佛山永磁變頻空壓機(jī)淺談肉類行業(yè)的節(jié)能方法與途徑

目前,我國肉類企業(yè)大部分空壓機(jī)的能量利用率很低,主要由于設(shè)計(jì)制造技術(shù)落后、運(yùn)行管理水平低、控制方式不當(dāng)?shù)仍蛟斐伞Ｒ恍┤忸惼髽I(yè)節(jié)能意識(shí)不強(qiáng),控制方法還很陳舊,當(dāng)空壓機(jī)輸出壓力大于一定值時(shí),或者自動(dòng)打開泄載閥,使異步電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn),嚴(yán)重浪費(fèi)能源;或者停機(jī),電動(dòng)機(jī)頻繁的啟動(dòng)、停止,影響電機(jī)的使用壽命,且空壓機(jī)工頻啟動(dòng)電流大,對(duì)電網(wǎng)沖擊大,電機(jī)軸承磨損大,設(shè)備維護(hù)量大。

因此,如何采取有效的措施,降低空壓機(jī)運(yùn)行所消耗的能源,對(duì)于提高肉類企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益十分重要。

 

1　加強(qiáng)節(jié)能運(yùn)行管理

1.1　選用節(jié)能電機(jī)

空壓機(jī)電機(jī)功率一般較大,它的效率對(duì)空壓機(jī)的節(jié)能影響較大,為了節(jié)能應(yīng)優(yōu)先選用高效電機(jī),且必須減小所選電機(jī)的浮裝容量,杜絕“大馬拉小車”的不良現(xiàn)象,使電機(jī)負(fù)載率始終保持在80%以上。Ｙ、ＹＸ系列異步電機(jī)效率比老的ＪＯ系列電機(jī)效率高,通常普通電機(jī)的損耗為輸入功率的6%～25%,平均損耗折算后為13%,Ｙ系列異步電機(jī)比ＪＯ系列電機(jī)的效率高出0.5%,而ＹＸ電機(jī)的平均效率比Ｙ電機(jī)又高出3%。為了降低銅、鐵損耗,電機(jī)宜采用損耗低、導(dǎo)磁性較好的磁性材料,同時(shí),還要改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及制造工藝來降低雜散損耗。除了上述原則外,選型時(shí)還需考慮以下幾點(diǎn)因素:(1)因轉(zhuǎn)子效率的差異,鼠籠型電機(jī)較繞線型電機(jī)宜優(yōu)先選擇;(2)因功率因數(shù)的差異,高速電機(jī)較低速電機(jī)宜優(yōu)先選擇;(3)因電壓等級(jí)差異,當(dāng)負(fù)載較大時(shí),高壓電機(jī)較低壓電機(jī)宜優(yōu)先選擇。

1.2　提高傳動(dòng)效率

空壓機(jī)的電機(jī)與壓縮機(jī)之間多采用Ｖ帶(三角膠帶)傳動(dòng),它具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)可靠等特點(diǎn)。但往往需要采用多根膠帶并聯(lián),這樣,并聯(lián)傳遞功率的各根膠帶之間往往由于帶輪槽的加工誤差(在帶輪更換或維修后較為嚴(yán)重),或者新舊膠帶混用而造成膠帶松緊不一,數(shù)根膠帶中只有一根或幾根負(fù)載,大大降低了空壓機(jī)的傳動(dòng)效率,多耗費(fèi)了電能。同時(shí),負(fù)載的皮帶因嚴(yán)重超載運(yùn)行,使用壽命大大降低。因此,為了提高Ｖ帶的傳動(dòng)效率,應(yīng)選擇加工精度高、質(zhì)量好的帶輪和膠帶,更換皮帶時(shí)要做到一次全部更換,如果發(fā)現(xiàn)皮帶存在松緊不一現(xiàn)象應(yīng)立即調(diào)換,避免出現(xiàn)皮帶的不均勻負(fù)載現(xiàn)象;提高安裝水平,調(diào)整好中心距,保證帶傳動(dòng)所必須的包角和張緊力。但無論如何,傳統(tǒng)的空壓機(jī)的傳動(dòng)方式(Ｖ帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng))在傳遞效率上有較大的損失。若采用轉(zhuǎn)子與電機(jī)同軸式結(jié)構(gòu),則可徹底排除機(jī)械傳動(dòng)方式產(chǎn)生的能量損失因素,不僅可以實(shí)現(xiàn)增加風(fēng)量運(yùn)行,而且在全范圍內(nèi)都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。

