淺談空氣壓縮機(jī)的選擇及節(jié)能措施

1、第24卷第8期2008年4月甘肅科技Gansu Science and TechnologyV ol.24N o.8A p r.2008淺談空氣壓縮機(jī)的選擇及節(jié)能措施張艷君,王曉慧(蘭州石油化工工程公司,甘肅蘭州730060摘要:從經(jīng)濟(jì)、可靠與安全三方面講述空氣壓縮機(jī)選擇的重要性;從設(shè)備搭配、冷卻水系統(tǒng)、管路的規(guī)劃、操作保養(yǎng)對(duì)能源消耗的影響,以及能源回收/廢熱利用的可行性方案等方面進(jìn)行了介紹,為經(jīng)濟(jì)合理的選擇空壓機(jī)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:空氣壓縮機(jī);選擇;節(jié)能中圖分類號(hào):T H4551概述空氣壓縮機(jī)是指壓縮介質(zhì)為空氣的壓縮機(jī)。主要用來(lái)為生活、生產(chǎn)提供源源不斷地、具有一定壓力的壓縮空氣。廣泛的應(yīng)用于

2、機(jī)械礦山、化工、石油、交通運(yùn)輸、建筑、航海等行業(yè),在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展,空氣壓縮機(jī)的使用從城市到農(nóng)村,隨處可見。2空氣壓縮機(jī)的選擇空壓機(jī)種類繁多,型式多樣,對(duì)廣大用戶而言,如何選擇空壓機(jī),不僅僅是一個(gè)合理使用資金的問題,對(duì)日后空壓機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性也有直接聯(lián)系。因此,空壓機(jī)的選擇要從經(jīng)濟(jì)性、可靠性與安全性等三大方面考慮。選擇一臺(tái)好的空壓機(jī)要注意以下幾點(diǎn)。1應(yīng)考慮排氣壓力的高低和排氣量大小。一耬用途空氣動(dòng)力用壓縮機(jī)排氣壓力為0.7M Pa(老標(biāo)準(zhǔn)為0.8M Pa,排氣量是空壓機(jī)的主要參數(shù)之一,選擇空壓機(jī)的氣量要和所需的排氣量相匹配,并留有10%

3、的余量。在選排氣量時(shí)還要考慮高峰用量及低谷用量。2要考慮用氣場(chǎng)合和條件,如用氣場(chǎng)地狹小,應(yīng)選立式;如用氣場(chǎng)合有長(zhǎng)距離的變化(超過500m,則應(yīng)考慮移動(dòng)式;如果使用場(chǎng)合不能供電,則應(yīng)選擇柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)式;如果使用場(chǎng)合沒有循環(huán)水,則應(yīng)選擇風(fēng)冷式。在風(fēng)冷和水冷兩種冷卻方式上,很多用戶有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí),認(rèn)為水冷好,其實(shí)不然。國(guó)內(nèi)外小型壓縮機(jī)中風(fēng)冷式大約占90%以上,這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)上風(fēng)冷簡(jiǎn)便,使用時(shí)無(wú)需水源。而水冷圏壓縮機(jī)的致命缺點(diǎn)有4個(gè):必須有完備的上下水系統(tǒng),投資大;水冷式冷卻器壽命短;在北方冬季還容易凍壞氣缸;在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)浪費(fèi)大量的水。3要考慮壓縮空氣質(zhì)量。一般空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣均含有一定的潤(rùn)滑油,

4、并有一定量的水,有些場(chǎng)合是禁油禁水的,這時(shí)不但對(duì)壓縮機(jī)選型要注意,必要時(shí)要增加附屬裝置。4要考慮壓縮空氣運(yùn)行的安全性。空壓機(jī)是一種帶壓工作的機(jī)器,工作時(shí)伴有溫升和壓力,其運(yùn)行的安全性要放在首位。國(guó)家對(duì)壓縮機(jī)的生產(chǎn)實(shí)行規(guī)范化的“兩證”制度,即壓縮機(jī)生產(chǎn)許可證和壓力容器生產(chǎn)許可證(儲(chǔ)氣罐。通常有證廠家的產(chǎn)品質(zhì)量保證系統(tǒng)是完善的,不會(huì)出現(xiàn)大的質(zhì)量問題。3節(jié)能措施3.1大小型空壓機(jī)的搭配選擇不可否認(rèn),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)均具有的共同的特性。因此,以能源效率為著眼點(diǎn)來(lái)選擇空壓機(jī)的最高原則是寧選大而不選小,但是從各種層面來(lái)衡量,選擇大型

