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石材厂空压机的节能方法与途径

引言

空压机作为基础工业装备,在冶金、机械、矿山、电力、建材、粮食、轻纺等几乎所有的工业行业都有广泛的应用。具统计,空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机等)耗电量的巧%。空压机能量损失主要有空压机本身的机械损失、压缩空气的浪费损失、空压机空负荷运转损失、压缩空气的流动损失及其他损失。目前,我国石材企业大部分空压机的能量利用率很低,主要由于设计制造技术落后、运行管理水平低、控制方式不当等原因造成。一些石材企业节能意识不强,控制方法还很陈旧,当空压机输出压力大于一定值时,或者自动打开泄载阀,使异步电动机空转,严重浪费能源;或者停机,电动机频繁的启动、停止,影响电机的使用寿命,且空压机工频启动电流大,对电网冲击大,电机轴承磨损大,设备维护量大。因此,如何采取有效的措施,降低空压机运行所消耗的能源,对于提高石材企业的经济效益十分重要。

1加强节能运行管理

1.1选用节能电机

空压机电机功率一般较大,它的效率对空压机的节能影响较大,为了节能应优先选用高效电机,且必须减小所选电机的浮装容量,杜绝“大马拉小车”的不良现象,使电机负载率始终保持在os%以上。Y、Yx系列异步电机效率比老的oJ系列电机效率高,通常普通电机的损耗为输人功率的6%一25%,平均损耗折算后为13%,Y系列异步电机比OJ系列电机的效率高出.05%,而YX电机的平均效率比Y电机又高出3%。为了降低铜、铁损耗,电机宜采用损耗低、导磁性较好的磁性材料,同时,还要改进设计结构及制造工艺来降低杂散损耗。除了上述原则外,选型时还需考虑以下几点因素:(l)因转子效率的差异,鼠笼型电机较绕线型电机宜优先选择;(2)因功率因数的差异,高速电机较低速电机宜优先选择;(3)因电压等级差异,当负载较大时,高压电机较低压电机宜优先选择。

1.2提高传动效率

空压机的电机与压缩机之间多采用V带(三角胶带)传动,它具有结构简单、传动平稳可靠等特点。但往往需要采用多根胶带并联,这样,并联传递功率的各根胶带之间往往由于带轮槽的加工误差阵带轮更换或维修后较为严重少,或者新旧胶带混用而造成胶带松紧不一,数根胶带中只有一根或几根负载,大大降低了空压机的传动效率,多耗费了电能。同时,负载的皮带因严重超载运行,使用寿命大大降低。因此,为了提高V带的传动效率,应选择加工精度高、质量好的带轮和胶带,更换皮带时要做到一次全部更换,如果发现皮带存在松紧不一现象应立即调换,避免出现皮带的不均匀负载现象;提高安装水平,调整好中心距,保证带传动所必须的包角和张紧力。但不论如何,传统的空压机的传动方式V(带传动或齿轮传动)在传递效率上有较大的损失。若采用转子与电机同轴式结构,则可彻底排除机械传动方式产生的能量损失因素,不仅可以实现增加风量运行,而且在全范围内都可以进行转速控制。

1.3降低摩擦功耗

空压机内部的活塞与缸套之间为滑动间隙配合,其间隙的大小及其润滑情况直接影响空压机效率的发挥。间隙过大会造成漏气损耗,甚至无法工作;间隙过小,活塞与缸套之间难以形成有效的润滑油膜,活塞往复运动的摩擦阻力增大,摩擦损耗加剧,导致空压机运行能耗的增大。因此,只有在合适的间隙条件下,才能形成有效的油膜,保持良好的润滑,从而减少摩擦损耗。保证空压机内部形成良好润滑的途径主要有:严格控制活塞与缸套之间的间隙,通过精心安装调试,及时更换磨损的活塞环实现;确保油液清洁、粘度合适;确保油液循环迅速、油池容积能够满足散热的需要;尽量采用低粘度润滑性能较好的润滑油,以降低摩擦功耗;定期对空压机进行维护保养,以发挥机器的最佳性能;注意随季节变换更换不同牌号的润滑油。

