如何使您的空气压缩机更高效

上次更新时间:2020年6月10日上午10:06

高效空气压缩机

如何使您的空气压缩机更高效

压缩空气是在许多行业中使用最广泛的能源之一,大约70%的制造商使用压缩空气系统。

压缩空气可能是制造工厂最昂贵的能源之一,通常比其他设备消耗更多的能源。一马力的压缩空气需要八马力的电力。许多空气压缩机的运行效率低至10%,因此通常还有很大的改进空间。幸运的是,中小型工业设施中有50%的压缩空气系统具有低成本节能的机会。

压缩空气制造商

什么影响空气压缩机的能效?这些因素包括类型,型号,尺寸,电机额定功率,系统设计,控制机制,用途和维护时间表。空气压缩效率低下的主要原因是由于压缩空气温度升高以及系统许多运动部件引起的摩擦而产生的热量损失。

关于空气压缩机的效率,重要的是要检查整个系统,其中不仅包括空气压缩机本身,还包括供应管线,空气储罐,空气干燥器,接收器和后冷却器。通过对压缩空气系统进行正确的调整,可以节省大量的能源和金钱。

通过以下方法提高系统的效率:

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改善进气质量

空气压缩系统的三个组件会影响性能:

  1. 温度。 进气的温度决定了空气的密度。冷空气需要较少的能量进行压缩。
  2. 组成。 干净的进气确保压缩空气可以更平稳地通过系统。肮脏的空气中会积聚污染物,这些污染物会造成磨损,并降低存储容量。湿度会影响空气压缩机
  3. 湿度。 水分会积聚在系统内部,从而导致部件生锈,从而对空气压缩系统有害。这可能会导致磨损,泄漏,降低存储容量。干燥的空气不太可能损坏您的空气压缩系统和使用时进行工作的工具。

匹配空气压缩机控件

空气压缩机控制使压缩机输出与压缩机系统的需求相匹配,该压缩机系统可以由单个压缩机或多个压缩机组成。这种控制对于空气压缩机系统的效率和高性能至关重要。

压缩空气系统旨在维持一定的压力范围,并输送随最终用户需求而变化的空气量。当压力达到一定水平时,控制系统会降低压缩机的输出。另一方面,如果压力下降,则压缩机输出增加。

最精确的控制系统可以保持较低的平均压力,而不会低于系统要求。低于系统要求可能会导致设备运行不正常。这就是为什么将系统控件与存储容量相匹配如此重要的原因。

以下控件可以帮助提高单台压缩机的效率:

  • 启动/停止控件根据压力打开和关闭压缩机。
  • 加载和卸载功能可卸载压缩机以释放压力。
  • 调节控制可满足流量需求,而多步控制则允许压缩机在部分负载条件下运行。
  • 双控制/自动双控制允许选择启动/停止或加载/卸载。
  • 可变排量可以在两个或多个部分负载条件下运行。
  • 变速驱动器不断调整驱动电动机的速度,以满足可变需求的要求。
  • 具有多台压缩机的系统使用系统主控制器来协调优化压缩空气所需的所有功能。
  • 当复杂性超出本地和网络控件的能力时,系统主控件可以协调压缩空气系统。这样的控件可以监视系统组件,还可以监视数据以增强维护功能。
  • 压力/流量控制器存储高压空气,以后可用于满足需求波动。

一个设计良好的系统应使用以下各项:需求控制,存储,压缩机控制,良好的信号位置和整体控制策略。这种系统的主要目的是在保持稳定压力的同时以最低的稳定压力输送压缩空气。

