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谈:无油空压机节能潜力概述

时间:2018-08-13 17:14

来源:德耐尔无油空压机网

作者:德耐尔小德

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无油空压机节能潜力概述

干式无油空压机作为干式运行气动工具的动力源,是某些应用领域的理想选择。虽然与喷油空压机相比,其能效利用率较低,但随着技术的不断发展和进步,其能源利用率也得到了有效提升。

首先,需要重申并强调本文所讲的干式空压机的概念,并不是指生产干燥无油的干式压缩空气的设备,而是指压缩机的工作阶段,即“空气压缩过程”是一个干式的压缩过程。也就是说,空压机的气缸内是没有冷却介质的。因此,采用干式运行的空压机,用户无法绕开净化压缩空气所需的后续工作。在特定的使用情况下,干式运行的空气压缩机是理想的压缩空气生产设备,借助于技术的进步可以明显降低其能源消耗

针对特定应用进行再处理

由于空压机气缸内役有任何冷却介质,因此,进入到空压机中的物质更终都将被排出。换言之,若不对压缩空气进行后续处理,那么从干式运行的空压机中排出的压缩空气与其吸入的空气质量是一样的。如果空压机吸入的空气中已经含有很多的油、水、固体颗粒或其它影响空气质量的物质,那么这些物质都仍将存在于空压机生产的压缩空气中,因为空压机仅仅只是对吸入的压缩空气进行了压缩,而没有进行任何其它功能性的处理。

但在食品饮料等生产加工需要洁净的环境和工具的应用中,其生产过程中使用的压缩空气必须进行干燥和过滤等工序的处理,使压缩空气达到工ISO 8573标准规定的1:4:1质量等级的要求。而为了使压缩空气能够始终符合工ISO 8573 标准,用户必须保证压缩空气后续处理工序的正常进行。

改善压缩空气质量

若需要的压缩空气露点温度为 3 ℃ ,即相当于 4 级质量等级的压缩空气时需要使用冷冻式干燥器来实现这一露点温度的要求。而且当需要质量更高的压缩空气时,仅靠一台冷干机不足以满足其要求了。日前,为了帮助用户更便捷的生产 3 级质量的压缩空气,市场上出现了一种被称之为 IHOC 的新装置,是一个集成在干式运行螺杆式空气压缩机的旋转式干燥机。即使在恶劣的生产环境中,这一装置也能够可靠而稳定地生产出更低露点达-40 ℃ 的压缩空气,并且同时还可以实现能源节约。

如生产设备要求的压缩空气质量为 2 级甚至更高,则需要额外加装吸附设备。另外,吸附设备也适用于清除压缩空气中的颗粒物和油。若要达到工 ISO 质量标准规定的1级压缩空气质量,只能通过使用后续的颗粒过滤器和活性炭吸附装置来清除压缩空气中更细小的颗粒物和残余油雾了。

干式运行的空压机还有一个弊端:由于其在进行空气压缩时,没有任何冷却手段,因此其压缩缸内温度很高。当空气压缩比达到l:4时,压缩缸的温度很快能升高到 240℃ 。也就是说,其一级压缩只能把空气压缩到0.35MPa ,这远不能达到生产的使用要求,因此往往有必要进行二级压缩,使压缩空气的压力达到0.8~1MPa 。

正是这一特点导致了干式运行的空压机消耗的能源明显高于其它类型的压缩机。近年来,借助于不断发展的空压机技术以及持续进步的空压机零部件技术,在 2012 年,干式运行空压机的输出能力有了显著提升。空气压缩机的核心部件被替换为新型的坚固耐用的两级螺杆(见图 1 )。涂层材料由寿命更长且更耐磨蚀的涂层材料代替了会降低压缩机比功率的特氟龙涂层,即使长年使用也不会出现可见的磨损痕迹。

从提升能源利用率的角度来看,现代化的压缩机控制技术在压缩空气生产过程中起到了关键性作用。其不仅减少了压缩机本身在基本负荷和峰值负荷时的开关损耗,还减少了压缩机空载运行的能源消耗。今天,这一控制模式已经被预设在控制空气压缩系统的计算机中了,可以根据压缩机的工作需求单独激活。例如,可以通过 Quadro mode对正常运行和空载运行进行监控,减少空载运行的时间。

Dynamik则相反,不论是在基本负载还是在峰值负载工况下,它都能对压缩机电动机的温度和可能过高的开关次数进行监控,使空压机的负载率高达90%以上,几乎在无空载运行工况下工作。而这一模式的更初设想仅仅是保护压缩机电动机不要过于频繁的启动和停止。

转速调节实现节能25%

干式运行的螺杆式空气压缩机也可以配合变频器进行转速调节,与配置恒速电动机的空压机相比,变频器调速空压机至少可以节约25%的能源。

保证干式运行空压机安全可靠运行的其它措施还有现代化的支承技术和新结构的进气阀。新型进气阀采用液压调节技术,提高了进气阀的开关性能,代替了维护保养费用很高的膜片式进气阀技术(见图 2、3 )。

空压机的压缩空气脉动阻尼器也有了改进和创新。用脉动缓冲器取代文丘里管,几乎将压缩空气的损失降到了更低,从而明显提高了空气压缩机的功率输出。另外,新型的冷却介质也提高了空压机的性能,这不仅包括配置了星型热交换器的水冷式空压机(见图4)

同时也涵盖了风冷型的设备。

空气压缩机的优化和改进仅仅是提高压缩空气生产时能源利用率任务中的一部分。一些次要因素和进一步性能改进也是非常重要的因素,如热能的回收再利用(见图5)

文章开始时就提到在压缩空气过程中会产生大量的热能,利用现代化的热能回收技术能够把这些热能回收起来供其它应用场合使用,从而降低压缩空气生产过程中的能源消耗。

热能回收提高肩能源利用效率

通过热能回收再利用和现代化的技术,可以明显提高干式运行空压机的能源利用效率。这种空压机所需的较高的能源消耗也会因热能回收得到补偿。根据空气压缩机每年的使用时间和热能回收利用的情况,可以回收空压机寿命周期成本的65%一 90%,因为空气压缩机几乎将所有的能源都转换为热能了。

现代化的技术为干式运行的空气压缩机提供了很多提升能源利用率的可能性和空间。在空压机节能的道路上,我们必须谨记:不能只盯着空压机某个单独的零部件进行节能考察和制造,相反,要把压缩空气设备作为一个整体的系统进行优化设计和改进。


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