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空壓機節能第一步:正確的能效檢測

時間:2020-05-06 08:50:47來源:紫氣壓縮機作者: 胡譯鑫點擊數:
  現在越來越來多的用戶都對空壓機的能效不斷提高重視,這也是我們國內企業邁向精益化生產方向的重要表現之一?! ≡诖诵蝿菹?,有些供應商為了證明自己的產品(空壓機),采取各

  現在越來越來多的用戶都對空壓機的能效不斷提高重視,這也是我們國內企業邁向精益化生產方向的重要表現之一。

  在此形勢下,有些供應商為了證明自己的產品(空壓機),采取各種方法讓用戶了解其高能效。這原本是一件好事情。但若是采用的方法不正確,則將產生嚴重偏離事實的情況,對用戶與市場造成困擾。例如,目前市場上有采用對空氣壓縮機主機進行進氣流量測試驗證其能效的方法,這就是嚴重偏離事實的方法之一。

空壓機節能第一步:正確的能效檢測

  眾所周知,氣體是一個多變狀態,氣體是可壓縮的,當氣體受到壓縮時,氣體所產生的壓力和溫度都將隨之發生變化,所以衡量一個氣體體積必須規定它的狀態(氣體的溫度、壓力)。對于容積式壓縮機規定其流量是由自由排氣量來表示的。國際通行的專業術語為”FAD” ,也就是Free Air Delivery,翻譯成中文為自由排氣量。根據ISO或者中國國家標準,為將空氣壓縮機的排氣流量換算成整機進氣狀態下的空氣體積流量。這個進氣狀態指的是進氣時的環境壓力、溫度、相對濕度。需要指出的是進氣狀態下的排氣流量不能等于進氣流量。

  為什么說測量進氣流量不能代表空氣壓縮機的自由排氣流量(容積式空壓機的額定流量)呢?

  主要有以下幾個原因:

  1因為壓縮機在運行時,壓縮機從吸氣到排氣,首先環境空氣需要進入壓縮機整機機箱內部,然后進入進氣過濾器,然后通過進氣過濾器后進入進氣閥,再進入壓縮腔體。對于噴油螺桿式壓縮機來說,還需要經過油氣分離桶、冷卻器和氣水分離器最終通過壓縮機的出口輸送到下游。在這個過程中常常存在各種泄露與損失以及壓力變化等造成的損失。所以實證研究發現主機的進氣流量與整機的自由排氣量存在較大的偏差,少則3~5% 以上的差異;

  2當我們的空壓機在正常的生產時,空壓機的機箱面板都是裝好的,進氣過濾器都在壓縮機內部。設計不佳的空壓機機箱內部的溫度與外部的溫度有可能相差達到20℃ 以上。然而當我們采用市場上常見的進氣流量測試時,首先是將壓縮機的面板打開,然后將進氣過濾器拆下將測量儀器安裝上去測量。這里將會存在兩個問題,一個是測量時的溫度與實際運行的溫度完全不一樣了,估計會低到20℃ 的差異。另外一個問題是在主機之前測量的過濾器損失也沒有考慮,這一點也偏離實際的運行工況。20℃的差異對于容積式壓縮機來說相差7%以上的差異,再加上過濾器的損失差異,可想而知。這個差異是非常之大的。

  3當前市場上常見的在進氣口測量的方法,大多數采用的是熱質式流量計。其測量的是其進口管中的一個點的流速進行換算的。對于不可壓縮流體或者密度較大的流體,這個問題倒不是很大。但是對于空氣,特別是低壓(環境空氣,進氣口)來說,空氣的密度非常低,空氣的粘度系數非常高。在其制作的進氣軟管管道內的直徑范圍內的流速變化大,流態不穩定。而且由于進氣口位置的原因,通常其儀器安裝也無法滿足儀器的基本的技術要求(通常要求直管段達到管徑的15倍以上)。由此可見,這里的誤差是非常大的。測量數據的可靠性低,誤差較大。

  因此,由以上的原因可以看出,通過對螺桿式空壓機進氣口測量流量的方法并不能反映空壓機的真實流量。也正是因為以上多方面的原因,這種方法通常也不能作為空壓機參數的測量方法。

  那么,對于我們用戶來說,怎樣才是正確的呢?首先當然是按照標準的測試方法,例如按照國家標準GBT3853《容積式壓縮機驗收試驗》,或者是國際標準ISO1217《Displacement compressors -Acceptance tests》要求的相關測量標準進行相關的測量。但是這些測量都是更適合于在實驗室進行,在現場做這樣的測試非常困難,成本較高。因此,很少這樣操作。

  那比較適用可操作的方法是怎樣的呢?

  測量位置首先,測量的位置必須正確,測量的位置必須在壓縮機之后。根據各種流量計的要求及特性,當前市場比較容易操作的流量計為超聲波流量和便攜插入式熱質式流量計,安裝和拆卸都比較方便。流量計屬于精密監測儀器,對于測量環境有比較高的要求,例如對于含有液態水壓縮空氣都是十分敏感的,在長時間測量過程中,精度都會下降甚至會出現錯誤值。所以在使用流量計進行流量測量時,建議將流量計安裝在冷干機或者吸干機這些干燥機之后,保證沒有液態水的情況下進行測量;另外還需要嚴格按照流量的技術要求進行安裝與選擇對應測量范圍的流量計,以此來保障測量精度的準確性與持續性。當然無論選用何種流量計,都需要定期進行標定和校驗,在使用過程中也要嚴格按照各自流量計的使用要求來進行,這里就不在贅述了。嚴格的按照相關工程技術要求進行,才有可能獲得相對準確的數據。

  功率測試其次,還有功率測試。功率測試需要測量整機的電源進線處的功率值。這個數據與三項電壓、電流和實時的功率因素相關的,因此,建議采用專用的功率儀進行在線測量而不是電流測量。

  那通過這種類似的方法對流量與功率測試后,獲得的認為為高效率的數據就一定代表我們用戶將來的壓縮空氣成本一定會低嗎?答案也是并不一定。因為這僅僅代表空壓機在某一個狀態的單一參數而已。然而作為我們用戶最終用氣的成本還受到很多其它因素的影響,例如壓縮機的排氣溫度如何(影響干燥機的能耗成本與測量基準的參考性)?壓縮機的調節能力如何?壓力的穩定性又是如何?然后工廠的用氣常常都是波動的,工作日與非工作日的用氣,用餐時的換班,用氣設備的切換等等。當用氣發生變換時,壓縮機的性能差異非常之大。工頻機會產生加卸載,變頻機會產生調節,壓縮機的能耗也隨之發生變化。因此,實際連續供氣的性能將會與空壓機的單一性能有非常大的差異,差異達到10~40%不等。然而單機的差異常常達到10%的差異就已經非常大了。所以,我們若是忽視整個系統的能效差異而僅僅依靠單機的能效來判斷,這無異于緣木求魚。因此,基于此,為了更好的評定我們用戶的壓縮空氣的成本與效率,則需要評估整個供氣系統的能效差異?;诖?,2018年在中國通用機械協會壓縮機協會的主導下,由合肥通用所協和阿特拉斯·科普柯共同起草的T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》團體標準剛好為這一目標指明了方向。為客戶節能降耗、精益生產提供了有效參考。

  敲黑板

  綜上所述,唯有評估整個壓縮空氣站的能效才是廣大壓縮空氣(空壓機等)用戶評估壓縮空氣成本的真正方向。


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