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空气压缩机节能技巧与实例探究

    【压缩机网】节能一直是压缩机科技的主课题,空气压缩机是应用量大面广的工业产品,其节能必然为人们所关注。压缩机工作者无不敢怠慢节能之工作,千方百计地设计各种节能空气压缩机,使现有的空气压缩机更节能。在这些空气压缩机中不乏创新之作,为达节能目的,除了要精通压缩机有关理论和技术,更少不了一些技巧。这些技巧能有效推进空气压缩机的节能工作。一些技巧与实例具有打破常规的作用和示范效力。
  空气压缩机的节能工作可分为正常工况和变工况。
 
  1 变频器控制
  当今人们认为变工况压缩机最有效节能的措施,就是用变频器控制压缩机,使之在所需负荷变化时,能随之调节压缩机、空调、风机、水等的转速,达到调节流量和压力,节省冗余的流量和压力。用变频器控制压缩机,达到节能已经成为绝大多数压缩机人的共识。
  除了采用变频器外,尚有很多使压缩机有效节能的措施。
 
  2 合适的压缩比和合适的排气压力是空压机节能的又一技术关键
  合适的压缩比属于正常工况节能措施。
  容积式空压机合适的排气压力是由合适的压缩比和空压机后方管道的压力决定的。合适的压缩比是节能与否的关键。
  螺杆压缩机合适的内压缩比更是螺杆空压机节能的关键。
  现在,大中小型活塞空压机(除特殊用途的微型空压机)外基本已被螺杆空压机,离心空压机和涡旋空压机替代。
  由于历史原因、生产技术原因和销售与生产衔接等原因,致使大量的螺杆空压机内压缩比不合适,造成螺杆空压机实际节能效果不理想,导致很大的浪费。
  当然,有能力的螺杆空压机公司在物联网时代,会从销售确定的空压机编号到必要的参数(包括内压缩比)与压缩机公司的生产编号衔接,以编号和参数为依据进行设计。
  设计出真正合适的压缩比等参数,输入到生产系统,按订货编号由加工中心生产转子和机体,并进行配套件的选用到整机集成,最大满足高性能要求。再经智能试验,到包装发货,服务和反馈。这样才能保证该公司以这种方式销售的螺杆压缩机达到真正的节能高效。
  作者在《压缩机》杂志2013第11期发表有一篇文章,论述了有关螺杆压缩机的内压缩比,题目是“单螺杆空压机的示功图解析”,对内螺杆压缩机的压缩比有过较详细的论述,该文的结论是: 通过几种类型的示功图可以较为明显的看出:
  1、螺杆压缩机内压缩比偏大或偏小,都要多耗功。一般的单螺杆空压机内压缩比与名义压缩比相差应以不大于15%为度,由于内压缩比的偏差而多耗的功可控制在1%以内;若欲求更加节能的压缩机,内压缩比与名义压缩比偏差还可以控制的更小一些。
  2、螺杆压缩机因内压缩比偏大或偏小多耗的功除示功图上可显示的部分外,还有因排气口尺寸变大(内压缩比偏小)和泄漏压力变大(内压缩比偏大)产生的附加泄漏。
  3、螺杆空压机的进气节流调节气量结构在调节工况平均多耗功30%左右,调节工况最有效的节能措施是电动机变频调节。为了提高变频调节的稳定性,最好采用伺服油量调节或变频油,使单位容积压缩空气的喷油量保持稳定。
  4、一般的中压螺杆单级内压缩比应以不超过14为好,特殊用途的压缩机例外。两级压缩的单螺杆排气压力不超过10MPa。若进一步提高星轮片的强度和耐磨,两级压缩的单螺杆压缩机排气压力有望达到19.6MPa。
  5、单螺杆压缩机泄漏通道比双螺杆压缩机多,泄漏量的控制方法也比较多,用多种方法研究泄漏规律,有益于减小泄漏。
  6、排气过程面积占示功图面积的48%左右,不仅仅压缩过程影响压缩机能效,所有能增大排气功耗的现象和因素也都会使压缩机能效下降。
 
