空氣壓縮機(jī)節(jié)能探討
一、 前言
在諸多被經(jīng)經(jīng)使用的能源中,每一種能源都有其特定范圍,在適用性上各有優(yōu)缺點(diǎn),不可否認(rèn)的,電力是所有能源中最普及也最具方便性的能源;其次,壓縮空氣可說是僅次于電力的普及能源之一,雖然壓縮空氣的使用尚未像電力一樣的深入一般家庭中,但是工業(yè)、礦業(yè)、工程業(yè)、醫(yī)療業(yè)甚至農(nóng)業(yè)都有日趨廣泛的用途,尤其在工業(yè)界的使用量極其可觀,主要是著眼于它具有以下幾種其它能源無法取代的特性:
1. 無污染或低污染性,在環(huán)保意識(shí)高漲的時(shí)代,壓縮空氣取之于大氣而回歸于大氣,不需要回收處理而完全不會(huì)制造污染(經(jīng)過分離、過濾的含油壓縮空氣會(huì)有微量的油氣,即使有泄漏的情形發(fā)生也沒有污染環(huán)境的顧慮。
2. 在生產(chǎn)過程中,壓縮空氣可以和絕大部份的產(chǎn)品直接接觸來傳送動(dòng)力而不會(huì)傷害產(chǎn)品。
3. 無自燃性,不容易造成公共意外,除了壓力容器需要按照規(guī)定設(shè)置及定期檢查之外,完全沒有引起公害、電殛的顧慮。
4. 溫度不高,不容易引起灼傷、燙傷等重大傷害。
5. 可藉助分離技術(shù)來生產(chǎn)氮?dú)?、氧氣、氫氮或稀有氣體來供應(yīng)特殊用途。
6. 提供非能源用途,例如人員呼吸、水處理、發(fā)酵及化學(xué)反應(yīng)等特定用途。
鑒于壓縮空氣己被各行各業(yè)所廣泛的采用,在工廠大型化及自動(dòng)化的前題下,壓縮空氣的使用與日劇增,而空壓機(jī)在生產(chǎn)能源/壓縮空氣的同時(shí),本身也在大量的消耗能源,以最普遍的100PSIG (7kg/cm2G)壓縮空氣系統(tǒng)為例,每生產(chǎn)100ICFM的壓縮空氣大約需要消耗20HP的能源,在目前的工業(yè)界動(dòng)輒使用數(shù)千馬力甚至數(shù)萬馬力空壓機(jī)的工廠己為數(shù)眾多,如何節(jié)省如此龐大的能源消耗,確實(shí)是業(yè)者值得深思的課題。
絕大部份的空壓機(jī)都使用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的方式,極少數(shù)的空壓機(jī)會(huì)使用蒸汽渦輪機(jī) (Steam Turbine) 或燃?xì)鉁u輪機(jī) (Gas Turbine) 來驅(qū)動(dòng),在蒸汽過剩或有燃?xì)猓◤U氣)可資利用的行業(yè)使用渦輪機(jī)來驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)確實(shí)有極大的節(jié)能效果。使用渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的案例不多,后敘中空壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式將專指馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而言。
二、空壓機(jī)的種類
1. 空壓機(jī)在壓縮空氣的過程中,以空氣是否與潤滑油的混合來分類,可以區(qū)分為有油式及無油式空壓機(jī)兩種,潤滑油對(duì)任何機(jī)械設(shè)備都具有潤滑與冷卻的作用,針對(duì)有油式空壓機(jī),潤滑油還具有氣密的作用來提升空壓機(jī)的容積效率,因此,從節(jié)能的觀點(diǎn)來看,有油式空壓機(jī)的能源效率絕對(duì)會(huì)高于無油式空壓機(jī)。不可否認(rèn)的,壓縮空氣中的油氣會(huì)造成甚多使用上的困擾,即使經(jīng)過精密過濾器的處理也無法達(dá)到完全無油的境界,雖然有油空壓機(jī)的能源效率較高,但是,精密過濾器的購置成本以及精密過濾器所導(dǎo)致的壓損、能源損失也相當(dāng)?shù)目捎^,除非氣動(dòng)設(shè)備可以接受含油的壓縮空氣或是壓縮空氣的使用量很少,絕大部份的用戶,尤其是工業(yè)界都己揚(yáng)棄有油式空壓機(jī)。因此,在后敘的章節(jié)中將以無油式空壓機(jī)旳分析介紹為主。
2. 以壓縮的方式來區(qū)分空壓機(jī)可以分為定排量式空壓機(jī) (Positive Displacement Compressor) 及動(dòng)能式空壓機(jī) (Dynamic Compressor) 。各類型空壓機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)會(huì)在后文中分別介紹。
(A)定排量式空壓機(jī)的共同特性是藉助空壓機(jī)將密閉于一定容積內(nèi)的空氣施以機(jī)械功來「壓縮」空氣的體積,同時(shí)提升壓力,此類型的空壓機(jī)以往復(fù)式 (Reciprocating) 及螺旋式 (Rotory Screw) 最具代表性及普及性。
(B)任何非直接「壓縮」空氣的體積以提升壓力的方式都可歸類于動(dòng)能式空壓機(jī),坊間有很多的專門書刊介紹動(dòng)能式空壓機(jī),在此不再贅述。以其普及性及節(jié)能的觀點(diǎn)來介紹當(dāng)推離心式空壓機(jī)為主流,事實(shí)上,離心式空壓機(jī)又可分為多段同軸式 (Milti-Stage In-line) 及齒輪增速式(Integral Gear) 兩種為主。以多段同軸式與齒輪增速式相比較,多段同軸式無論是體積或是重量都遠(yuǎn)比齒輪增速式龐大的多,當(dāng)然除了造價(jià)較高之外,其能源效率也遠(yuǎn)比不上齒輪增速式,因此,在超大風(fēng)量(市場的區(qū)隔大約在100,000CFM / 170,000CMH) 壓縮特殊氣體(空氣或氮?dú)庖酝獾臍怏w)的用途上尚可見其蹤跡,市場上所常見的機(jī)種當(dāng)首推齒輪增速離心式空壓機(jī)為動(dòng)能式空壓機(jī)的代表,后文中也將以此類型空壓機(jī)為主要的介紹對(duì)象。
三、往復(fù)式空壓機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)介紹
在工業(yè)化的進(jìn)展過程中,往復(fù)式空壓機(jī)是最早問市的空壓機(jī)之一,它對(duì)工業(yè)界的貢獻(xiàn)是不可抹剎的,即使它己失去了往日的風(fēng)采,逐漸的被螺旋式、離心式空壓機(jī)取代了主導(dǎo)的地位,但是它仍然具有一定的生存空間,可見它仍然存在某些獨(dú)特的優(yōu)越特性是其它類型的空壓機(jī)無法完全超越或取代的。
