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空气压缩机节能选择措施浅议

概述
 
  空气压缩机是指压缩介质为空气的压缩机,主要用来为生活、生产提供源源不断地、具有一定压力的压缩空气。其广泛的应用于机械矿山、化工、石油、交通运输、建筑、航海等行业,在工业生产过程中发挥着举足轻重的作用。随着我国经济建设的蓬勃发展,空气压缩机的使用从城市到农村,随处可见。
 
  空气压缩机的选择
 
  空压机种类繁多,型式多样,对广大用户而言,如何选择空压机,不仅仅是一个合理使用资金的问题,对日后空压机正常运转的经济性、可靠性也有直接影响。因此,空压机的选择要从经济性、可靠性与安全性等三大方面考虑。概括来说,选择一台好的空压机要注意以下几点:
 
  1)应考虑排气压力的高低和排气量大小。一般用途空气动力用压缩机排气压力为0.7MPa(老标准为0.8MPa),排气量是空压机的主要参数之一,选择空压机的气量要和所需的排气量相匹配,并留有10%的余量。在选排气量时还要考虑高峰用量及低谷用量。
 
  2)要考虑用气场合和条件,如用气场地狭小,应选立式。如用气场合有长距离的变化(超过500m),则应考虑移动式;如果使用场合不能供电,则应选择柴油机驱动式。如果使用场合没有循环水,则应选择风冷式。在风冷和水冷两种冷却方式上,很多用户有错误的认识,认为水冷好,其实不然。国内外小型压缩机中风冷式大约占90%以上,这是因为在设计上风冷简便,使用时无需水源。而水冷压缩机的致命缺点有4个:必须有完备的上下水系统,投资大;水冷式冷却器寿命短;在北方冬季还容易冻坏气缸;在正常的运转中会浪费大量的水。
 
  3)要考虑压缩空气质量。一般空压机产生的压缩空气均含有一定的润滑油,并有一定量的水,有些场合是禁油禁水的,这时不但对压缩机选型要注意,必要时要增加附属装置。
 
  4)要考虑压缩空气运行的安全性。空压机是一种带压工作的机器,工作时伴有温升和压力,其运行的安全性要放在首位。国家对压缩机的生产实行规化的“两证”制度,即压缩机生产许可证和压力容器生产许可证(储气罐)。通常有证厂家的产品质量保证系统是完善的,不会出现大的质量问题。
 
  空气压缩机节能措施
 
  1、大小型空压机的搭配选择
 
  不可否认,单台大风量的空压机要比多台小风量的空压机在总体能源效率上要好的多,这是不论任何种类的空压机均具有的共同的特性。因此,以能源效率为着眼点来选择空压机的最高原则是宁选大而不选小,但是从各种层面来衡量,选择大型空压机受到以下几种因素的限制:
 
  (1)电力系统的限制,首先必须考虑的是应用电压,低电压系统(380~460V)就不太适合使用450kW及以上的空压机。其次,必须考虑大型空压机在启动时电网的衡击承受能力是否足够。
 
  (2)随着季节、时间差或其它因素导致压缩空气的变化量超过某一范围(视机种而定),或是实际使用风量很可能远低于购置前的估计值时,单台空压机将会无法避免的发生排放或泄载而造成能源的浪费。多台空压机则具有较大的弹性化。
 
  (3)异常跳机或必要的停机是生产停顿的潜在压力,为了减低生产停顿的风险而不得不考虑设置备机,使用单台运转的备机率会高达50%,投资成本增加。
 
  事实上,整个压缩空气系统是否能做到最佳能源效率,在选择空压机的容量大小时就已掌握了一半以上的成败关键。话虽如此,如何选择适当的空压机容量并不是三言两语即可涵盖的,其牵涉的层面甚为广泛,现列举以下几项基本原则;
 
  (1)务必要求气动设备的厂商提供耗气量及耗气变化量作为选择空压机容量的依据,但常见部分业主要求空压机供货商为他们估算某种气动设备的耗气量,这绝对是本末倒置的做法。
 