1.3　降低摩擦功耗

空壓機(jī)內(nèi)部的活塞與缸套之間為滑動(dòng)間隙配合,其間隙的大小及其潤滑情況直接影響空壓機(jī)效率的發(fā)揮。間隙過大會(huì)造成漏氣損耗,甚至無法工作;間隙過小,活塞與缸套之間難以形成有效的潤滑油膜,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力增大,摩擦損耗加劇,導(dǎo)致空壓機(jī)運(yùn)行能耗的增大。因此,只有在合適的間隙條件下,才能形成有效的油膜,保持良好的潤滑,從而減少摩擦損耗。保證空壓機(jī)內(nèi)部形成良好潤滑的途徑主要有:嚴(yán)格控制活塞與缸套之間的間隙,通過精心安裝調(diào)試,及時(shí)更換磨損的活塞環(huán)實(shí)現(xiàn);確保油液清潔、粘度合適;確保油液循環(huán)迅速、油池容積能夠滿足散熱的需要;盡量采用低粘度潤滑性能較好的潤滑油,以降低摩擦功耗;定期對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),以發(fā)揮機(jī)器的最佳性能;注意隨季節(jié)變換更換不同牌號(hào)的潤滑油。 

1.4　減少壓力損失和泄漏

空壓機(jī)的氣路系統(tǒng)由濾風(fēng)器、氣缸、吸排氣閥、活塞組件、冷卻器、密封裝置和貯氣罐等組成。外界大氣經(jīng)過清潔和壓縮后通過輸氣管路到達(dá)使用設(shè)備,這一過程存在較大的節(jié)能潛力。如果活塞與缸套內(nèi)壁密封不嚴(yán)(間隙過大)、吸排氣閥年久失修(或修理不當(dāng))等都會(huì)造成嚴(yán)重漏氣,直接減少了空壓機(jī)的排氣量,使其效率下降。輸氣管路中壓縮空氣的泄漏也是造成氣路系統(tǒng)能耗增大的重要原因。管路系統(tǒng)的能耗損失主要表現(xiàn)在沿程管路損失和漏氣壓力損失。減少壓力損失和泄漏需做到。(1)設(shè)計(jì)和安裝時(shí),在滿足工藝需要的情況下盡可能減少系統(tǒng)氣路的流動(dòng)阻力,以減少管路及附件(冷卻器,油水分離器,閥門,彎頭,管路變徑等)的壓強(qiáng)損失。如吸氣管路要直、短,盡量少裝彎頭和閥門,減少管道沿程損失和局部壓力損失。(2)采用大管徑,低流速送氣方式。(3)盡可能減少設(shè)備內(nèi)外泄漏和余隙容積。外泄漏空氣直接漏入大氣或漏入一級(jí)進(jìn)氣管路,直接降低了排氣量。內(nèi)泄漏氣體由高壓級(jí)漏入低壓級(jí)或級(jí)間管道,造成了氣體重復(fù)壓縮,增加了功率消耗,并影響排氣壓力和溫度。(4)選用安全高效的氣動(dòng)元件。吸排氣閥對(duì)空壓機(jī)節(jié)能影響較大,吸排氣閥要求開閉迅速,阻力小,密封性能好,其漏氣系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.95以上。選用新型空氣過濾器減少壓力損失,如ＮＤ片、硅硼酸鹽微細(xì)纖維被復(fù)聚四氟乙烯(折疊式濾芯)絕對(duì)過濾器。(5)精心安裝施工和管理。嚴(yán)格按照各零件的安裝順序、技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝,使進(jìn)排氣閥、活塞環(huán)和填料函等處的內(nèi)外泄漏減小到最低限度,降低能耗,提高設(shè)備工作效率。定期檢測管路漏風(fēng)情況,確保輸氣管路安全可靠運(yùn)行。

1.5　提高冷卻器的交換熱性能

空壓機(jī)內(nèi)的氣體的壓縮過程有等溫壓縮、絕熱壓縮和多變壓縮三種。在相同的初壓和終壓條件下,等溫壓縮消耗的循環(huán)功最少。但實(shí)際的壓縮過程為多變壓縮,空壓機(jī)的冷卻效果越好,越接近等溫過程,則循環(huán)功越少。為了提高冷卻效率,在空壓機(jī)的冷卻水系統(tǒng)中,一般設(shè)有中間冷卻器和后冷卻器,以保證各級(jí)壓縮空氣的吸入溫度基本一致。因此,提高中間冷卻器的換熱性能,使二級(jí)進(jìn)氣溫度能滿足于近似等溫壓縮的進(jìn)氣溫度,保證回冷完善;降低各級(jí)氣缸的溫度,使每級(jí)壓縮過程接近于等溫壓縮,是空壓機(jī)節(jié)能運(yùn)行管理的關(guān)鍵。提高冷卻器的交換

熱性能可采取以下措施:(1)降低冷卻水入口溫度,提高冷卻水流量;(2)認(rèn)真清除冷卻器管束沉積物,保證氣體與管束接觸均勻,并避免短路;(3)采用水處理藥劑軟化冷卻原水,提高水質(zhì)。

