壓縮空氣供氣系統(tǒng)節(jié)能手冊

1、壓縮空氣供氣系統(tǒng)節(jié)能手冊六、壓縮空氣管線節(jié)能措施由空氣壓縮機(jī)壓縮送出之空氣必須藉由配管輸送至現(xiàn)場用氣設(shè)備，而配管的設(shè)計(jì)或施工不良，將會產(chǎn)生以下的問題：1.壓力降變大，流量不足3.氣壓設(shè)備作動(dòng)不良，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定對於壓降變大，流量不足之問題點(diǎn)，一般之原因在於輸送管線設(shè)計(jì)不當(dāng)或隨著工廠的擴(kuò)增，既有管線的管徑不足，流速過快造成壓降變大。6.1、設(shè)計(jì)不當(dāng)圖6.1所示為一最簡單且最為常見之壓縮空氣管線配管方式，在此一型式下，如果配管管徑選擇不良，當(dāng)每一工作站皆在消耗氣體時(shí)，則管路下游的工作站將得不到適當(dāng)?shù)牟僮鲏毫白銐虻臍饬?。又?dāng)某一工作站之用氣量突然增加時(shí)，則管路下游的壓降將急速增加。因此，以此方式設(shè)

2、計(jì)、配置之管線並不是一良好的壓縮空氣管線。圖6.1、直線式配管40為改善直線配管之缺點(diǎn)，當(dāng)現(xiàn)場空間許可時(shí)，應(yīng)儘可能採用環(huán)狀配管，如此之方式對於某一工作站用氣量突然增加時(shí)，可由雙方向急速補(bǔ)充氣體，使壓降減至最小程度。因此為得到較穩(wěn)定(穩(wěn)定之壓力及穩(wěn)定之氣量)之壓縮空氣供給，宜採用此種配管方式。圖6.2、環(huán)狀配管除以上兩種配管方式外，空氣壓縮機(jī)的安裝位置將使得以上之配管方式延伸成四種，見圖6.3，其分別為(A)單供應(yīng)端環(huán)狀管線(B)多供應(yīng)端環(huán)狀管線(C)單供應(yīng)端直線管線(D)多供應(yīng)端直線管線對於無空氣壓縮機(jī)連鎖控制的情況下，機(jī)臺在以上各種配置下之能源耗用，依效率的良否而言，依次為最佳-(A)單供應(yīng)

3、端環(huán)狀管線佳-(C)單供應(yīng)端直線管線良-(B)多供應(yīng)端環(huán)狀管線普通-(D)多供應(yīng)端直線管線41由以上可歸結(jié)出單供應(yīng)端管線較之多供應(yīng)端管線空氣壓縮機(jī)的能源使用效率為高，其主要原因在於採用多供應(yīng)端的系統(tǒng)，由於管線壓損造成空氣壓縮機(jī)無法在用氣量減少時(shí)，適時(shí)感測出並進(jìn)行機(jī)臺的卸載或停機(jī)，而是一直處於低負(fù)載的狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)；而在第四章的空氣壓縮機(jī)能源效率檢討中已提到空氣壓縮機(jī)的低負(fù)載即代表能源使用效率不良。對於多供應(yīng)端管線之問題在以往的確不易解決，但目前由於各項(xiàng)控制設(shè)備的普及，已可藉由對整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控，使其在低用氣需求時(shí)可自動(dòng)強(qiáng)迫機(jī)臺卸載或停機(jī)，並依各機(jī)臺之能源效率曲線，啟動(dòng)適合之機(jī)臺進(jìn)行供氣。圖

4、6.3、空氣壓縮機(jī)位置與管線關(guān)係42另在各種配管迴路上，應(yīng)考慮針對各個(gè)獨(dú)立之區(qū)域配置關(guān)斷閥，使其可在不影響其他區(qū)域供氣情況下，分段隔離，進(jìn)行維修作業(yè)。而為使壓縮空氣管線中之水份能順利排除，管線在設(shè)計(jì)及架設(shè)時(shí)必須呈一傾斜，角度約為12%，並在每一段管線之最低點(diǎn)裝設(shè)排水裝置。圖6.4、配管的排水6.2、空氣洩漏防止43就國外各種資料及本中心多年來檢測壓縮空氣系統(tǒng)之經(jīng)驗(yàn)，管線造成之能源浪費(fèi)，最主要為洩漏，而定期的洩漏點(diǎn)檢為克服此一浪費(fèi)的主要方式。洩漏點(diǎn)檢之方式就本中心多年來之經(jīng)驗(yàn)，最佳方式為全廠停工時(shí)，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)供氣至現(xiàn)場，使其由各洩漏點(diǎn)排出，再利用超音波沿管線檢測出各洩漏點(diǎn)，當(dāng)使用超音波檢測儀