对于多台压缩机,顺序控制可以通过运行压缩机来满足系统负载来满足需求,并在不需要时使其离线。网络控件还有助于管理整个系统的负载。

改善系统设计

有五种方法可以改善空气压缩机系统的设计。

  1. 理顺道路。狭窄的输送管路或这些输送管路中的急剧弯曲会导致系统中的摩擦力增加和压力下降,这意味着到达使用点的压力会降低。一个没有那么多弯曲和回路的更好设计应该使用相同的能量产生更多的压力。
  2. 需要时节省能源。储罐或接收器可以缓冲短期需求变化并减少开/关周期。当需求最高时,储罐还可以防止系统压力降至最低压力要求以下。压力下降可能会导致系统压力升高,从而导致气压浪费。储罐的尺寸取决于压缩机的功率。例如,一台50马力的空气压缩机需要一个50加仑的储气罐。
  3. 冷却进气。由于压缩冷空气所需的能量少于压缩暖空气所需的能量,因此可以通过将压缩机进气口移至外部阴影区域来减少压缩所需的能量。例如,将温度降低20华氏度可将运营成本降低近3.8%。
  4. 使用几台小型压缩机。超大型空气压缩机效率极低,因为它们在部分负载下运行时每单位消耗更多的能量。这种系统可能会受益于许多带有顺序控制功能的小型压缩机的使用,从而仅通过关闭某些压缩机就可以关闭系统的某些部分。热回收单元
  5. 回收废热。废热可用于空间加热的沸腾水和热水。设计合理的热回收装置可以回收空气压缩中所用电能的50-90%。
  6. 定位在需求量高的区域附近。通过将空气接收器放置在需求量较高的源头附近,可以通过减少整体压缩机容量来更轻松地满足需求。

考虑压缩空气的需求

  1. 检查负载曲线。 正确设计的压缩空气系统应考虑负载曲线。如果空气需求变化很大,那么在部分负载下,系统将需要高效运行。当需求波动较大时,多台压缩机将提供更经济的能源使用。
  2. 最大限度地减少人工需求。人工需求是当使用比应用程序所需的压力更高的压力时,非规范使用所需的多余空气量。如果应用程序要求50 psi且接收90 psi,则系统会产生未使用的空气。最终使用的压力调节器可以最大程度地减少人工需求。
  3. 确定所需的正确压力。要求的压力水平必须考虑过滤器,管道,分离器和干燥器的系统损失。提高排放压力将增加对泄漏等非管制用途的需求。换句话说,压力增加将导致效率降低。例如,集管压力增加2 psi,由于消耗了未调节的空气,将使能源消耗增加多达1%。为了节省能源,您应该考虑如何在降低系统压力的同时实现高性能。
  4. 检查适当的供求。确认空气压缩机的体积不大,无法供最终使用。考虑所有最终用途,量化每种应用所需的空气量。对整个压缩空气系统的总体评估应有助于调查分配系统是否存在问题,并最大程度地减少对空气的不当使用。
  5. 使用框图和压力曲线。框图将有助于识别空气压缩系统中的所有组件。压力曲线显示了系统中的压降,应提供反馈以调节控制。要完成压力曲线,您需要测量压缩机的进气口,空气/润滑油分离器之间的压差以及多级压缩机的级间压力。通过数据记录系统压力和气流,您可以确定系统中断,间歇性负载,系统更改和一般状况。压力和气流的变化可以通过系统控制进行管理,以最大程度地减少对生产的影响。
  6. 使用压缩空气存储。存储可以通过减少衰减率和压力下降量来控制需求高峰期间的需求事件。它还可以通过在必要时关闭压缩机来保护关键操作免受系统中其他事件的影响。

减少压降

压缩空气通过分配系统时会发生压降。压降过大可能会导致性能下降和能耗增加。压缩机信号上游的压降导致最终用户的工作压力降低。这需要更高的压力才能满足压缩机控制设置。在增加容量或增加系统压力之前,请确保减少系统中的压降。压缩空气设备应在最低有效工作压力下运行,以取得最佳效果。

以下是减少压降的方法:

  • 保持正确的系统设计。压降过高的最常见原因是分配集管和生产设备之间的管道尺寸不足。如果您根据预期的平均压缩空气需求选择管道而不考虑最大流量,则会发生这种情况。
  • 维护空气过滤和干燥设备,以减少水分。
  • 确保过滤器没有灰尘,灰尘会限制空气流动并导致压力下降。及时维护和更换滤芯对于降低压降至关重要。
  • 选择压力降尽可能低的分离器,干燥器,过滤器和后冷却器。过滤器,软管和压力调节器的典型压差为7磅/平方英寸差(psid)。
  • 选择调压器,软管,润滑器和连接件,以最低的压差提供最佳性能。
  • 缩短空气通过压缩空气系统的距离。