其優(yōu)點(diǎn)為:
1. 進(jìn)氣、排氣壓力的涵蓋范圍非常廣泛,其至可以滿足4,000PSIG (280kg / cm2G) 以上的需求。
2. 風(fēng)量的涵蓋范圍也相當(dāng)廣泛,雖然在大風(fēng)量的應(yīng)用上己逐漸的被其它類型的空壓機(jī)所取代而退出市場,但是在小風(fēng)量(數(shù)馬力甚至更小)的使用范圍仍具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
3. 在小風(fēng)量、高壓的應(yīng)用領(lǐng)域,往復(fù)式空壓機(jī)可當(dāng)做增壓機(jī)(Booster) 來使用。
4. 以100PISG (7kg / cm2 G) 為例,兩段式壓縮的往復(fù)式空壓機(jī)在能源效率上的表現(xiàn)即相當(dāng)優(yōu)越,其多變壓縮效率 (Polytropic Efficiency) 大約可達(dá)87%,此標(biāo)準(zhǔn)也是其它類型空壓機(jī)追求突破的標(biāo)的。
5. 氣密性相當(dāng)良好,因此也適合壓縮空氣或氮?dú)庖酝獾奶厥鈿怏w。
6. 采用高強(qiáng)度 (Heavy Duty) 的設(shè)計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)速低、堅(jiān)固耐用、連續(xù)使用的故障率低。
7. 每段多缸 (Multi – Cylincler) 雙動(dòng)式(Double Acting) 的設(shè)計(jì),可以采用多階 (Multi – Step Control) 的容積控制方式,對(duì)壓縮空氣消耗量極不穩(wěn)定的壓縮空氣系統(tǒng)可以使用0-50-100%的三階控制式或0-25-50-75-100%的五階控制,對(duì)節(jié)流控制的效益相當(dāng)顯著。
其缺點(diǎn)為:
1. 在壓力及風(fēng)量上與其它類型空壓機(jī)有重迭的適用范圍,如果采用高強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)的的往復(fù)式空壓機(jī),其單位風(fēng)量的造價(jià)相當(dāng)高。
2. 直立式、V式、W式或L式的設(shè)計(jì)大部份都有不同程度的不平衡,因此,運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生不同程度的振動(dòng),在安裝基座的設(shè)計(jì)上,除了要考慮其靜荷重外,還應(yīng)考慮其動(dòng)荷重才能避免不必要的后遺癥。
3. 類似引擎的設(shè)計(jì),零件種類繁雜,其中需要定期更換的消耗性零件數(shù)量、項(xiàng)目相當(dāng)多,不僅維修成本高而且維修時(shí)間長,這也是往復(fù)式空壓機(jī)在某些應(yīng)用范圍逐漸退出市場競爭行列的主要因素。
4. 往復(fù)式空壓機(jī)有吸氣及排氣的行程,因此,排氣是非連續(xù)性的間歇?jiǎng)幼鳎?dāng)然會(huì)造成相當(dāng)明顯的壓力脈動(dòng)現(xiàn)象,管路設(shè)計(jì)工程師必須經(jīng)過仔細(xì)的核算才能避免壓力脈動(dòng)所可能造成的損失。
5. 閥片、活塞環(huán)、密合墊等消耗性零件的狀況是否良好,直接影響到空壓機(jī)的能源效率,在缺乏其它檢測設(shè)備時(shí),空壓機(jī)的能源效率是否因?yàn)閮?nèi)部的泄漏而逐日下降?對(duì)一般用戶而言,實(shí)在是一件相當(dāng)令人困擾而難以掌控的事實(shí)。
四、螺旋式空壓機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)介紹
螺旋式空壓機(jī)的問世起于有油螺旋式,它在市場上的表現(xiàn)確實(shí)是非常優(yōu)異,無油螺旋式沿襲了市場上對(duì)有油螺旋式的良好觀感,在初問世時(shí)確實(shí)在市場上造成不小的震憾力,經(jīng)過實(shí)際使用的嚴(yán)酷考驗(yàn)己逐漸式微,當(dāng)然有其癥結(jié)所在,究其原因,從下列優(yōu)缺點(diǎn)的比較可窺其一二。
]其優(yōu)點(diǎn)為:
1. 產(chǎn)品規(guī)格化較容易,在一定的風(fēng)量范圍,轉(zhuǎn)于的真徑、形狀的可維持不變而僅需要將螺桿轉(zhuǎn)子加長、縮短來適合不同風(fēng)量的需求,此特性確實(shí)可以降低制造成本來幫助市場的競爭能力。
2. 與往復(fù)式空壓一樣具有定排量空壓機(jī)的共同的特性-排氣壓力有相當(dāng)廣闊的變化范圍。
3. 空壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,在連續(xù)使用的表現(xiàn)上也相當(dāng)良好,同時(shí)較往復(fù)式空壓機(jī)大幅減少了很多的消耗性零件,具有保養(yǎng)容易的優(yōu)點(diǎn)。
4. 螺旋式空壓機(jī)的噪音度幾乎可說是所有空壓機(jī)中最高的,噪音度視風(fēng)量大小而定,往往都超過100dbA以上,因此螺旋式空壓機(jī)必須配備隔音罩,也因此給人較為美觀的良好印象。
5. 可以使用節(jié)流控制。
其缺點(diǎn)為:
1. 陰、陽螺桿之間必須存在的間隙,造成氣密性不甚理想,是無油螺式空壓機(jī)的能源效率不佳的主要原因,甚至可說是相同容積的各類型空壓中最差的(在相同條件下,以兩段以上壓縮的各類型空壓機(jī)相比較。
2. 空壓機(jī)本體僅有3~5年的壽命,換修空壓機(jī)本體的技術(shù)又往往被原制造廠保留,因此,更換整組空壓機(jī)本體的成本一般都會(huì)超過購置新機(jī)的六成,這也是使用者對(duì)此類型空壓機(jī)最大的詬病。
3. 在長期運(yùn)轉(zhuǎn)后長期停機(jī),空壓機(jī)本體內(nèi)的轉(zhuǎn)子「卡住現(xiàn)象」履見不鮮,備用空壓機(jī)變成極不可靠的備用狀態(tài)。
4. 在理論上,定排量的空壓機(jī)屬于等容變壓 (Constant Volume, Variable Pressure) 的空壓機(jī),每壓縮段單氣缸的螺旋式空壓機(jī)不具有節(jié)流作用。凡是采用節(jié)流控制的螺旋式空壓機(jī),其方式不外
