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壓縮空氣系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力
昆山遠(yuǎn)方機(jī)電設(shè)備有限公司 2016/2/16 15:32:00
為此，2007年底，北京航空航天大學(xué)和SMC國(guó)有限公司進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，針對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)，成立了全國(guó)首個(gè)節(jié)能環(huán)保中心，深入研究壓縮空氣系統(tǒng)合理化技術(shù)，面向全國(guó)氣動(dòng)用戶快速推進(jìn)和普及氣動(dòng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。該中心對(duì)國(guó)內(nèi)一家外資企業(yè)實(shí)施了全面的節(jié)能改造，使工廠每單位產(chǎn)量壓縮機(jī)耗電量減少34.5%，壓縮機(jī)從原來(lái)的10.5臺(tái)滿負(fù)荷運(yùn)行變?yōu)?.5臺(tái)滿負(fù)荷運(yùn)行，3臺(tái)壓縮機(jī)完全停機(jī)。
這說(shuō)明壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能成效顯著。如能在我國(guó)廣泛開展氣動(dòng)節(jié)能活動(dòng)、普及氣動(dòng)節(jié)能技術(shù)，每年可為國(guó)家節(jié)電600億kW-h，折合金額360億元，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益見表1.該中心正在針對(duì)我國(guó)汽車、紡織、sr.m丨及休B口：i4h內(nèi)正解機(jī)的r作狀況及K-耗電量變化：T理0序i神厭空氣的姐度、空氣凈化設(shè)備1作狀er乍供給符路的壓力走勢(shì)1符網(wǎng)分布、苑教分紀(jì)EI各牛產(chǎn)設(shè)備實(shí)際供給力和實(shí)所滯0宵網(wǎng)！童、再設(shè)備內(nèi)部里，各個(gè)泄用在地：0，斑尺十及數(shù)慨m力，耗氣T作時(shí)間糸0工；I的使用情況t玟備內(nèi)元件非丁。作時(shí)的供氣悄況：，壓縮機(jī)的T.作方式是否合理，是古需要增to變鐸范圍，ISS機(jī)氣化設(shè)備是古處TiH常r作狀態(tài)，右供給貨路的而董楚內(nèi)合理，打無(wú)壓損過(guò)大時(shí)節(jié)點(diǎn)，可否降低丨產(chǎn)設(shè)備供給壓力，可7f降低S縮機(jī)供給fK力，氣動(dòng)宵M罔定MSfL多少，車閬中評(píng)路及設(shè)備內(nèi)刪點(diǎn)所在，3缸的使用r.5d是合理，可濟(jì)加入）丨胞路，氣動(dòng)TA的使用t況是M理，設(shè)備內(nèi)言r.作供H能杏停出，對(duì)策制定符合三大V能萬(wàn)向：⑴優(yōu)化機(jī)運(yùn)行t（2）阱低壓力：ft對(duì)象實(shí)施頗f按實(shí)fS：U- 1按災(zāi)施效果：人小實(shí)施側(cè)重二個(gè)壞節(jié)中的：大對(duì)象：地厲，刪。
?。?）不增加產(chǎn)品的不良豐B -壓縮機(jī)冷化設(shè)茶的日常點(diǎn)價(jià)生產(chǎn)設(shè)備r作及不t作時(shí)的符理：ty力輸這設(shè)備中耗氣置的監(jiān)測(cè)；罔2呢縮空氣系統(tǒng)節(jié)能實(shí)施流程表1國(guó)內(nèi)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能案例效果No壓縮機(jī)型號(hào)額定壓力/MPa額定功率/ kW額定氣量/估計(jì)平均為供氣量以上種種問題，表明當(dāng)前壓縮空氣系統(tǒng)的使用中用氣浪費(fèi)比較嚴(yán)重。所以，只需對(duì)其開展詳細(xì)調(diào)查，明確問題所在，采取合理有效的節(jié)能措施，就可取得30%甚至更高的節(jié)能效果。
系統(tǒng)節(jié)能在我國(guó)大有所為當(dāng)前，我國(guó)氣動(dòng)用戶在氣動(dòng)技術(shù)使用中存在效率偏低、浪費(fèi)嚴(yán)重、欲實(shí)施節(jié)能也無(wú)從下手和缺乏經(jīng)驗(yàn)等問題。在壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的研究和實(shí)施上，日本走在世界的前列。
