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機(jī)床與液壓壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀與節(jié)能改造孫鐵源。蔡茂林北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京100191企業(yè)氣動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)構(gòu)成環(huán)節(jié)的不科學(xué)用氣現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)工業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)目前存在的和新興的節(jié)能技術(shù)的特點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了分析和探討，為企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造提供理論依據(jù)。

　　關(guān)飩詞縮空氣；節(jié)能改造空機(jī)控制，漏檢測(cè)余熱收作為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的動(dòng)力源。1縮空氣在業(yè)生產(chǎn)中占總能耗的1035.壓縮空氣系統(tǒng)能耗的9為工業(yè)壓縮機(jī)的耗電我國(guó)工業(yè)壓縮機(jī)每年的電耗占全國(guó)總電耗的6以上12.空壓機(jī)運(yùn)行成本由采購成木維護(hù)成本和能源運(yùn)行成本組成。由全生命周期評(píng)價(jià)理論，采購成本僅占1收左右，而能源成本卻高達(dá)77.說明我國(guó)在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的哪木還需大力提壓縮今氣系統(tǒng)的能源利用效率。

　　隨著企業(yè)對(duì)壓縮空氣系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的深入和節(jié)能減排造以達(dá)到最好的節(jié)能效果。筆者依托于國(guó)內(nèi)首家專注于壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能單位北航3，節(jié)能環(huán)保中心，近兩來對(duì)國(guó)工業(yè)企業(yè)調(diào)研得扎貰能改造需求主要來自以下3個(gè)方面1空壓機(jī)能耗占企業(yè)用電比例過高；2壓縮空氣系統(tǒng)供氣不穩(wěn)定壓力波動(dòng)等影響設(shè)備的正常工作；3隨著生產(chǎn)規(guī)校的擴(kuò)欠，企業(yè)對(duì)原有壓縮空氣系統(tǒng)改造優(yōu)化以適應(yīng)增長(zhǎng)需求。因企業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)的特點(diǎn)和適用的節(jié)能技術(shù)不14為提高改造成功率，節(jié)能改造不能盲目實(shí)施。在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析測(cè)試和評(píng)估的基礎(chǔ)上，選擇適合壓縮空氣使用情況的調(diào)查，對(duì)目前存在的和新興的些節(jié)能技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行了分析和探討。

　　1系統(tǒng)節(jié)能策略理論1從系統(tǒng)構(gòu)成的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，總體采取如下節(jié)能措施壓縮空氣的產(chǎn)生。不同類型壓縮機(jī)的合理配置和維護(hù)，運(yùn)行模式的優(yōu)化，空氣凈化設(shè)備的日常管理壓縮空氣的輸送。管網(wǎng)配置的優(yōu)化，高低壓供氣管近分離耗氣分配的實(shí)時(shí)監(jiān)符。泄漏的曰常點(diǎn)檢與最小化，接頭處的壓損改進(jìn)=壓縮空氣的使用。氣缸驅(qū)動(dòng)回路的改進(jìn)，使用針對(duì)本行業(yè)開發(fā)的節(jié)能產(chǎn)品，如電解鋁行業(yè)打殼缸專用節(jié)氣閥，以及節(jié)能型氣槍噴嘴等。

　　壓縮機(jī)余熱回收。通過熱交換等手段將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收，用于輔助采暖和工藝加熱等。

　　2壓縮空氣的產(chǎn)生2.1單臺(tái)空卡機(jī)節(jié)能目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的空壓機(jī)主要分為往復(fù)收稿日期2010排氣比率。，2，排罵比贏80加載御載控制進(jìn)氣節(jié)流控制方式。t；WiiV速控制進(jìn)氣口閥門只有全開全閉兩種方式。