(A)部份旁通的方式;(B)節(jié)制進(jìn)氣量的方式。不論采用以上任何一種設(shè)計(jì),雖然有某些程度的節(jié)流效果,但是在節(jié)能的效益上并不如想象中的明顯,其原因如下:
(A)部份旁通的方式:有從排氣端排放或從壓縮過程中間排放兩種方式,縱使有0-100%的節(jié)流作用,但是空氣仍然經(jīng)過壓縮或部份壓縮,當(dāng)然需要消耗能源。(B)節(jié)制進(jìn)氣量的方式:此種方式無非是在進(jìn)氣口加裝節(jié)流閥,一般使用蝴蝶閥;節(jié)流閥在部份開度時(shí)當(dāng)然有節(jié)流作用,同時(shí)空氣在流經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入空壓機(jī)前產(chǎn)生了某種程度的壓降,使空氣的密度降低而有節(jié)流的作用,但也因此而提升了整個(gè)壓縮比,節(jié)流所導(dǎo)致的節(jié)能與壓縮比提升所導(dǎo)致的耗能會(huì)有部份互相抵消,但仍不失為較旁通方式為佳的控制方式。因受制于進(jìn)氣負(fù)壓有一定程度的限制,所以節(jié)流范圍也會(huì)限制在大約60-100%之間。
5.某些螺旋式空壓機(jī)的設(shè)計(jì)泄載時(shí)仍然需要大約70~80%的全載功率,在選購前確實(shí)需要的分辨清楚,較佳的設(shè)計(jì)也往往需要25%的全載功率。注:單段往復(fù)式空壓機(jī)在泄載時(shí)需要大約25%的全載功率,需雙段往復(fù)式空壓機(jī)則僅需要大約15%的全載功率。
五、離心式空壓機(jī)(齒輪增速式)的優(yōu)缺點(diǎn)介紹
自1980年離心式空壓機(jī)己成功的發(fā)展到300HP以上的機(jī)型,在市場市上的良好表現(xiàn)己逐漸的蔚為市場主流,目前更發(fā)展到125HP的機(jī)型,在效率上仍然有不錯(cuò)的表現(xiàn),己完全扭轉(zhuǎn)了早期認(rèn)為離心式空壓機(jī)只適用于大風(fēng)量的觀念,離心式空壓機(jī)也存在一些先天上的缺陷。
其優(yōu)點(diǎn)為:
1. 涵蓋的風(fēng)量范圍非常廣泛,從20M3/min到數(shù)千M3/min都能以單機(jī)來承擔(dān),單臺(tái)風(fēng)量愈大則愈凸顯單位風(fēng)量的投資成本低廉。
2. 堅(jiān)固耐用,長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的故障率極低。
3. 構(gòu)造簡單,僅由少數(shù)的齒輪、軸承及葉輪 (Impeller) 構(gòu)成主要的壓縮部份,消耗性零件極少,保養(yǎng)容易。
4. 具有等壓變?nèi)?(Constant Pressure, Variable Volume) 的特性,不僅有保持壓力穩(wěn)定的作用而且有某種程度的節(jié)流作用,甚至還有超過額定風(fēng)量(Rated Flow) 的能力,對(duì)于評(píng)估使用風(fēng)量準(zhǔn)確度的質(zhì)疑減少了不少的困擾。
5. 沒有像往復(fù)式空壓機(jī)一樣的壓力脈動(dòng)現(xiàn)象。
6. 是相同風(fēng)量的各類型空壓機(jī)中噪音度最低者。
7. 葉輪可以經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)來適合特殊的地理環(huán)境。
8. 良好的動(dòng)平衡設(shè)計(jì),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完全可以不必考慮空壓機(jī)的動(dòng)負(fù)荷。
9. 必須使用多段壓縮,這是效率良好的主要原因之一。
10. 長期運(yùn)轉(zhuǎn)后的效率也不會(huì)有顯著的差異(保養(yǎng)不良則另當(dāng)別論)。
其缺點(diǎn):
1. 環(huán)境因素的改變,例如進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、濕度、水溫對(duì)離心式空壓機(jī)效率的沖擊較大,甚至?xí)绊戨x心式空壓機(jī)到完全不能使用的地址,選購離心式空壓機(jī)需要更周詳?shù)囊?guī)劃來彌補(bǔ)此項(xiàng)缺陷。
2. 以目前的市場區(qū)隔,離心式空壓機(jī)仍然不適合低風(fēng)量 (100HP以下)、高壓 (50kg / cm2以上)的用途。
3. 構(gòu)造雖然簡單但是非常精密,維修人員的技術(shù)層次要遠(yuǎn)高于往復(fù)式空壓機(jī),因此維修人員必須經(jīng)過相當(dāng)?shù)酿B(yǎng)成訓(xùn)練才能承擔(dān)精密部份的維修工作(并非指例行的保養(yǎng)工作)。
4. 用于高轉(zhuǎn)速的軸封氣密性無法達(dá)到100%,因此不適合空氣或氮?dú)庖酝獾娜魏螝怏w壓縮。
5. 在靜止中(備用)的離心式空壓機(jī)一旦遭受壓縮空氣系統(tǒng)的逆流將會(huì)反轉(zhuǎn),如果油泵也在靜止中,離心式空壓機(jī)會(huì)有因?yàn)楣灿投鴩?yán)重?fù)p壞的風(fēng)險(xiǎn),因此,操作人員要養(yǎng)成良好的習(xí)慣,將靜止中的空壓機(jī)的出口閥關(guān)閉以根絕僅靠逆止閥來保護(hù)空壓機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
6. 離心式空壓機(jī)與定排量式空壓機(jī)有截然不同的壓縮特性,操作人員最好要有離心式空壓機(jī)的基本概念以防止離心式空機(jī)獨(dú)具的氣窒現(xiàn)象(Surge),連續(xù)性旳氣窒很可能會(huì)造成離心式空壓機(jī)嚴(yán)重的損壞,修復(fù)的費(fèi)用相當(dāng)可觀。
7. 不能使用變速控制。
8. 電力系統(tǒng)頻率不同的地區(qū),離心式空壓機(jī)完全不可以移地使用(即使可以更換齒輪箱內(nèi)部的機(jī)件,所花費(fèi)的成本也相當(dāng)高,很可能不如購買新機(jī))。同理,在電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定的地區(qū)選購離心式空壓機(jī)要特別的慎重。
六、如何選擇空壓機(jī)以達(dá)到節(jié)能的效果
1. 大/小型空壓機(jī)的搭配選擇
