空壓機能耗大，一方面是空壓機性能較差、另一方面，空壓機節(jié)能 科學規(guī)劃也是重中之重！

一、引言

我們先來給大家介紹一下壓縮空氣使用現(xiàn)狀：當前，我國在氣動系統(tǒng)上每年耗電量高達2000億度以上。我國企業(yè)在氣動技術使用中存在效率偏低、浪費嚴重、節(jié)能意識淡薄等問題。超過90%的氣動系統(tǒng)都有20%以上節(jié)能的空間。

?

那么我們?yōu)槭裁匆?jié)能呢？1）運營成本降低——省錢！直接裝入口袋的凈利潤；2）國家法律法規(guī)的執(zhí)行——守法！3）環(huán)境保護的責任——保衛(wèi)地球！降低能耗，減少二氧化碳排放量。

?

二、壓縮空氣的成本計算

壓縮空氣的成本主要是電費成本，下面有個大體的估算公式：

?

?

以某品牌250kW，額定輸出40m?的空壓機為例：

?

?

?

一般工廠壓縮空氣的綜合成本在0.1元/m?(ANR)以上。空壓機輸出壓力與運行電費是有一定關系的，對于螺桿式、活塞式空壓機而言，通常降低0.1MPa輸出壓力，可以使空壓機的用電量節(jié)省7～10%。如下圖表1所示：

?

例：功率250kW的螺桿式空壓機為例，輸出壓力降低0.2MPa，年工作300天，每天24小時，節(jié)省按照8%計算，電費0.7元/kWh。可節(jié)約250kW?24小時?300天?0.7元/kWh?8%?2=20.16萬元/年。

?

氣動系統(tǒng)的節(jié)能，要從壓縮氣體的產(chǎn)生，傳輸和使用三個環(huán)節(jié)入手。如下圖表2所示。

?

按照用最少投資，獲取最大效果的原則，排序為：①現(xiàn)場用氣的合理性②壓縮空氣管理③空壓機優(yōu)化。那么我們就按照這個順序，來逐一學習一下。

?

三、空壓機節(jié)能 現(xiàn)場用氣的合理性

?

首先我們來說一下，一般使用壓縮氣體的場合，普遍存在的幾種現(xiàn)象：1）泄漏 2）吹氣 3）壓力損失 4）低壓化 5）間歇控制。

?

1、泄漏：一般指工業(yè)中不應該流出或漏出的物質(zhì)或流體，流出或漏出機械設備以外，造成損失，稱之為泄漏。

?

?

上圖表3展示的是泄漏處的孔徑大小與泄漏量的一個對應數(shù)據(jù)關系，這些數(shù)據(jù)依據(jù)的是這個公式來計算的Q=83?d2?(P+0.1013)L/min(ANR)。這個公式是一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)的估算，另外還有一些精確的測量泄漏量的儀器可以使用。如下圖表4所示

?

工廠漏氣案例參考:? 某大型工廠發(fā)現(xiàn)276處泄漏點，泄漏量：18.2m?/min，年損失=18.2*60分鐘*16小時*250天*0.07元/m?=30.6萬元。

?

造成泄漏的原因主要有兩方面：一是由于機械加工的結果，機械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷和形狀及尺寸偏差，因此，在機械零件連接處不可避免的會產(chǎn)生間隙；二是密封兩側(cè)存在壓力差，工作介質(zhì)就會通過間隙而泄漏。消除或減少任一因素都可以阻止或減少泄漏。就一般設備而言，減小或消除間隙是阻止泄漏的主要途徑。

?

2、吹氣：是指的一種動作，泛指將管路內(nèi)的氣體排放到外接。吹氣的主要功能有：1）除塵、除水、干燥、降溫；2）分離；3）吹出；4）貼附，噴涂。

吹氣存在問題1：噴嘴末端的壓力損失高。壓力損失大導致供氣壓力高，供氣壓力高導致耗氣量大，耗氣量大導致耗能多。

?

吹氣問題1改善對策：

?

1）通過加裝噴嘴，減小下游有效截面積，降低流量，提高噴出的氣體壓力。其原理類似于我們用嘴去吹氣，張大嘴去吹氣和收攏嘴去吹氣的差異。一般常見的噴嘴接頭如圖表6所示。

?

圖表6所示的數(shù)據(jù)是，在工件距離不變，噴出壓力不變的前提下，通過更改終端噴嘴的口徑，對應出來的氣體流量需求。

?

2）通過用低壓損元件，增大上游有效截面積。圖表7所示是SMC新老兩款閥的對比。

?

?

圖表8是某集團生產(chǎn)用氣槍，節(jié)能改善的一個案例，通過表中的數(shù)據(jù)可以直觀的看出耗氣量明顯降低，間接的表征出來供給壓力有所降低。下表數(shù)據(jù)的計算，按照吹氣時間1分鐘吹一次，每次20秒，工作時間按8小時/天?300天/年得出。

?

吹氣存在問題2：吹氣供給壓力選擇不當。不是說供給的氣壓越高越好，吹擊力和噴嘴的直徑和距離相關的，如圖表9所示。

?

?

問題2改善建議：按照功能需求合理供壓。

?

吹氣存在問題3：無工件時仍然吹氣。大多工廠都不太在意吹氣的休息問題，沒有工件時是需要休息的，哪怕是僅僅1秒兩秒，但是日積月累就多了。圖表10是幾種常見的應用場合。

?

問題3改善建議：使用合適的機械閥、電控閥、氣控閥，使得無工件時停止耗氣。

?