5、空壓機(jī)受到以下幾種因素的限制:(1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)(380460V就不太適合使用450kW及以上的空壓機(jī)。其次,必須考慮大型空壓機(jī)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的衡擊承受能力是否足夠。(2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(gòu)置前的估計(jì)值時(shí),單臺(tái)空壓機(jī)將會(huì)無(wú)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)則具有較大的彈性化。(3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。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

6、選擇空壓機(jī)的容量大小時(shí)就已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(yǔ)即可涵蓋的,其牽涉的層面甚為廣泛,現(xiàn)列舉以下幾項(xiàng)基本原則;(1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作為選擇空壓機(jī)容量的依據(jù),但常見部分業(yè)主要求空壓機(jī)供貨商為他們估算某種氣動(dòng)設(shè)備的耗氣量,這絕對(duì)是本末倒置的做法。(2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)人士的對(duì)策。(3對(duì)全廠的前瞻性做整體考慮,分別列舉近期、中期、遠(yuǎn)期投資計(jì)劃的估計(jì)風(fēng)量。(4空壓機(jī)的種類、型式、容量一致,而使用零件卻不具有互換性,在耗氣量變化范圍較大的情況下,選擇

7、大小容量兼有的空壓機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)可以提供更有彈性的應(yīng)變范圍,有意想不到的節(jié)能效果。(5曾經(jīng)有人主張配置數(shù)臺(tái)大容量的和一半容量的空壓機(jī),這樣確實(shí)有成功的實(shí)例,但這種配置并非是放置四海而皆準(zhǔn)。使用35臺(tái)以上空壓機(jī)的空氣壓縮系統(tǒng),要慎重的選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞郊巴鈬鋫?可不必考慮大、小容量兼有的配置方式,以避免小容量空壓機(jī)被閑置。3.2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)要盡可能供應(yīng)低溫的冷卻水(并非指刻意制造低溫冷卻水。如有過剩的冷凍水不妨考慮改用冷凍水(定排量式空壓機(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)在冷卻水的進(jìn)/

8、出口處裝溫度控制閥,以避免在氣缸中形成冷凝水。3.3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,可以用壓損的高低作為衡量的標(biāo)準(zhǔn),從空壓機(jī)的排氣壓力到管路末端的壓損以不超過5%或0.35kg/cm2為原則(兩者中取低者為標(biāo)準(zhǔn)影響壓損高低的系統(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(zhǎng)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810倍等徑管長(zhǎng)的壓損,因此應(yīng)將彎頭的使用量盡可能的減少。管徑的大小對(duì)壓損影響很大,壓損一定要精確的計(jì)算。3.4操作與保養(yǎng)對(duì)能源消耗的影響空壓機(jī)的種類、大小、控制方式各具特色,雖然各制造廠也在尋求節(jié)能

9、之道,但是空壓機(jī)在各種不同的場(chǎng)所能否發(fā)揮其特性,以達(dá)到能源被有效利用的目的,最終仍要視操作人員的使用、保養(yǎng)是否得當(dāng),才能做到能源不被浪費(fèi)。選擇理想的控制方式以及冷凝水的排放、控制閥的保養(yǎng)與調(diào)整,是操作人員有關(guān)節(jié)能的例行工作。冷卻水的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)的散熱效果不佳影響空氣溫度,卻是由于保養(yǎng)者的工作不到位造成的。因此,加強(qiáng)好員工訓(xùn)練。流量計(jì)的選用、安裝有嚴(yán)格的要求,否則流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)極大的誤差,或許因此,絕大部分的壓縮空氣系統(tǒng)都沒有設(shè)置流量計(jì),只有靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷用氣量或空壓機(jī)的出風(fēng)量,其結(jié)果可想而知。其實(shí)即使流量計(jì)不十分精確,但是仍然可以用比較法來(lái)幫助記錄

10、。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)有的作用。3.5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,空氣的出口溫度由壓縮段數(shù)的多少和進(jìn)氣溫度而定,其溫度大約在80200之間,除了少數(shù)行業(yè)需要高熱空氣外,絕大部分的壓縮空氣系統(tǒng)都要經(jīng)過后冷卻器的降溫處理,換言之,壓縮空氣所產(chǎn)生的熱能往往因?yàn)榛厥盏睦щy及回收量不同而被忽略了,這就造成了資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)就資源的再利用,列舉幾個(gè)可行性方案如下。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