不可否認(rèn)旳,單臺(tái)大風(fēng)量的空壓機(jī)要比多臺(tái)小風(fēng)量的空壓機(jī)在總體能源效率上要好的多,這是不論任何種類的空壓機(jī)均具有的共同特性。因此,以能源效率為著眼點(diǎn)來選擇空壓機(jī)的最高原則是寧選大不選小,但是從各種層面來衡量,選擇大型空壓機(jī)也受到以下各種因素的左右:
(A) 電力系統(tǒng)的限制,首先必須考慮的是應(yīng)用電壓,低電壓系統(tǒng)(常見的380~460伏特)就不太適合使用超過600HP以上的空壓機(jī)。其次必須考慮大型空壓機(jī)在起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的衡擊承受能力是否足夠。
(B) 隨著季節(jié)、時(shí)間差或其它因素導(dǎo)致壓縮空氣的變化量超過某一范圍(視機(jī)種而定),或是實(shí)際使用風(fēng)量很可能遠(yuǎn)低于購置空壓機(jī)前的估計(jì)值時(shí),單臺(tái)空壓機(jī)將會(huì)無法避免的發(fā)生排放或泄載而造成能源的浪費(fèi)。多臺(tái)空壓機(jī)則具有較大的彈性來接納用量的變化。
(C) 異常跳機(jī)或必要的停機(jī)是生產(chǎn)停頓的潛在壓力,為了減低生產(chǎn)停頓的風(fēng)險(xiǎn)而不得不考慮設(shè)置備機(jī),使用單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的備機(jī)率會(huì)高達(dá)50%,投資成本增加很可能不為業(yè)者所樂見。
事實(shí)上,整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)是否能做到最佳能源效率,在選擇空壓機(jī)的容量大小時(shí)就己掌握了一半以上的成敗關(guān)鍵,話雖如此,如何選擇適當(dāng)?shù)目諌簷C(jī)容量并不是三言兩語即可涵蓋的,其牽涉的層面甚為廣泛,茲列舉數(shù)項(xiàng)基本原則如下:
(A) 務(wù)必要求氣動(dòng)設(shè)備的廠商提供耗氣量及耗氣變化量做為分析選擇空壓機(jī)容量的依據(jù)。常見業(yè)者要求空壓機(jī)供貨商來估計(jì)某種氣動(dòng)設(shè)備的耗氣量,這絕對(duì)是本末倒置的做法。
(B) 若有季節(jié)性、時(shí)間差或其它因素會(huì)影響耗氣量的變化也要詳細(xì)的評(píng)估列舉,必要時(shí)可征詢空壓機(jī)供貨商或?qū)I(yè)人士的因應(yīng)對(duì)策。
(C) 對(duì)全廠的前瞻性做整體的考慮,分別列舉近期、中期、遠(yuǎn)期投資計(jì)劃的估計(jì)風(fēng)量。
(D) 勿堅(jiān)持空壓機(jī)種類、型式、容量必須一致而使備用零件具有互換性的觀念,在耗氣量變化的范圍甚大的情況下,選擇大、小、容量空壓機(jī)兼具的壓縮空氣系統(tǒng)可以提供更有彈性的應(yīng)變范圍,當(dāng)然會(huì)有意想不到的節(jié)能效果。
(E) 坊間有人主張配置數(shù)臺(tái)大容量的空壓機(jī)及一半容量的小空壓機(jī),在上述的前提下確實(shí)不乏成功的案例,這種配置方式并非放諸四海而皆準(zhǔn)的原則,若是使用3~5臺(tái)以上空壓機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng),只要慎重的選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞郊巴鈬鋫浼纯刹槐乜紤]大、小容量空壓機(jī)兼有的配置方式,以避免小容量空壓機(jī)被閑置的可能。
各行各業(yè)或各個(gè)工廠的壓縮空氣使用特性部份有各自不同的差異性,因此選擇空壓機(jī)容量具有相當(dāng)程度的復(fù)雜性,如何正確的選擇空壓機(jī)的容量,事前委托專業(yè)人士從事詳細(xì)的評(píng)估方為正途。
2. 如何選擇適當(dāng)?shù)目諌簷C(jī)設(shè)計(jì)壓力及壓縮段數(shù)
前文中曾提到定排量式空壓機(jī)又稱之為等容變壓式(Constant Volume, Variable Pressure)空壓機(jī),顧名思義,此類型的空壓機(jī)具有相當(dāng)廣泛的排氣壓力范圍。對(duì)定排量式空壓機(jī)而言,設(shè)計(jì)壓力僅指制造空壓機(jī)材料的耐壓程度,只要在設(shè)計(jì)壓力以下運(yùn)行應(yīng)可確保安全無慮,因此,選擇此類型空壓機(jī)的設(shè)計(jì)壓力較為單純,只要設(shè)計(jì)壓力高于使用壓力加上必要的管損及負(fù)載/卸載壓差即可,甚至選擇較高的設(shè)計(jì)壓力也無妨(對(duì)制造成本可能會(huì)有影響),只要實(shí)際使用的壓力相同,高/低設(shè)計(jì)壓力的空壓機(jī)在理論上對(duì)能源的消耗并無顯著的差異。因此,在設(shè)計(jì)壓力對(duì)能源的消耗無甚影響而售價(jià)又相近的情形下,業(yè)者往往會(huì)選擇較高設(shè)計(jì)壓力的定排量式空壓機(jī)。
將上述觀念延用到離心式空壓機(jī)就完全錯(cuò)誤了。不同設(shè)計(jì)壓力的離心式空壓機(jī)所使用的葉輪大小、葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪形狀或葉片的角度都不盡相同,空壓機(jī)上所標(biāo)示的設(shè)計(jì)壓力必定是最佳效率的排氣壓力運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn),任何偏離設(shè)計(jì)壓力的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)都不是最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,偏離愈大則影響愈大,換言之,在排氣壓力相同的情形下,設(shè)計(jì)壓力較高的效率會(huì)低于設(shè)計(jì)壓力較低者。此外,一般離心式空壓機(jī)的最高排氣壓力會(huì)高于設(shè)計(jì)壓力大約10~20%即會(huì)產(chǎn)生氣窒現(xiàn)象 (Surge) ,因此,要提升排氣壓力到超過設(shè)計(jì)壓力會(huì)有一定的限制,降低排氣壓力到設(shè)計(jì)壓力的60%左右又會(huì)碰到阻墻現(xiàn)象 (Stonewall) ,離心式空壓機(jī)的壓力變化范圍確實(shí)不若定排量式空壓機(jī)的廣泛。在選擇離心式空壓機(jī)的設(shè)計(jì)壓力時(shí)確實(shí)需要慎重的考慮。
