯定要使用有热回收的冷冻式枯燥机。˙肯定要使用吸附式枯燥机时，要优先考虑使用加热式的枯燥机而非无热式的枯燥机。冷却水系统冷却水的温度每增减５℃会影响空压机的功率大约1.5％，因此，冷却水的温度调整要尽可能的供给较低温的冷却水〔并非指刻意的制造低温冷却水。如有过剩的冷冻水不妨考虑改用冷冻水。应在冷却水的入／出口处装置温度掌握阀以避开冷凝水形成在气缸中而造成液体缩现象。管路的规划及管径的选择抱负的管路设计是否正确、良好可以用压损的凹凸做为衡量的标准,从空压机的排气压力到管路末端的压力以不超过5或0.35kg/cm2为原则〔两者中取其低者为标准，影响压损凹凸的治理系统组件包括冷却器、枯燥机、过滤器、掌握阀、弯头、管径及管长等。冷却器、当于8～10倍等径管长的压损，因此在不得己而使用弯头时应将弯头的使用量尽可能的削减表供估算管径的大小之用〔注：简表中所列的压损均为概数：空气流速(ft/sec)50403020压损(PSI/1000ft管长)4.521.50.5空气流速÷进气风量／〔压缩比×管路截面积〕由以上简表可窥知压缩空气在管路中的抱负流速应设计在40〔12公尺／秒〔还得视管长来做调整〕换言之，总管损应掌握在2PIS左右，经估算后的正确管径可考虑选择略大一级以上的管路以因应将来风量增加而造成压损的急剧增加或是面临更换管路系统的困扰。注：依据美国密苏里大学(UniversityofMissouri)E.G.Harris教授的管损公式可窥知管损与5,31,在扩大用气量时对既有的管路系统宜审慎的评估。储气筒储气筒在大部份压缩空气系统中所扮演的节能角色往往会被无视了它的重要性进气量×常数，定排量式空压机的常数为10％以上，离心式空压机的常数为20％以上。〔容量最大的单台空压机的进气量更应认真的计算后予以适度的增加以避开频繁旳卸／负载或排放气筒。七、操作与保养对能源时消耗的影响求节能之道，但是空压机在各种不同的场所是否能发挥其特性以到达能源被有效利用的目能的例行工作，此外，属于操作及保养人员的责任范围但是常见的疏失如下：〔放，也有可能让大容量空压机做节流性掌握而到达改善的目地。机的马达负荷来增加送风量〔离心式空压机一台容量较小的空压机并入使用。空压机的排气压力每增减１PSI0.45％〔以一样的重量流量，100PSIG的排气压力为例，因此，排气压力的设定过高往往造成能源被无谓的铺张而不被查觉。此外，很多气动设备的空气消耗量与确定压力或成正比，降低压力的设定还能削减空气的消耗量。4.〔HeavyDuty〕设计的空压机，尤其是离心式空压机，只有在必要的保养或其它因素需要停机以外，的空压机做为备用或补充用〔注：频频的起动、停机还会有马达绝缘度被渐渐破坏的后遗〕1PSI会使功率增减的４％〔13PSIA设计，换言之１，重量流量亦随之增减约４％，因此，进气压力降低很多会造成压缩空公尺以上的高处是相当正确的做法，管长因而增加应适度的放大管径以削减压损。一样的重量流量，冷却水温度每增减10％会使功率增减约1.4％，事实上，水温只是广义的说法，狭义的说法应指中间冷却器的空气出口温度〔后压缩段的空气入口温度，固然