许多工具可以在每平方英寸表压(psig)小于或等于80磅的空气供应下有效运行。通过降低空气压缩机的排气压力,可以降低泄漏率,提高容量并节省资金。但是,要降低工作压力,可能需要修改压力调节器,过滤器和存储尺寸。请记住,如果系统压力低于最低要求,则设备可能不再正常运行。

减少压降可使系统在较低压力下更有效地运行。对于使用大量压缩空气的机械,在较低压力水平下操作设备可以节省大量能源。为了在较低的压力水平上保持适当的功能,可能需要诸如较大的气缸之类的组件,但节省的能量应超过附加设备的成本。

保养压缩机

空气压缩系统维护不当会导致能源和金钱浪费。因此,不断检查系统是否泄漏,过早磨损和污染物的积累非常重要。

固定泄漏在空气压缩机

  1. 修复泄漏。废空气是造成空气压缩系统能量损失的主要原因,浪费了多达20%至30%的压缩机输出。即便是很小的泄漏也可能造成巨大的损失,如果不及时纠正,随着时间的推移会泄漏大量的空气。请记住,空气的损失与泄漏的大小和系统中的供应压力成正比。

泄漏不仅浪费能源,而且还会导致系统压力下降,从而使气动工具效率降低。这种压力不足意味着设备将运行更长的时间才能获得相同的结果。增加的运行时间还意味着额外的维护,甚至停机时间。

检测并修复泄漏可将能量损失减少到压缩机输出的不到10%。压缩空气系统中的任何地方都可以发现泄漏,但是大多数泄漏发生在压力调节器,冷凝水疏水阀和截止阀,分离器,管接头,螺纹密封剂,接头,软管,管子和配件中。

要估算压缩空气系统中的泄漏,请进行测量,这些测量将确定压缩机加载和卸载所需的时间。由于泄漏引起的压降,空气泄漏将使压缩机循环开关。使用以下形式计算总泄漏的百分比:泄漏率(%)= [(以分钟为单位的加载时间x 100)/(以分钟为单位的加载时间+以分钟为单位的卸载时间)]。在维护良好的系统中,该百分比应小于10%。维护不良的系统将泄漏20%或更多。

  • 泄漏检测。超声波检测器通过识别嘶嘶声,提供了定位泄漏的最佳机会。超声波检测器具有速度,准确性,易用性,多功能性以及在设备运行时进行测试的优势。

如果您没有超声波检漏仪,则可以用油漆刷蘸肥皂水到可能出现问题的地方。

  • 泄漏修复。一旦发现泄漏,则只需拧紧连接即可对其进行修复。但是,可能还需要更换接头,管段,软管,接头,疏水阀,配件和排水管。确保为其配备合适的螺纹密封剂。

在可以修复泄漏之前,可以通过降低压缩空气系统中的压力来减少泄漏。将系统总管压力稳定在最低范围,以最大程度降低泄漏率。

  • 预防。适当的泄漏预防程序可以帮助识别和解决将来的泄漏。它还将有助于维护高效,稳定且具有成本效益的空气压缩系统。通过执行以下操作,防泄漏程序可能会有所帮助:
    • 确定漏气的成本。这将作为确定维修效果的基准。
    • 识别泄漏。 尽管超声波检漏仪是最有效的,但手持式仪表也可以帮助识别泄漏。
    • 记录泄漏。 记录泄漏的大小,位置,类型和估计成本,以便您可以跟踪泄漏发生的位置和方式。
    • 优先处理较大的泄漏。
    • 调整控件以最大程度地利用能源。
    • 文件维修。 此类文档可以指示可能引起重复出现问题的设备。
    • 定期审查。 定期检查将有助于保持系统效率。
  1. 更换过滤器。过滤器用于确保洁净的空气到达最终用户。灰尘,污垢和油脂会堵塞过滤器,导致系统气压下降。如果不清洁过滤器,则压降可能需要更多的能量才能维持相同的压力。另外,请确保使用低压降,长寿命的过滤器,并根据最大流量选择尺寸的过滤器。
  2. 保养。确保已制定维护压缩空气系统的程序,并已对员工进行了相应的培训。这样可以使系统在未来几年内高效运行。

幸运的是,有许多方法可以提高压缩空气系统的效率。只要进行适当的维护,您的系统就没有理由无法提供节省成本的高性能。

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