根據(jù)熱力學(xué)原理,空壓機(jī)的壓縮段數(shù)影響能源效率甚巨,理論上壓縮段數(shù)愈多則愈好,反之亦然,事實(shí)上整體效率尚需計(jì)算器械損失、閥損及壓損等因素,因此,壓縮段數(shù)愈多并不是絕對(duì)的代表整體效率會(huì)愈好;但是,壓縮段數(shù)愈多絕對(duì)會(huì)代表支出成本增加。
純探對(duì)壓縮段數(shù)與能源效率之間的關(guān)系,以常用的100PSIG (7kg / cm2G) 壓縮空氣系統(tǒng)為例,兩段式壓縮要比一段式壓縮節(jié)省大約15%的能源,三段式壓縮要比兩段式壓縮節(jié)省大約6%的能源,四段式壓縮又要比三段式壓縮節(jié)省大約2.5%的能源。(注:不同設(shè)計(jì)、類型的空壓機(jī),以上數(shù)字會(huì)略有出入)
綜合各種因素來探討,定排量式空壓機(jī)以兩段式壓縮為比較正確的選擇,離心式空壓機(jī)則以三段式壓縮機(jī)為較正確的選擇。從節(jié)能的觀點(diǎn)來衡量,不妨多比較并考慮多增加一個(gè)壓縮段所能獲得的實(shí)際利益。
3. 如何選擇馬達(dá)的大小
在理論上,定排量式空壓機(jī)在一定轉(zhuǎn)速時(shí)的吸風(fēng)量是恒定的,因?yàn)榭铡饷芏入S著溫度的改變而顯著的改變,所以相同容積流量 (Volume Flow) 的重量流量 (Weight Flow) 也隨之改變,當(dāng)然空壓機(jī)所消耗的能源也在改變,以臺(tái)灣夏季35℃、冬季15~20℃的經(jīng)常性氣溫為例,如果不計(jì)算濕度的變化,空壓機(jī)在冬季要比夏季多消耗大約7~5%的能源,為了避免馬達(dá)過載,配備的馬達(dá)大小要以冬季的能源消耗量為依據(jù)。
離心式空壓機(jī)具有變?nèi)莸奶匦?,在空氣密度隨著溫度而改變者,可以著助進(jìn)氣節(jié)流閥來控制容積流量的大小而保持馬達(dá)全載時(shí)穩(wěn)定的負(fù)荷,但是基于以下因素,離心式空壓機(jī)要比定排量式空壓機(jī)更有必要選擇比制動(dòng)馬力 (Brake Horse Power) 大10~15%的馬達(dá):
(A) 空壓機(jī)在冬季要比夏季輸送大約多7%重量流量的壓縮空氣(相同的容積流量),相對(duì)的空壓機(jī)也要多消耗大約7%的能源。
(B) 既然離心式空壓機(jī)具有變?nèi)莸奶匦裕瑥S家在設(shè)計(jì)時(shí)往往保留了大約10%的裕度,換言之,即使在夏季,只要馬達(dá)有足夠的裕度來承受負(fù)荷,離心式空壓機(jī)有能力供應(yīng)比原設(shè)計(jì)風(fēng)量多10%的壓縮空氣;夏季如此,更遑論在冬季所能發(fā)揮的超設(shè)計(jì)流量的能力。
一旦離心式空壓機(jī)選擇了超大10~15%的馬達(dá),在多臺(tái)空壓機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的壓縮空氣系統(tǒng),只要步入冬季,很可能可以停用半臺(tái)(小型)或一臺(tái)以上的空壓機(jī),因此而發(fā)揮的節(jié)能效果將會(huì)非常時(shí)顯。不可否認(rèn)的,很多人會(huì)質(zhì)疑選擇較大的馬達(dá)會(huì)造成能源的浪費(fèi),以馬達(dá)效率95%及馬達(dá)超大10%為例,在空壓機(jī)始終都沒有過載的情況下,浪費(fèi)的能源約為10%×(1-95%)=0.5%,從經(jīng)驗(yàn)法則來判斷,無論是節(jié)能與耗能的機(jī)率或比例均可以5/1為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。極可能減少壓縮空氣不敷使用的困擾。
附注:絕大多數(shù)的空壓機(jī)所配備的馬達(dá)都有1.15倍以上的超載系數(shù) (Service Factor),但是很多的用戶基于安全運(yùn)行的考慮向嚴(yán)格的規(guī)定馬達(dá)不得使用超載系數(shù)運(yùn)行,在此前提下,是否要選擇超大的馬達(dá)要由業(yè)者做明智的決定。
4. 如何選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞?br /> 在全世界均憂慮能源匱乏的今天,極為消耗能源的空壓機(jī)制造商也在極力尋求節(jié)能之道。在制造商及計(jì)算者付出了大量心血之下,以目前的科技在定排量式空壓機(jī)的領(lǐng)域中己很難突破能源效率上的瓶頸,然而離心式空壓機(jī)藉助空氣動(dòng)力學(xué)及制造技術(shù)的發(fā)展則還有進(jìn)步的空間,但也并非一蹴可及。因此在空壓機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域中,制造廠在控制系統(tǒng)部份不斷的的相互較勁,設(shè)法能幫助業(yè)主在使用上達(dá)到節(jié)能的效果,鑒于空壓機(jī)的應(yīng)用甚為廣泛及多變化,截至目前為止仍然沒有一種通用又有效的控制方式,因此,某一種控制方式是否是最適當(dāng)旳選擇完全得視操作人員的認(rèn)知程度及應(yīng)用是否得當(dāng)而定,當(dāng)然,先決條件還得視該空壓機(jī)是否具備了該種控制方式。茲分述各種常見的控制方式的特性及用途做為正確的選擇控制方式的參考:
(A) 泄/負(fù)載控制方式(又稱兩階段式控制方式)是最基本、最傳統(tǒng)也是最簡單的控制方式。對(duì)業(yè)者來說,壓縮空氣都是許多不許少,換言之,空壓機(jī)的容量是許大不許小,在容量大于使用量的情形下不得不讓空壓機(jī)適時(shí)的泄載,如果泄載時(shí)的功率消耗不大 (15%左右是較理想的設(shè)計(jì)),泄載的頻率不高以及泄載的時(shí)間不長,這里簡單的控制方式仍不失為一種理想的控制方式。定排量式空壓機(jī)大多采用此種設(shè)計(jì),離心式空壓機(jī)也可用此種控制方式。