1.4减少压力损失和泄漏

空压机的气路系统由滤风器、气缸、吸排气阀、活塞组件、冷却器、密封装置和贮气罐等组成。外界大气经过清洁和压缩后通过输气管路到达使用设备,这一过程存在较大的节能潜力。如果活塞与缸套内壁密封不严(间隙过大)、吸排气阀年久失修(或修理不当)等都会造成严重漏气,直接减少了空压机的排气量,使其效率下降。输气管路中压缩空气的泄漏也是造成气路系统能耗增大的重要原因。管路系统的能耗损失主要表现在沿程管路损失和漏气压力损失。减少压力损失和泄漏需做到:(l)设计和安装时,在满足工艺需要的情况下尽可能减少系统气路的流动阻力,以减少管路及附件(冷却器,油水分离器,阀门,弯头,管路变径等)的压强损失。如吸气管路要直、短,尽量少装弯头和阀门,减少管道沿程损失和局部压力损失。(2)采用大管径,低流速送气方式。(3)尽可能减少设备内外泄漏和余隙容积。外泄漏空气直接漏人大气或漏人一级进气管路,直接降低了排气量;内泄漏气体由高压级漏人低压级或级间管道,造成了气体重复压缩,增加了功率消耗,并影响排气压力和温度。(4)选用安全高效的气动元件。吸排气阀对空压机节能影响较大,吸排气阀要求开闭迅速,阻力小,密封性能好,其漏气系数应达到.095以上。选用新型空气过滤器减少压力损失,如ND片、硅硼酸盐微细纤维被复聚四氟乙烯(折叠式滤芯)绝对过滤器。(5)精心安装施工和管理。严格按照各零件的安装顺序、技术数据进行安装,使进排气阀、活塞环和填料函等处的内外泄漏减小到最低限度,降低能耗,提高设备工作效率。

定期检测管路漏风情况,确保输气管路安全可靠运行。

2无功补偿节能

空压机电动机常为异步电动,异步电动机属感性负载,功率因数较低,且随负载的不同而变化,额定负载时功率因数较高,轻载时功率因数较低,一般在.02一.085之间,能量损耗大。异步电动机的无功补偿,是指在保证电动机正常工作的前提下,通过补偿提高用电线路的功率因数,减少供电线路和变压器的能量损耗。

可见,在负荷功率尸和电压U不变的情况下,电流I与功率因数成反比,若输送同样的功率,则配电线路电阻的焦耳热损失与电流的平方成正比。因此,功率损耗与功率因数的平方成反比,即功率因数越小,功率损耗越大。所以,在配电线路上用提高功率因数的办法来降低电耗,效果十分显著。由于电机正常运行时所吸收的有功功率和无功功率都是通过配电线路输送的,为减少配电线路的无功损耗,在受电端加装电力电容器来改善功率因数是行之有效的办法。电容器间电机线圈M感性N相并联,电感吸收能量时,电容器释放能量,而电感放出能量时,电容器吸收能量。这样,作为感性负荷的电机所吸收的无功功率,可以由电容器所输出的无功功率得到补偿。无功补偿的节电原理如图2所示。图2中Q为电感性负荷从电源吸收的无功功率,伽为设置无功补偿装置后的补偿无功功率,则电源输送的无功功率减少为切Qt=Q一Qe,功率因数由。os甲提高到cos沪.,视在功率由S减少到st。无功补偿以低压中型电机为主要对象,特别是经常处于连续运行的空压机电机,而且电机极数越多,越能体现无功补偿的经济性。

3变频调速节能

3.1空压机传统的控制方式

空气压缩机气量的供求关系主要表现为排气压力的变化,当排气量正好满足生产用气量要求时,储气压力保持不变。在生产中由于用风量不均衡,空压机供风量一般大于实际用风量,为保持储气压力不变,就必须要采用调节方式。目前,压缩机的能量调节方式有:压缩机间歇控制运行、吸气调节、气缸卸载、热气旁通能量调节、分挡变速调节输气量、无级变速调节。其中,采用压缩机间歇运行或空载运行来调节能量最为常见。空压机间歇运行会带来压缩机频繁起停,增大电能损耗,引起电网波动增大,同时也会影响设备寿命;而空载运行其用电量仍为满负载的30%一印%,这部分电能被白白浪费掉,空气压缩机的空载启动电流是额定电流的5一7倍,对电网及其他用电设备冲击较大,同时使空气压缩机的使用寿命也会缩短。还存在许多不可避免的缺点:(1)截断进气后末级压力比增加。末级若为双作用气缸,由于一端气体推力消失,活塞力会急剧增加,特别是对排气压力较高的压缩机,活塞力将远远超过设计值;(2)调节过程中,排气温度会急剧升高,使设备容易损坏,增加维修费用;(3)真空度能使曲轴箱中的油雾沿活塞杆或活塞窜向气缸,增加耗油量。

3.2变频调速节能控制

变频调速主要通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量,从而达到控制管路的压力,调节空压机的能量,具有明显的节能效果。它能在一定范围内连续进行能量调节,满足空压机轻载时的运行需要,使制风量与实际用风量相匹配。

4结束语

高压空压机

是石材企业电力消耗较大的设备之一,它具有配用动力大,运行时间长,耗电量多,冷却用水量大等特点。因此,如何有效地节约能源,降低空压机运行成本,成为石材企业当务之急。影响空压机能耗的因素较多,包括设备及附件结构形式、运行管理手段、控制方式等,只有全面分析、综合考虑,采取各项配套的措施,才能确保其节能、安全、可靠运行。其中,空压机的调节方式与节能关系密切,采用变频调速技术对空压机进行运行调节是比较先进和比较有效的节能降耗手段,它能产生显著的节能效果,极大地提高经济效益和社会效益,具有相当广阔的应用前景,值得石材企业参考和借鉴。