  3 解决大马拉小车现象
  这是一个老生常谈的问题,但是能在空气压缩机领域把这个命题做的有成效也会收到不错的效益。活塞式空气压缩机的排气压力形成和螺杆空压机的排气压力形成不同,如何在满足用户用气的条件下尽量节能,也有不同的方法和做法。
  (1)适应低压空压机的需求
  当玻璃制瓶业开始发展时,因为没有其它的空气压缩机可用,玻璃制瓶厂普遍使用4L-20/8型空气压缩机,由于玻璃制瓶厂的机械手需用3.2bzr的压缩空气,吹瓶需用2.18bar左右的压缩空气,出现了空气压缩机配套电动机严重的大马拉小车现象。潍坊生建为了适应玻璃厂行列机需要低压空压机的需求,开发了4LA/28/4单级空气压缩机,当时得到用户的好评,有些玻璃厂纷纷把原来的两级压缩4L-20/8改造成为4LA/28/4单级空气压缩机。同样的电机和改造后空气压缩机比较,理论上每分钟可以多压缩8立方米空气,确实节能。
  后来,玻璃厂觉得4LA-/8/4单级空气压缩机存在压力偏低,排气温度太高等缺点不太满意。期待有更适合玻璃厂的低压空气压缩机。此时潍坊生建机械厂逢油田用3ZB水力活塞泵、高压泵面临停产,4LA-28/4单级空气压缩机销路不畅,更急需有更适合玻璃厂的低压空气压缩机出现。作者经过分析对比计算,认为一个更节能更适合玻璃厂的的低压空气压缩机可以较好满足用户需求。在4L-20/8空气压缩机的电动机额定功率不变的情况下,由8极电动机改为6极电动机,使空气压缩机主轴转速从420rpm升至533rpm。空气压缩机额定排气压力由8bar降为4.5bar,一级排气压力由1.8rar降为1.4bar,这种空压机型号定为4LA1-30/4.5。与4LA-28/4比较,电动机功率不变,气量增加2立方米,额定排气压力增加0.5barG,排气温度降到100℃以下,运动部件受力下降30%。气寿命虽有所下降,但可以调整气阀运动规律和采用优质弹簧可以得到解决。其利大于弊,得到玻璃厂的认可。
  1985年作者在4LA1-30/4.5空气压缩机的基础上,通过强化4L空气压缩机基础件;采用低合金钢锻钢曲轴,球墨铁铁十字头,并强化机身;设计合适的一级气缸、活塞部件和气阀部件;强化中间冷却器。推出4LD-40/4.5低压空气压缩机配185千瓦电动机。一级排气压力由1.9rar降为1.4bar,最高排气压力为4.5bar,把原来20立方米/分钟改造成为40立方米/分钟低压空气压缩机。由于性价比高,一时引得不少大中型玻璃厂订货。
  (2)低压空压机配小电机的起动技巧
  1983年,淄博一个公社企业生产轻质碳酸钙,他们想买气量20立方米/分钟,排气压力1.2bar的空气压缩机。因为当时市面上没有这种空气压缩机,他们希望这种空气压缩机电机越小越好,以适应当时变压器偏小的情况。作者通过计算给他们配置了单级双缸的3L空气压缩机配套40千瓦鼠笼电动机,降低了电动机和变压器购置费、增容费以及电网的无功损耗,用户非常满意。
  空气压缩机做好后,在该化工厂安装并待使用,作者单位派服务人员去帮助用户开车。服务人员反应说,该空气压缩机开不起来。服务人员三次都无法启动该空气压缩机,单位怀疑作者配用电机偏小,导致空气压缩机无法启动。
  用40电机是为小企业提高功率因数而省电,没有问题。单位领导让作者去开车,原服务人员也跟着看。
  作者到现场,要看看他们怎么开车。让他们按正常程序启动空气压缩机,在启动过程中,电动机出现转速上升1秒左右后就下降,出现停机——这么做是开不起来。
  待电动机冷却后,作者再次启动空气压缩机,在电动机刚起动出现转速上升时,作者顺手把减荷阀开一小缝,空气压缩机一下就继续加速,启动起来了,他们觉得很奇怪!
  作者告诉用户和服务人员:活塞空气压缩机启动时,减荷阀按一般规定是要关闭,但此时空气压缩机低压缸会出现真空状态,起动扭矩很大,往往出现启动困难现象。作者的操作瞬时减小了起动扭矩,所以空气压缩机启动就不费事。
  以前,很多用户的活塞空压机经常出现启动困难情况,服务人员和车间试车人员跟作者学会了这种操作,再也不为空气压缩机难启动而发愁了。
 
  4 压缩机曲轴箱的呼吸器
  往复压缩机和往复泵的曲轴箱都有一个带油空气的压力脉动,为了防止窜油,设置了呼吸器。但由于一般的呼吸器性能不理想,导致转速高到一定程度时,曲轴箱就会往外窜油,导致润滑油流失,并污染机器外表和环境。压缩机工作者几乎没有什么有效的好办法。
  事情可以追溯到1971年,作者在新建的昌乐化肥厂开车,有一台铜液泵曲轴箱窜油比较厉害,在开车调试当中,一位技师随便拿了一片塑料网,塞到呼吸器中,当时就不喷油了。作者把此事记住了,并琢磨研究其作用原理和完善其结构进而成功设计出了高效呼吸器。
  作者设计了一个长度为直径1倍半的圆柱形具有球底的细铜丝网,上部用锡焊上一个宽约5毫米的垫片,把这个滤网置于呼吸器外壳中止口上,再旋上钻有多个径向通气孔的呼吸器盖。特制的滤网过滤经过呼吸器的油气流,只允许空气流出,油雾在此汇聚成油滴淌下到曲轴箱,不会往外窜油。
  目前,作者还没有见到业内有比此呼吸器功能更好,性价比更高的呼吸器。在活塞空压机上成功取代从机身(曲轴箱)的呼吸管,杜绝了减荷阀关闭时,曲轴箱向上窜油的现象,降低了润滑油油耗损。在大型活塞压缩机和高压柱塞泵上,别人也按照作者的首创,修改了呼吸器,使这些设备免除了漏油的尴尬局面。
 

来源:本站原创

标签: 空气压缩机实例节能  

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