(B) 多階段式控制是每一個(gè)壓縮段使用單缸雙動(dòng)式或多缸設(shè)計(jì)的往復(fù)式空壓機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì),它可以采用0-50-100%,0-25-50-75-100%或更多階段的控制方式,對(duì)于用氣變化量甚大而且相當(dāng)頻繁的壓縮空氣系統(tǒng)采用此種控制方式確實(shí)是相當(dāng)理想。此外,使用感應(yīng)式馬達(dá)的空壓機(jī)還可以盡量避免空壓機(jī)完全泄載時(shí)馬達(dá)的功率因素 (Power Factor) 急劇下降的困擾。
(C) 定壓式控制 (Constant Pressure Control) 又稱節(jié)流式控制 (Throttle Control) 原本是離心式空壓機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì),一般可以達(dá)到大約75~100%之間的節(jié)流范圍,在此范圍內(nèi),能源消耗與風(fēng)量成正比,低于此范圍的壓縮空氣使用量,空壓機(jī)會(huì)將多余的空氣壓縮后再排放形同能源的浪費(fèi),因此,只要用氣變化量經(jīng)常保持在此節(jié)流范圍內(nèi)或偶發(fā)生,短暫的少量排放,使用定量壓控制可說是所有控制方式中最理想的,此外,采用此種控制方式可以保持壓縮空氣系統(tǒng)相當(dāng)穩(wěn)定的壓力,一般狀況都可控制在1~3%以內(nèi)的壓力波動(dòng)范圍,使用泄/負(fù)載控制或多階段式控制方式至少要有5~10%甚至更高的壓差范圍,因此,在相同的壓縮空氣系統(tǒng)采用定壓控制方式可以將壓力設(shè)定在最低限度或略高于最低限度而達(dá)到節(jié)能效果。
螺旋式空壓機(jī)也發(fā)展出類似的控制方式,而節(jié)流范圍更為寬廣,但是在效率上會(huì)略低于離心式空壓機(jī)。
(D) 自動(dòng)雙重控制是結(jié)合泄/負(fù)載控制方式與定壓控制方式的綜合設(shè)計(jì),兩者的優(yōu)缺點(diǎn)兼而有之,但是有較為廣泛的廣用領(lǐng)域。
(E) 變速控制在早期大多使用于滑輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī),而達(dá)達(dá)驅(qū)動(dòng)的空壓機(jī)大都使用定速控制;在變頻器的研發(fā)漸趨成熟的狀況下,馬驅(qū)動(dòng)的變速控制空壓機(jī)確實(shí)是一種非常理想的流量/壓力控制方式,但是目前此種變速(變頻)控制方式仍然受到下列諸項(xiàng)限制:
使用電壓限定在600伏特以下。
離心式空壓機(jī)(齒輪增速式)不得使用變速控制。
成本較高。
(F)多臺(tái)空壓機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)己有集中自動(dòng)控制的趨勢(shì),確實(shí)有節(jié)省人力、節(jié)省能源的效益,但是各制造商的設(shè)計(jì)不盡相同,各名各異、功能上也各有其優(yōu)缺點(diǎn),詳情以接洽廠商介紹為佳。
不可否認(rèn)的,每一種控制方式都有其特性及適用領(lǐng)域,選擇正確的控制方式確實(shí)可減少很多無謂的浪費(fèi),但是如何選擇正確的控制方式卻沒有一定的準(zhǔn)則或公式可資運(yùn)用,仍然得靠經(jīng)驗(yàn)、觀察、記錄及分析比較來判斷,委托富于經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士進(jìn)行評(píng)定確實(shí)有其必要性。
5. 如何選擇適當(dāng)?shù)耐鈬鋫?br /> (A) 控制閥
做為最佳進(jìn)氣節(jié)流控制的控制閥首推進(jìn)氣導(dǎo)流葉片 (Inlet Guide Vane) ,尤其是使用在離心式空壓機(jī)上的進(jìn)氣導(dǎo)流葉片要比蝴蝶閥節(jié)省大約4~9%的能源,坊間有很多進(jìn)氣導(dǎo)流葉片的專業(yè)著述介紹其優(yōu)越性的原因,在此不再贅述。
冷凝水排放控制閥的種類繁多,也各有其優(yōu)缺點(diǎn),選用的原則是要能徹底的排放出冷凝水同時(shí)壓縮空氣的排放量又能減到最低程度,如此簡單的原則卻沒有任何一種冷凝水排放控制閥能臻于理想,唯有仰賴操作、保養(yǎng)人員經(jīng)常的巡視、檢查、清潔或是調(diào)整。
使用在管路中的控制閥要盡可能選用高效率、低壓損的控制閥,但是不論任何控制閥都有或多或少的壓損而浪費(fèi)能源,因此采用閥的原則是「有閥不如無閥」,也就是非必要盡可能不用閥或少用閥。
(B) 干燥機(jī)
壓縮空氣中的冷凝水確實(shí)會(huì)造成很多氣動(dòng)設(shè)備的困擾,因此,壓縮空氣不得不經(jīng)過干燥處理來防止冷凝水形成,壓縮空氣的干燥程度一般都可以合壓露點(diǎn) (Pressure Dew Point) 來表示,壓力露點(diǎn)溫度愈低代表壓縮空氣愈干燥,同時(shí)也代表了干燥過程中所消耗的能源愈高。冷凍式干燥機(jī)的最低壓力露點(diǎn)溫度可達(dá)+3℃左右,消耗的功率大約是空壓機(jī)旳1.5%。吸附式 (再生式)干燥機(jī)的壓力露點(diǎn)溫度可輕易的達(dá)到-40℃,總消耗功率最高可達(dá)空壓機(jī)的15%。顯而易見兩者的差距以十倍計(jì)算,干燥機(jī)的選擇(露點(diǎn)溫度的選擇)確實(shí)需要相當(dāng)慎重,以下幾項(xiàng)原則可做為選擇的參考:
切勿刻意的強(qiáng)求過低旳壓力露點(diǎn)溫度,+3℃和+10℃的露點(diǎn)溫度極可能在使用上并沒有明顯的差異。
˙原使用冷凍式干燥機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng),如工廠內(nèi)有過剩的凍凍水,不妨考慮改用冷凍水。
對(duì)壓縮空氣的溫度如無特別的要求低溫,一定要使用有熱回收的冷凍式干燥機(jī)。
˙一定要使用吸附式干燥機(jī)時(shí),要優(yōu)先考慮使用加熱式的干燥機(jī)而非無熱式的干燥機(jī)。
(A) 冷卻水系統(tǒng)
冷卻水的溫度每增減5℃會(huì)影響空壓機(jī)的功率大約1.5%,因此,冷卻水的溫度調(diào)節(jié)要盡可能的供應(yīng)較低溫的冷卻水(并非指刻意的制造低溫冷卻水)。如有過剩的冷凍水不妨考慮改用冷凍水。
注:定排量式空機(jī)若使用水冷式氣缸則應(yīng)避免使用過低溫的冷卻水,使用低溫冷卻水的氣缸應(yīng)在冷卻水的入/出口處裝置溫度控制閥以避免冷凝水形成在氣缸中而造成液體縮現(xiàn)象。