5、器，圖6.5所示為本中心所使用之超音波槍，當(dāng)以此槍進(jìn)行空氣管線之洩漏點(diǎn)檢時(shí)，其洩漏與無洩漏處之差異有510dB，可非常容易的檢測出洩漏點(diǎn)；當(dāng)檢測出洩漏位置後，可立即加以檢修或先行標(biāo)示後再安排檢修。按以上方式，可非常有效的發(fā)掘出各種洩漏並加以防止。圖6.5、超音波檢測槍圖6.6、超音波檢測槍顯示面板44除此之外，就本中心多年之服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，壓縮空氣管線中之洩漏多產(chǎn)生於各種轉(zhuǎn)接點(diǎn)或三點(diǎn)組合處，為節(jié)省時(shí)間起見，可預(yù)先準(zhǔn)備這些材料，並於洩漏點(diǎn)檢時(shí)即時(shí)進(jìn)行維修。除以上的洩漏點(diǎn)檢外，對於洩漏量的掌握也可在進(jìn)行洩漏點(diǎn)檢之前及改善完成之後進(jìn)行量測，按本中心目前所使用之洩漏量檢測方式，參見本手冊3.2節(jié)，為一較為可

6、行之方式。一般而言，要求壓縮空氣管線完全不洩漏並不切實(shí)際，但佔(zhàn)系統(tǒng)總供氣量10%以下為一必須達(dá)到之目標(biāo)。6.3、空氣管線壓損降低壓縮空氣輸送管線中，壓降的增加將造成空氣壓縮機(jī)輸出壓力的上昇，而空氣壓縮機(jī)輸出壓力每上昇1kg/cm2，則耗電量上昇約48%，為此必須定期檢討管線上壓降的問題，並加以正確的克服，而不是一味的提高空氣壓縮機(jī)輸出壓力。對於管線上的檢討，應(yīng)分以下三項(xiàng)目進(jìn)行。6.3.1、管徑的檢討對於管徑的大小的檢討，可利用以下之公式進(jìn)行。D=1.533 (Q/P)上式中D：最小管徑(inch)Q：流量(Nm3/min)P：絕對壓力(錶壓力Kg/cm2 + 1.033 Kg/cm2)45當(dāng)計(jì)

7、算出之管徑大於目前使用之輸送管徑時(shí)，表示目前使用者過小，即有可能造成壓降過大之問題。其解決方式有二：2.另加支管，降低原管線流量除以上方式外，當(dāng)然壓力的提昇也有助於管徑的大小的縮小，但如此方式會大幅提高空氣壓縮機(jī)能源消耗，是一絕對錯(cuò)誤的解決之道，不可不注意。6.3.2、管件、閥件及接頭的檢討壓縮空氣在通過管路或閥體時(shí)，由於流體分子與管壁間的摩擦，會產(chǎn)生壓降，一無脈動(dòng)空氣流動(dòng)於清潔與光滑之管線中之壓力降可以下式計(jì)算得知。f = 0.125 L q2 / (r d)上式中f:壓力降(psi)L:管長(ft)q:自由空氣量(ft3/sec)r:壓縮比d:管內(nèi)徑(inch)由此公式中可知出，影響壓力降

8、的最主要因素有二，其一為流量(q)，另一為管內(nèi)徑；當(dāng)流量每增加一倍時(shí)，壓力降變?yōu)樵档乃谋?；?dāng)管徑減小一倍時(shí)，壓力降變?yōu)樵瓟?shù)值的39.7倍。因此降低空氣管線前後端壓降的最佳方式為增加管內(nèi)徑。除以上所提及之管長、流量及內(nèi)徑等會影響壓力降外，壓力降的大小也和空氣中凝結(jié)水的多寡、管壁粗糙度等有關(guān)。46一般對於管件、閥件及接頭等之壓力降計(jì)算，使用如表所示之等效長度對照表，其中所列之?dāng)?shù)值(L/D)為相當(dāng)於管線直徑的倍數(shù)。由此表可知當(dāng)一空氣管線中之彎頭、接頭及閥增多時(shí)，等效長度也變長，因此管線前後的壓降也會變大。另由閘閥四種開度(全開、3/4、1/2及1/4)之等效長度，從全開時(shí)的13急速上昇至900，相

9、同之效應(yīng)也會產(chǎn)生在其他種閥件上，因此為降低空氣管線中的壓力損失，各種閥件的開度應(yīng)儘可能保持在全開或全閉。表6.1、管線中各配件之等效長度(L/D)球閥，全開450角閥，全開200閘閥，全開開度3/4開度1/2開度1/41335160900擺動(dòng)逆止閥，全開135線上球逆止閥，全開1506”以上蝶閥，全開2090O標(biāo)準(zhǔn)彎頭3045O標(biāo)準(zhǔn)彎頭1690O長直徑彎頭20標(biāo)準(zhǔn)T接頭通過支管由支管流出20606.3.3、其他配件在管線上另一會嚴(yán)重影響空氣壓縮機(jī)供氣效率，即會造成壓降上昇者為過濾器。常見之過濾器大多是利用空氣通過細(xì)密的篩網(wǎng)來達(dá)到過濾的目的，也由於如此之結(jié)構(gòu)，必然會因時(shí)間使用久了之後，篩網(wǎng)阻塞，氣體通過的阻力增加，直接造成空氣通過時(shí)的壓損變大。為解決此問題必須檢討過管線上各類型過濾器的安裝，對於非必要過濾器應(yīng)拆除，對於絕對必要之過濾器則必須定期更換或清理。47圖6.7所示為常見於壓縮空氣主管線之過濾器，其濾網(wǎng)篩目可分為40、3、1等多種，其工作原理是壓縮空氣自其濾心之中間引入，利用濾心內(nèi)部與外部之壓差，使空氣穿過濾網(wǎng)再導(dǎo)出。在此範(fàn)例過濾器上另裝置有壓差錶，利用此錶