11、流量的熱交換器,可以獲得一部分的回收熱作為溫水系統(tǒng)的熱源,供應(yīng)洗滌、沐浴等用途可以說是相當(dāng)理想的。(視空壓機(jī)的出口溫度與溫水溫度差來(lái)設(shè)計(jì)熱回收系統(tǒng)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(lái)規(guī)劃溫游泳池,這也是一種熱能的再利用。方案三: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(下轉(zhuǎn)第128頁(yè)驗(yàn)結(jié)果顯示,與相同樁身直徑的樁相比,前者極限荷載為后者的1.74倍,擴(kuò)底樁與普通樁相比具有承載力高,樁徑小,承臺(tái)面積小等顯著優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。擴(kuò)孔的成型工藝除鉆擴(kuò)外還有夯擴(kuò)、壓擴(kuò)、注擴(kuò)、擠擴(kuò)等多種種類。而目前在蘭州地區(qū)應(yīng)用比

12、較廣泛的為注擴(kuò)。注擴(kuò)是指樁端壓力注漿樁,樁測(cè)壓力注漿樁及樁端樁測(cè)聯(lián)合注漿樁。樁端壓力注漿是指鉆孔灌注樁在成樁后,通過預(yù)埋在樁身的注漿管利用壓力作用,將能固化的漿液(主要為水泥漿,經(jīng)樁端的預(yù)留壓力注漿裝置,均勻地注入樁端地層,視漿液性質(zhì),土層特性和注漿參數(shù)等不同條件,壓力漿液對(duì)樁端虛土及樁端附近的樁周土層起到滲透、填充、置換、壓密及固結(jié)等多種形式的作用,以改變樁與土之間的邊界條件及物理力學(xué)性能,清除虛土隱患,從而提高樁的承載力以及減少樁基的沉降量。近年來(lái),樁端壓力注漿技術(shù)在蘭州地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,具體表現(xiàn)為:樁端壓力注漿裝置形式多樣化;注漿工藝水平得到較大提高和完善,是端樁壓力注漿樁的承

13、載力較初期使用時(shí)大為提高;不少施工單位制定出了適用于蘭州地區(qū)的樁端壓力注漿操作規(guī)程和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn);樁端壓力注漿已成為土木建筑基礎(chǔ)中的一種重要樁型,高層和超高層建筑基礎(chǔ)基本上都采用此類樁型。3鉆孔灌注樁該樁型在已在該地區(qū)應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)。其特點(diǎn)有:承載力大,設(shè)備簡(jiǎn)單,受地形條件約束小,樁徑范圍大(0.52.0m,可入土較深,能解決因建筑物所需承載力大而布樁較密的問題。該樁型最早應(yīng)用于水工、橋梁工程的基礎(chǔ)中,且施工技術(shù)已相當(dāng)成熟并被多數(shù)施工單位掌握,至今仍被廣泛應(yīng)用。許多黃河大橋工程均采用了鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。近幾年地質(zhì)條件復(fù)雜的樓房基礎(chǔ)也應(yīng)用此樁型。4沉拔管灌注樁沉拔管灌注樁(亦稱為振動(dòng)沉管灌注樁是工程

14、基礎(chǔ)中常采用的一種施工方法,其主要是依靠樁錘產(chǎn)生的激振力,使樁管沉入土中,在樁管內(nèi)放置鋼筋籠灌入混凝土,并伴隨著振動(dòng)拔管的過程,使樁身混凝土密實(shí)。由于其具有施工工期短,操作工藝簡(jiǎn)易,承載力高,施工方便,節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。因此,被廣泛地應(yīng)用于濕陷性黃土地區(qū)的地基處理。但是由于其成孔、灌注混凝土、成樁等都處于隱蔽狀態(tài),施工質(zhì)量不易控制,即使是一些施工經(jīng)驗(yàn)豐富的施工單位,也可能由于各種因素的影響而發(fā)生工程質(zhì)量事故從而影響整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)效益,若某一工程樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求就會(huì)造成建筑物的不均勻沉降,輕則產(chǎn)生裂縫,重則造成倒塌事故。5向組合式樁的方向發(fā)展由于承載力和環(huán)境保護(hù)的要求及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的限制度,采用單一工藝的樁型往往滿足不了工程要求,這就要求我們用組合式的方法成樁。例如,鉆孔擴(kuò)底灌注樁有成直孔和擴(kuò)孔兩個(gè)工藝;樁端壓力注漿樁有成孔成樁與向樁端地層注漿兩個(gè)工藝;預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打(或壓入等工藝。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開放的深入,濕陷性黃土地區(qū)建筑市場(chǎng)日趨繁榮,設(shè)計(jì)人員和施工人員也在致力于適合該地區(qū)地質(zhì)條件的更新、更好樁型和施工的研究。參考文獻(xiàn):材工業(yè)出版社,2002.杜,1995.(上接第70頁(yè)水池中來(lái)降低冷卻水