(B) 管路的規(guī)劃及管徑的選擇
理想的管路設(shè)計(jì)是否正確、良好可以用壓損的高低做為衡量的標(biāo)準(zhǔn),從空壓機(jī)的排氣壓力到管路末端的壓力以不超過5%或0.35kg/cm2為原則(兩者中取其低者為標(biāo)準(zhǔn)),影響壓損高低的管理系統(tǒng)組件包括冷卻器、干燥機(jī)、過濾器、控制閥、彎頭、管徑及管長等。冷卻器、干燥機(jī)、過濾器、控制閥等組件均可從供貨商處獲得較正確的壓損標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)彎頭的壓損相當(dāng)于8~10倍等徑管長的壓損,因此在不得己而使用彎頭時(shí)應(yīng)將彎頭的使用量盡可能的減少。管徑的大小影響壓損甚巨,精確的計(jì)算管損可以從專業(yè)書籍中查得,對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)人員而言自然是輕而易舉的事,非專業(yè)人士則會(huì)感到相當(dāng)?shù)睦_而不知如何著手審查。茲以下列簡表供估算管徑的大小之用(注:簡表中所列的壓損均為概數(shù)):
空氣流速÷進(jìn)氣風(fēng)量/(壓縮比×管路截面積)
由以上簡表可窺知壓縮空氣在管路中的理想流速應(yīng)設(shè)計(jì)在40呎/秒(12公尺/秒)左右(還得視管長來做調(diào)整)換言之,總管損應(yīng)控制在2PIS左右,經(jīng)估算后的正確管徑可考慮選擇略大一級(jí)以上的管路以因應(yīng)未來風(fēng)量增加而造成壓損的急劇增加或是面臨更換管路系統(tǒng)的困擾。
注:根據(jù)美國密蘇里大學(xué) (University of Missouri) E.G. Harris 教授的管損公式可窺知管損與管徑的5, 31, 次方成反比,與壓縮比成反比,而與流量的平方成正比,與管長成正比,因此,在擴(kuò)充用氣量時(shí)對(duì)既有的管路系統(tǒng)宜審慎的評(píng)估。
(C) 儲(chǔ)氣筒
儲(chǔ)氣筒在大部份壓縮空氣系統(tǒng)中所扮演的節(jié)能角色往往會(huì)被忽略了它的重要性。儲(chǔ)氣筒除了可以減低壓力的脈動(dòng)現(xiàn)象以外,最主要的是它可以大幅度的滅少卸/負(fù)載或排放的頻率,所以儲(chǔ)氣筒必須要有足夠的容積,以經(jīng)驗(yàn)法則來概算儲(chǔ)氣筒的容積可以用單臺(tái)空壓機(jī)每分鐘的進(jìn)氣量×常數(shù),定排量式空壓機(jī)的常數(shù)為10%以上,離心式空壓機(jī)的常數(shù)為20%以上。
多臺(tái)空壓機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的壓縮空氣系統(tǒng)可以用單臺(tái)空壓機(jī)(容量最大的單臺(tái)空壓機(jī))的進(jìn)氣量計(jì)算即可,完全使用定壓控制的空壓機(jī)在理論上可以不用儲(chǔ)氣筒,為了降低排放的可能性仍以設(shè)置儲(chǔ)氣筒為宜。在用氣量有經(jīng)常性的波動(dòng)而且周期極知的壓縮空氣系統(tǒng),儲(chǔ)氣筒的容積更應(yīng)仔細(xì)的計(jì)算后予以適度的增加以避免頻繁旳卸/負(fù)載或排放,甚至有可能完全根絕卸/負(fù)載或排放的現(xiàn)象。在管路末端某處如有瞬間大風(fēng)量的使用狀況,應(yīng)考慮在此末端前增設(shè)儲(chǔ)氣筒。
七、操作與保養(yǎng)對(duì)能源時(shí)消耗的影響
前文中曾介紹空壓機(jī)的種類、大小、控制方式等各具特色,雖然各制造廠無不竭其所能的尋求節(jié)能之道,但是空壓機(jī)在各種不同的場所是否能發(fā)揮其特性以達(dá)到能源被有效利用的目地,最終仍得視操作人員的使用、保養(yǎng)是否得當(dāng)才能做到能源不被浪費(fèi)的理想境界。前文中曾提過,選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞揭约袄淠欧趴刂崎y的保養(yǎng)與調(diào)整是操作、保養(yǎng)人員有關(guān)節(jié)能的例行工作,此外,屬于操作及保養(yǎng)人員的責(zé)任范圍但是常見的疏失如下:
1.風(fēng)量過剩造成卸/負(fù)載或排放,有時(shí)可以借著降低基本負(fù)載空壓機(jī)的馬達(dá)負(fù)荷來減少送風(fēng)量(離心式空壓機(jī),來改善或者借著不同的壓力設(shè)定讓小容量空壓機(jī)做調(diào)節(jié)性卸/負(fù)載或排放,也有可能讓大容量空壓機(jī)做節(jié)流性控制而達(dá)到改善的目地。
2.風(fēng)量不足造成壓力不足而不得不增加一臺(tái)空壓機(jī)并入運(yùn)轉(zhuǎn)的情況,有時(shí)可以借著提升空壓機(jī)的馬達(dá)負(fù)荷來增加送風(fēng)量(離心式空壓機(jī)),很可能可以停用一臺(tái)補(bǔ)充用空壓機(jī)或是更換一臺(tái)容量較小的空壓機(jī)并入使用。
3.空壓機(jī)的排氣壓力每增減1PSI會(huì)使功率增減0.45%(以相同的重量流量,100PSIG的排氣壓力為例),因此,排氣壓力的設(shè)定過高往往造成能源被無謂的浪費(fèi)而不被查覺。此外,很多氣動(dòng)設(shè)備的空氣消耗量與絕對(duì)壓力或成正比,降低壓力的設(shè)定還能減少空氣的消耗量。
4.讓空壓機(jī)輪流「休息」而頻頻的轉(zhuǎn)換空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)己經(jīng)是過時(shí)的觀念。只要是高強(qiáng)度(Heavy Duty)設(shè)計(jì)的空壓機(jī),尤其是離心式空壓機(jī),只有在必要的保養(yǎng)或其它因素需要停機(jī)以外,應(yīng)盡可能保持長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),換言之,應(yīng)盡可能的讓高效率的空壓機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn),讓效率較低的空壓機(jī)做為備用或補(bǔ)充用。(注:頻頻的起動(dòng)、停機(jī)還會(huì)有馬達(dá)絕緣度被逐漸破壞的后遺癥。)