根據(jù)2002年日本流體動(dòng)力工業(yè)會(huì)的調(diào)查，日本各企業(yè)實(shí)施節(jié)能后，氣動(dòng)能耗減少了10%~30%.其中，日本SMC公司在日本給100家以上企業(yè)做了氣動(dòng)節(jié)能提案，最多減少60%，電子半導(dǎo)體、機(jī)械加工等制造行業(yè)的大中型企業(yè)，以降低空氣壓縮機(jī)能耗為目的，結(jié)合各個(gè)行業(yè)特點(diǎn)研究切實(shí)可行的節(jié)能技術(shù)，制定一整套行之有效、易于實(shí)施、投資回收期小于1年的節(jié)能實(shí)施流程，將節(jié)能措施行業(yè)化、系統(tǒng)化、具體化、可操作化、可視化并進(jìn)而規(guī)范化。
壓縮空氣系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力蔡茂林北京航空航天大學(xué)SMC節(jié)能環(huán)保中心，北京100191我國(guó)壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的前景。
一、前言盟的16.8%、日本的10.3%，節(jié)能空間巨大。2005年底“十當(dāng)前，我國(guó)It標(biāo)準(zhǔn)煤生產(chǎn)的GDP只有美國(guó)的28.6%、歐一五”規(guī)劃中我國(guó)首次明確確定節(jié)能目標(biāo)：“十一五”期墊老化龜裂嚴(yán)重，見（a為龜裂的膠墊）。
故障檢修：更換彈性橡膠墊圈后開機(jī)，觀察機(jī)組運(yùn)行情況，竄軸故障消失。再次檢測(cè)機(jī)組波形，所測(cè)數(shù)據(jù)均恢復(fù)正常，為機(jī)組正常后的時(shí)域波形及頻譜圖。
從實(shí)例中可以看出，綜合應(yīng)用各種故障診斷方法，可準(zhǔn)確地找出旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障的真正原因，對(duì)設(shè)備檢修工作不僅有指導(dǎo)作用，還可以提高維修效率、效果，甚至起到?jīng)Q定檢修成敗的作用。
間，萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗從1.22t標(biāo)準(zhǔn)煤下降到0.98t，平均年節(jié)能目標(biāo)為4.4%.但2006年僅完成1.23%，2007年完成3.27%，剩下3年的節(jié)能壓力非常巨大。2008年4月，全面修改的新節(jié)約能源法正式實(shí)施，將節(jié)約資源定為我國(guó)的基本國(guó)策?？梢哉f(shuō)，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入個(gè)全面推進(jìn)節(jié)能減排工作的局面。
以此為背景，在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)工廠總耗電量10%~ 20%，有些工廠甚至高達(dá)35%的壓縮空氣系統(tǒng)在我國(guó)將不可避免地會(huì)成為節(jié)能工作的對(duì)象。壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能在我國(guó)正成為一個(gè)亟需研究的重要課題。壓縮空氣系統(tǒng)能耗的96%為工業(yè)壓縮機(jī)的耗電。我國(guó)工業(yè)壓縮機(jī)的耗電量2006年1800億kW.h，2007年高達(dá)2000億kW.h，約占全國(guó)總耗電量的6%.而GDP為我國(guó)1.6倍的日本的工業(yè)壓縮機(jī)耗電量?jī)H為400億kWh.這說(shuō)明我國(guó)在調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還需大力提高壓縮空氣系統(tǒng)的能源利用效率。
二、壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的技術(shù)路線壓縮空氣的使用能耗E可用氣動(dòng)功率的積分表示。
P壓縮空氣絕對(duì)壓力；Qa――換算到大氣狀態(tài)下的體積流量；t時(shí)間。
因此，如所示，在壓縮空氣使用中，減少壓力、流氣能耗。例c>.fc如，如能將壓從0.7MPa降低以節(jié)約壓縮機(jī)用電至少5.8%.具體到壓縮空氣系統(tǒng)中三大環(huán)節(jié)，可按所示的流程，采取如下的節(jié)能措施。
壓縮空氣的產(chǎn)生：壓縮機(jī)的合理配置與運(yùn)行，供給壓力的降壓及運(yùn)行模式優(yōu)化，壓縮機(jī)與空氣凈化設(shè)備狀態(tài)的曰常管理等。