  (2)若有季节性、时间差或其它因素会影响耗气量的变化,也要详细的评估列举,必要时可征询空压机供货商或专业人士的对策。
 
  (3)对全厂的前瞻性做整体考虑,分别列举近期、中期、远期投资计划的估计风量。
 
  (4)空压机的种类、型式、容量一致,而使用零件却不具有互换性,在耗气量变化范围较大的情况下,选择大小容量兼有的空压机的压缩空气系统可以提供更有弹性的应变范围,有意想不到的节能效果。
 
  (5)曾经有人主张配置数台大容量的和一半容量的空压机,这样确实有成功的实例,但这种配置并非是放置四海而皆准。使用3~5台以上空压机的空气压缩系统,要慎重的选择适当的控制方式及外围配备,可不必考虑大、小容量兼有的配置方式,以避免小容量空压机被闲置。
 
  2、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,冷却水的温度调节要尽可能供应低温的冷却水(并非指刻意制造低温冷却水)。如有过剩的冷冻水不妨考虑改用冷冻水(定排量式空压机若使用水冷式气缸,则应避免使用过低温的冷却水,使用低温冷却水的气缸应在冷却水的进/出口处装温度控制阀,以避免在气缸中形成冷凝水)。
 
  3、管路的规划及管径的选择
 
  理想的管路设计是否正确、良好,可以用压损的高低作为衡量的标准,从空压机的排气压力到管路末端的压损以不超过5%或0.35kg/cm2为原则(两者中取低者为标准)影响压损高低的系统组件包括冷却器、干燥机、过滤器、控制阀、弯头、管径及管长等。冷却器、干燥机、过滤器、控制阀等组件均可从供货商处获得较正确的压损标准。每个弯头的压损相当于8~10倍等径管长的压损,因此应将弯头的使用量尽可能的减少。管径的大小对压损影响很大,压损一定要精确的计算。
 
  4、操作与保养对能源消耗的影响
 
  空压机的种类、大小、控制方式各具特色,虽然各制造厂也在寻求节能之道,但是空压机在各种不同的场所能否发挥其特性,以达到能源被有效利用的目的,最终仍要视操作人员的使用、保养是否得当,才能做到能源不被浪费。选择理想的控制方式以及冷凝水的排放、控制阀的保养与调整,是操作人员有关节能的例行工作。冷却水的温度是影响空气温度的主要因素,但是冷却器或冷却水系统的散热效果不佳影响空气温度,却是由于保养者的工作不到位造成的。因此,加强好员工训练。流量计的选用、安装有严格的要求,否则流量计会出现极大的误差,或许因此,绝大部分的压缩空气系统都没有设置流量计,只有靠操作人员的经验来判断用气量或空压机的出风量,其结果可想而知。其实即使流量计不十分精确,但是仍然可以用比较法来帮助记录。
 
  压力表、温度表、压力传送器、温度传送器或压力开关、温度开关等监控配件需要定期检查,一旦发现偏差即应校正或更新,只有如此,监控配件才能发挥其应有的作用。
 
  5、能源回收/废热利用的可行性方案
 
  热量是空气在压缩过程中所衍生的副产品,这些热量必须依赖冷却系统扩散出去,空气的出口温度由压缩段数的多少和进气温度而定,其温度大约在80~200℃之间,除了少数行业需要高热空气外,绝大部分的压缩空气系统都要经过后冷却器的降温处理,换言之,压缩空气所产生的热能往往因为回收的困难及回收量不同而被忽略了,这就造成了资源的浪费。现就资源的再利用,列举几个可行性方案如下。
 
  方案一:在空压机出口与后冷却器之间的管路中增设一组低水流量的热交换器,可以获得一部分的回收热作为温水系统的热源,供应洗涤、沐浴等用途,可以说是相当理想的。(视空压机的出口温度与温水温度差来设计热回收系统)。
 
  方案二:如有室内游泳池的设置,不妨结合池水与冷却水系统来规划温游泳池,这也是一种热能的再利用。
 
  方案三:在使用大量液态氮或其它液态气体的工厂中,液态气体在使用前必须经过蒸发处理。
 
  结论
 
  在世界能源匮乏的今天,如何选择空压机并达到节能效果,将变得极为重要。本文通过对空气压缩机的选择进行分析比较,以及列举的节能措施,将会对用户节省投资、降低成本、提高效益起到重要作用。