5.進(jìn)氣壓力每增減1PSI會(huì)使功率增減的4%(離心式空壓限制在13PSIA以上,否則需要特別設(shè)計(jì)),換言之1,重量流量亦隨之增減約4%,因此,進(jìn)氣壓力降低很多會(huì)造成壓縮空氣不敷使用的困擾,以海拔不高的地域,大氣壓力的變化對(duì)進(jìn)氣壓力的影響幾乎可略而不計(jì),影響進(jìn)氣壓力至巨的就是進(jìn)氣過濾器的保養(yǎng)、更換是否確實(shí),其次是進(jìn)氣管路是否過長,彎頭使用是否過多而影響進(jìn)氣壓力。為了吸取較干凈、較低溫的空氣而將進(jìn)氣過濾器設(shè)置在6公尺以上的高處是相當(dāng)正確的做法,管長因而增加應(yīng)適度的放大管徑以減少壓損。
6.相同的重量流量,冷卻水溫度每增減10%會(huì)使功率增減約1.4%,事實(shí)上,水溫只是廣義的說法,狹義的說法應(yīng)指中間冷卻器的空氣出口溫度(后壓縮段的空氣入口溫度),當(dāng)然冷卻水溫度是影響空氣溫度的主要因素,但是冷卻器或冷卻水系統(tǒng)的散熱效果不佳的影響空氣溫度卻是保養(yǎng)者的責(zé)任。
7.流量計(jì)的選用、安裝有相當(dāng)嚴(yán)格的要求及注意事項(xiàng),否則流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)極大的誤差而引起爭議,或許因此,絕大部份的壓縮空氣系統(tǒng)都沒有流量計(jì)的設(shè)置,只有仰賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)來判斷用氣量或空壓機(jī)出風(fēng)量的多寡,其結(jié)果不言可喻。其實(shí)流量計(jì)即使不十精確,但是仍然可以用比較法來幫助記錄使用量的變化做為用氣量較客觀的分析依據(jù)。
8.壓力表、溫度表、壓力傳送器、溫度傳送器或壓力開關(guān)、溫度開關(guān)等監(jiān)控配件需要定期的檢查,一旦發(fā)現(xiàn)偏差即應(yīng)校正或更新,只有如此,監(jiān)控配件才能發(fā)揮其應(yīng)有的效益。
八、辦好員工教育訓(xùn)練
要做好節(jié)能工作絕不能疏忽每一個(gè)環(huán)節(jié),尤其是硬件與軟件的配合是否良好端賴員工的專業(yè)知識(shí)程度,專業(yè)知識(shí)程度不足并不完全是員工的錯(cuò),只要業(yè)主有心改善,可以借著教育訓(xùn)練不斷的舉辦,假以時(shí)日,員工的專業(yè)知識(shí)程度必可大幅提升,礙于員工的教育程度有不同的背景,更要分別準(zhǔn)備難易不同的教材來增強(qiáng)整個(gè)企業(yè)的體質(zhì),節(jié)能工作才能事半功倍。
針對(duì)工程人員、管理階層應(yīng)做的教育內(nèi)容:
1. 壓縮空氣的特性及相關(guān)知識(shí)。
2.空壓機(jī)類型反優(yōu)、缺點(diǎn)的認(rèn)知。
3.如何詳細(xì)的、正確的開列空壓機(jī)的規(guī)范。
4.如何正確的選擇、設(shè)計(jì)附屬配件及外圍備配。
5.如何評(píng)估既有的壓縮空氣系統(tǒng)是否需要改善、應(yīng)如何進(jìn)行改善。
6.幫助操作、保養(yǎng)人員進(jìn)行教育訓(xùn)練,才能正確的執(zhí)行必要的工作。
針對(duì)操作、保養(yǎng)人員應(yīng)做的教育內(nèi)容:
1.對(duì)壓縮空氣的特性應(yīng)有的基本常識(shí)。
2.對(duì)不同類型的空壓機(jī)應(yīng)了解其基本的壓縮特性。
3.如何正確的選擇控制方式。
4.轉(zhuǎn)換空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)機(jī)。
5.正確的保養(yǎng)時(shí)機(jī)及方法。
6.應(yīng)注意的保養(yǎng)項(xiàng)目。
九、能源回收/廢熱利用的可行性方案:
熱量是空氣在壓縮過程中所衍生的副產(chǎn)品,這些熱量必須依賴?yán)鋮s系統(tǒng)擴(kuò)散出去,空氣的出口溫度視壓縮段數(shù)的多寡及進(jìn)氣溫度而定,其溫度大約在80℃~220℃之間,除了少數(shù)行業(yè)需要高熱空氣外,絕大部份的壓縮空氣系統(tǒng)都經(jīng)過后冷卻器的降溫處理,換言之,壓縮空氣所產(chǎn)生旳熱能往往因?yàn)榛厥盏睦щy度及回收量不有而被忽略了其可資利用的可能性。茲舉數(shù)個(gè)可行性方案如下,希望發(fā)揮拋磚引玉的作用,集思廣益也許能尋找出更多的能源回收方案:
方案一:在空壓機(jī)出口與后冷卻器之間的管路中增設(shè)一組低水流量的熱交換器,可以獲得一部份的回收熱做為溫水系統(tǒng)的熱源,供應(yīng)洗滌、沐浴等用途可說相當(dāng)理想。(視空壓機(jī)的出口溫度與溫水溫度差來設(shè)計(jì)熱回收系統(tǒng),應(yīng)可輕易的達(dá)成總熱量10%以上的回收率)。
方案二:如有室內(nèi)游泳池的設(shè)置,不妨結(jié)合池水與冷卻水系統(tǒng)來規(guī)劃為溫游泳池,這也是一種熱能的再利用。
方案三:前文中曾介紹冷卻水溫對(duì)空壓機(jī)效率的影響程度,在使用大量液態(tài)氮或其它液態(tài)氣體的工廠中,液態(tài)氣體在使用前必須經(jīng)過蒸發(fā)處理,如果將蒸發(fā)管導(dǎo)入冷卻水塔或蓄水池中來降低冷卻水溫,其效益不言可喻。
十、結(jié)語
承蒙中國技術(shù)服務(wù)社能源技術(shù)服務(wù)中心的邀請(qǐng)發(fā)表我從事空壓機(jī)工作近二十年的淺見,衷心的期盼這份經(jīng)驗(yàn)談對(duì)工業(yè)界從事節(jié)能工作能有所幫助。
事實(shí)上,節(jié)能工作是多方面的,需要有人或相關(guān)單位去推動(dòng)、去傳播相關(guān)的知識(shí)及技術(shù),能夠節(jié)能-節(jié)省成本又何樂而不為,相信業(yè)主都有相當(dāng)高的配合意愿,其實(shí)各空壓機(jī)供貨商也在朝此目標(biāo)努力,鑒于業(yè)務(wù)人員的水平參差不齊或者誠信度讓人質(zhì)疑,買賣雙方總難免會(huì)存在一道鴻溝,很多好設(shè)計(jì)也因而被抹剎,因此更凸顯一個(gè)立場超然的單位來推展節(jié)能工作的重要性,更期盼中國技術(shù)服務(wù)社能承擔(dān)起這份重任
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