上面是針對單獨問題逐條進行的分析，下面我們再舉一個例子，把吹氣這種應用的合理性再明確一下。

?

日常生活中我們會經(jīng)常喝到啤酒，大家知道在啤酒的生產(chǎn)過程中，有一個環(huán)節(jié)叫做“啤酒瓶蓋吹凈”嗎？這個環(huán)節(jié)就是啤酒灌裝完并壓裝蓋子后的一個工序，一般用來吹去灰塵和液滴。比較老的啤酒廠會直接在硬鋼管子上打孔進行氣吹清理，這樣無需要減壓閥，無需要通斷閥，直接成本投入較小。耗氣量為14.2m3/min，年運行費用約27萬元。

?

結合上面提到的和吹氣相關的幾點改善措施，我們采取的的改善措施為1）追加噴嘴、噴嘴口徑合理化，提高沖擊壓力；2）追加減壓閥，調(diào)低供給壓力；3）追加2通閥，無工件時停止吹氣；最終配置為雙噴嘴側(cè)吹+直吹，按照正確順序加裝減壓閥、通斷控制閥。耗氣量為1.1m3/min。年運行費用：2.2萬元。

?

?

3、壓力損失：顧名思義就是氣體壓力沒有被用于有益的工作，而是無端的損失浪費了。導致壓力損失的主要兩個原因為：1）主管路管徑小導致的壓力損失；2）過濾器濾芯阻塞導致壓力損失。

圖表13示意的是同樣的供氣流量，同樣的壓損，對應的不一樣的傳輸管路直徑。所以建議大家在選用設計管路之前要先計算一下比較好。

?

壓縮空氣過濾器濾芯會隨著使用時間增長而慢慢堵塞，導致進出口側(cè)壓力差增大。空壓機需要更多工作來彌補此部分壓力損失，花掉更多的電費。濾芯更換的投入產(chǎn)出比: 以AF30系列（流量1000L/min）為例：壓力損失0.1MPa時導致的損失超千元。?AF30的濾芯標準價幾十元。

?

改善對策：壓損超過0.1MPa更換濾芯或大型過濾器每年更換濾芯、小型過濾器2年更換濾芯。有些老板一聽說每年要更換配件，總感覺自己在一直的花錢，不停的投入，從內(nèi)心里就比較抵觸。那么我們來算一個賬：以AF30系列（流量1000L/min）為例：?壓力損失0.1MPa時導致的損失超千元，更換一個AF30的濾芯的標準價才幾十元。現(xiàn)在SMC也推出了帶有帶濾芯堵塞指示的過濾器和帶差壓指示計的過濾器，方便我們選用。

?

4、低壓化：是指的起源的輸出端和主管路要采用低壓傳輸?shù)脑瓌t。這個概念和大家常規(guī)意識的，高壓輸出可以抵消壓降的思路是完全相反的。反過來大家細數(shù)一下，其實在我們整個氣路中需要達到高壓的位置并不是很多，大多低壓就可以滿足。所以，我們可以使用整體低壓，局部增加的策略來滿足不同位置的要求（如圖表14所示）。僅少量位置需要高壓，可以降低空壓機輸出的壓力，有效降低空壓機運行電費。

以功率250kW空壓機為例，輸出壓力降低0.2MPa，可節(jié)約：250kWx24小時x300天x0.7元/kWhx8%x2=20.16萬元/年。

另外，減壓閥的穩(wěn)壓功能也同樣不可忽視。同樣流量下，穩(wěn)壓特性越好，對上游壓力的需求越低。

?

5、間歇控制的意思是指：氣路系統(tǒng)該休息的時候就得讓它休息。這個概念和吹氣的現(xiàn)場的問題2——無工件時仍然吹氣所表達的意思有些相近。另一方面間歇控制還闡述一個停止的概念，引申為截止，阻斷氣路的氣體的傳輸。例如我們的管路是有部分泄露點的，要么即使處理掉泄露的位置，要么設備停機時直接截止氣路，同樣也可以起到節(jié)約能源的作用。還有些時候，由于手動氣源開關，位置偏僻，容易被忽略且操作不便。這樣我們就可以引進一種可與電源開關聯(lián)動的截止閥產(chǎn)品。

?

在常規(guī)的氣路中耗氣量最大的，要數(shù)真空元件了，真空發(fā)生器在工作時是持續(xù)耗氣的。下面我們就以某工廠的一套真空裝置為例，說明一下采用間歇控制前后的差異，以及給客戶帶來的直接收益。這里主要引入的為雙級噴嘴技術，可以提高真空效率。需要真空時才給真空發(fā)生器供氣,真空壓力達到時便自動停止。使得氣體的吸入量增加50%，空氣的消耗量削減了30%。

?

圖表15數(shù)據(jù)是按照1）每天工作24小時，每年工作300天計；2）壓縮空氣的電費成本約合0.1元/m2來計算的。

綜合圖表15數(shù)據(jù)得出測試結論：1）改善后每個發(fā)生器每年節(jié)省成本2.328.2，壓縮空氣運行成本消減88%.2）由于ZK2是間歇供氣，改善后現(xiàn)場噪音明顯減少。3）由于ZK2自帶破壞閥，改善后吸盤釋放工作時，更容易與工作脫機。

?

四、結語

文章說了這么多可能有些人還是比較模糊，想要知道自己的氣路實際存在怎么問題？有什么對策？節(jié)能的空間有多大？投入規(guī)模大小？那么，我們最后再用一個圖表16來給大家說明一下，希望對大家能夠有所幫助。