無論是中間冷卻器,還是后冷卻器,其循環(huán)水的動(dòng)力都來自于循環(huán)水泵。水泵的節(jié)能也不可忽視。合理配置循環(huán)水系統(tǒng),控制循環(huán)用水量,并減少管路系統(tǒng)的水路損失,可以有效節(jié)約循環(huán)水泵的功率消耗。冷卻水系統(tǒng)有開式和閉式兩種結(jié)構(gòu)。開式系統(tǒng)中,壓縮空氣的能量,都以熱的形式被冷卻水帶走或散入周圍大氣中,能量白白浪費(fèi)。因此,要注意綜合利用廢熱,提供部分經(jīng)濟(jì)效果補(bǔ)償空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的全部熱損失,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,如把這部分水引至浴室、塑料大棚(冬季)及旅館的熱水供應(yīng)等;閉式系統(tǒng)為了使回流的熱水溫度快速降低,可以采用較大面積

的循環(huán)水池,或者采用帶有淋水裝置的冷卻塔。但要注意對(duì)冷卻水用量進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?水量過大會(huì)增加循環(huán)水泵的電能消耗。

1.6　合理設(shè)定工作壓力

空壓機(jī)性能曲線是由壓縮機(jī)本身的性能決定的,其反映了空壓機(jī)排氣壓力Ｐ、功率Ｗ隨空氣流量Ｑ的變化關(guān)系,如圖1所示。通過性能曲線不僅可以找到壓縮機(jī)的最佳工作點(diǎn),而且還能獲得空壓機(jī)節(jié)能運(yùn)行的途徑。圖中壓縮機(jī)在Ａ點(diǎn)的工作參數(shù)為Ｐ1、Ｑ1、Ｗ1,在Ｂ點(diǎn)的工作參數(shù)為Ｐ2、Ｑ2、Ｗ2。圖中反映出:當(dāng)排壓由Ｐ2降為Ｐ1后,空壓機(jī)的耗電量隨排壓降低而降低,而排氣量卻是增加的,此時(shí)既達(dá)到了節(jié)能的目的,增加的空氣量還有利于提高設(shè)備的工作效率。所以工作點(diǎn)Ａ的經(jīng)濟(jì)性比工作點(diǎn)Ｂ好,因此,在壓縮機(jī)運(yùn)行中要盡量使工作點(diǎn)趨近Ａ點(diǎn)。由于空壓機(jī)的耗電與排氣壓力高低成正比,排氣壓力降低可以節(jié)約電能。因此,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求,合理設(shè)定空壓機(jī)的工作壓力,在保證實(shí)際用風(fēng)量的同時(shí)盡可能低設(shè)定空壓機(jī)的排氣壓力,減少空氣冷卻器負(fù)荷,因?yàn)榕艢鈮毫υO(shè)定越低所消耗的軸功率越少,節(jié)能效果越好。

 

 

2　無功補(bǔ)償節(jié)能

空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)常為異步電機(jī),異步電動(dòng)機(jī)屬感性負(fù)載,功率因數(shù)較低,且隨負(fù)載的不同而變化,額定負(fù)載時(shí)功率因數(shù)較高,輕載時(shí)功率因數(shù)較低,一般為0.2～0.85,能量損耗大。異步電動(dòng)機(jī)的無功補(bǔ)償,是指在保證電動(dòng)機(jī)正常工作的前提下,通過補(bǔ)償提高用電線路的功率因數(shù),減少供電線路和變壓器的能量損耗。

平衡的三相三線系統(tǒng)的功率可用下式表示:

 

 

可見,在負(fù)荷功率Ｐ和電壓Ｕ不變的情況下,電流Ｉ與功率因數(shù)ｃｏｓφ成反比,若輸送同樣的功率,則配電線路電阻的焦耳熱損失與電流的平方成正比。因此,功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比,即功率因數(shù)越小,功率損耗越大。所以,在配電線路上用提高功率因數(shù)的辦法來降低電耗,效果十分顯著。由于電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)所吸收的有功功率和無功功率都是通過配電線路輸送的,為減少配電線路的無功損耗,在受電端加裝電力電容器來改善功率因數(shù)是行之有效的辦法。電容器與電機(jī)線圈(感性)相并聯(lián),電感吸收能量時(shí),電容器釋放能量,而電感放出能量時(shí),電容器吸收能量。這樣,作為感性負(fù)荷的電機(jī)所吸收的無功功率,可以由電容器所輸出的無功功率得到補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)電原理如圖2所示。圖中Ｑ為電感性負(fù)荷從電源吸收的無功功率,Ｑｅ為設(shè)置無功補(bǔ)償裝置后的補(bǔ)償無功功率,則電源輸送的無功功率減少為Ｑｔ=Ｑ-Ｑｅ,功率因數(shù)由ｃｏｓφ提高到ｃｏｓφ1,視在功率由Ｓ減少到Ｓｔ。無功補(bǔ)償以低壓中型電機(jī)為主要對(duì)象,特別是經(jīng)常處于連續(xù)運(yùn)行的空壓機(jī)電機(jī),而且電機(jī)極數(shù)越多,越能體現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)性。