壓縮空氣的傳送：泄漏的日常點(diǎn)檢與最小化，接頭處的壓損改進(jìn)，管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)配置的合理化，耗氣量分配的監(jiān)測(cè)與曰常管理等。
壓縮空氣的使用：氣力輸送中壓力及流量的合理化，機(jī)器非工作時(shí)供氣的停止，分壓供氣，氣缸驅(qū)動(dòng)回路及驅(qū)機(jī)械工程公動(dòng)速度的改進(jìn)，測(cè)量管路的最短化等。
三、當(dāng)前我國(guó)企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)使用中存在的主要問題在當(dāng)前我國(guó)氣動(dòng)用戶的壓縮空氣系統(tǒng)中，能源浪費(fèi)主要表現(xiàn)為泄漏偏大、壓縮機(jī)配置及運(yùn)行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、氣槍嘖嘴低效、設(shè)備用氣存在浪費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)工人用氣成本意識(shí)淡薄等。
在泄漏問題上，工廠中的泄漏量通常占供氣量的10%~ 30%，而管理不善的工廠甚至可能高達(dá)50%.有時(shí)一個(gè)汽車組裝車間的泄漏點(diǎn)就有2萬(wàn)個(gè)，其中，泄漏量的90%以上來(lái)自設(shè)備使用中的零部件老化或破損。而尤為嚴(yán)重的是，現(xiàn)場(chǎng)管理人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)地低估了泄漏造成的損失。比如，汽車點(diǎn)焊工位的一個(gè)焊渣在氣管上導(dǎo)致的一個(gè)直徑1mm的小孔每年導(dǎo)致的損失高達(dá)約3525kW"h電能。當(dāng)前國(guó)內(nèi)一些企業(yè)開始利用ECOSO系列泄漏檢測(cè)儀及泄漏點(diǎn)掃描槍查漏堵漏，并已取得一些成效。另外，為有效地管理現(xiàn)場(chǎng)泄漏，安裝管道流量計(jì)量管理系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)車間進(jìn)行計(jì)量考核也是一個(gè)重要的選擇。
壓縮機(jī)的合理配置及合理運(yùn)行對(duì)節(jié)省用電非常重要。
通常，為使輸出壓力波動(dòng)小，很多壓縮機(jī)采用吸氣閥調(diào)節(jié)方式。這種方式在沒有供氣的情況下也仍需消耗70%額定功率的電力，浪費(fèi)較嚴(yán)重。為此，導(dǎo)入變頻控制、采用ECOSO壓縮機(jī)群專家控制系統(tǒng)等措施對(duì)節(jié)省電力十分奏效。
而這些在工廠的實(shí)際操作中基本都被忽略，保證壓力成為大多數(shù)工廠對(duì)壓縮機(jī)管理的唯一要求。
由于管道壓力損失不確定，設(shè)備啟動(dòng)存在流量高峰等原因，壓縮機(jī)的供氣壓力有時(shí)比現(xiàn)場(chǎng)要求壓力高出0.2~ 0.3MPa，浪費(fèi)嚴(yán)重。有時(shí)也會(huì)為了少數(shù)幾臺(tái)壓力要求高的設(shè)備，而整個(gè)調(diào)高供氣的壓力，這在能源使用配置上極其不合理。
氣槍在制造加工的精修、機(jī)加工等工藝現(xiàn)場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達(dá)到總供氣量的50%.通常，氣槍在使用過(guò)程中存在供氣管道過(guò)長(zhǎng)、供給壓力過(guò)高、用直管銅管做嘖嘴等問題。另外，現(xiàn)場(chǎng)人員很容易為了追求大沖擊力而擅自擴(kuò)大嘖嘴嘖口、提高供給壓力，從而造成很大的用氣浪費(fèi)。
另外，在氣動(dòng)設(shè)備中存在用氣不合理的現(xiàn)象也比較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測(cè)、真空發(fā)生器給氣等存在不工作也不間斷供氣現(xiàn)象。尤其是化學(xué)藥液槽等用于攪拌目的的用氣、輪胎制造中的定型充氣等，從0.7MPa的高壓減至0.1~0.2MPa使用的現(xiàn)象非常普遍，浪費(fèi)嚴(yán)重。從工藝上把握設(shè)備的實(shí)際需要壓力和最低耗氣量是使設(shè)備耗氣合理化的前提。由于設(shè)備用氣不合理導(dǎo)致的浪費(fèi)公機(jī)械工程bookmark4總計(jì)節(jié)省金額折合人民幣1.5億元。這些技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)在我國(guó)的消化、普及、再創(chuàng)新將成為我國(guó)氣動(dòng)節(jié)能工作的當(dāng)務(wù)之急。