　　通過控制進(jìn)氣閥的開關(guān)實(shí)行加載或卸載控制采用進(jìn)氣節(jié)流控制。在卸載壓力區(qū)間內(nèi)。以比例閥控制進(jìn)氣閥開度，保持系統(tǒng)供氣壓力的穩(wěn)定變頻器控制通常低速啟動(dòng)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，變頻器通過檢測(cè)系統(tǒng)中壓力士經(jīng)過調(diào)輸出控制電機(jī)轉(zhuǎn)搡到所需壓力出現(xiàn)較早，不能維持管網(wǎng)恒壓；卸載運(yùn)行時(shí)，雖不產(chǎn)生壓縮空氣電機(jī)空載運(yùn)行。卸載后儲(chǔ)氣筒壓力降低至潤(rùn)滑油噴入轉(zhuǎn)子所需壓力，滿負(fù)荷時(shí)的2535的功率進(jìn)氣閥多為蝶閥或氣缸閘閥開度減小時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力降低，壓縮比，加，壓縮行程中泄漏量，加。進(jìn)氣閥完全關(guān)閉，仍消耗滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)7制的功率；當(dāng)出氣量為滿負(fù)荷時(shí)的5??；時(shí)。仍消耗滿負(fù)荷功率的8，變頻改造只對(duì)處于低負(fù)荷的空壓機(jī)運(yùn)行起到變速調(diào)節(jié)的作用，且在負(fù)荷變化大的情況。節(jié)能效果才能顯現(xiàn)出來。與離心式風(fēng)機(jī)和水泵不同?？諌簷C(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩。其功率與轉(zhuǎn)速近似成次方的關(guān)系。只適用于在負(fù)載變化較大且很少處于滿載狀態(tài)的單個(gè)壓縮機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合效果最佳可控于用；離心式在紡織企業(yè)應(yīng)用廣泛，運(yùn)行穩(wěn)定，效率高，但系統(tǒng)壓力突變時(shí)容易發(fā)生喘振。采用的主要節(jié)能措施有1保證進(jìn)口空氣潔凈度，尤其是紡織企業(yè)做好級(jí)粗濾，以濾掉空氣中大量的短纖維。2降低空壓機(jī)進(jìn)氣溫度，提高效率。3潤(rùn)滑油油壓對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)影響大，選用含消泡劑和氧化穩(wěn)定劑管網(wǎng)的冷凝水排放點(diǎn)要定期排放；6為防止空41求變化過快等引起喘振。注意調(diào)整機(jī)組設(shè)記的比例帶和積分時(shí)間，盡量避免用氣突減。7選用節(jié)能效果顯著的級(jí)離心機(jī)；盡量選用高壓電機(jī)，減少線損，使空壓站溫升低。

　　螺桿式空壓機(jī)應(yīng)用廣泛，下面重點(diǎn)對(duì)螺桿式空壓TIx特壓力波動(dòng)范圍輸入功率百分比肩氣比率對(duì)比曲線分析當(dāng)前空壓機(jī)加郝載和恒壓調(diào)節(jié)方式存在的問，可以得出靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，供氣量無法快速連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免±也產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。

　　單純變頻控制通過加裝變頻器調(diào)節(jié)空壓機(jī)系統(tǒng)，用于1廠氣量波動(dòng)不欠的情況波動(dòng)在單機(jī)產(chǎn)氣量的4070節(jié)能效果最顯著。2.2寧壓機(jī)群專家控制系統(tǒng)4空壓機(jī)群專家控制系統(tǒng)成為目前空壓機(jī)群控制節(jié)能新技術(shù)。該控制系統(tǒng)根據(jù)壓力需求變化，集中控制不同空壓機(jī)的啟停加卸載等，保持系統(tǒng)直有合適數(shù)量和容量的壓縮機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)中單臺(tái)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制空壓機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)氣量叫置工廠低玉供系統(tǒng)用氣他小的波也般選擇對(duì)哪臺(tái)空壓機(jī)變頻改造，需要專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全而的測(cè)試汁算寸能決定通過以分析比較，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)很多壓縮空氣系統(tǒng)能效有很大的提升空間。

　　壓縮機(jī)變頻改造只有結(jié)合企業(yè)自身壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況才能達(dá)到節(jié)能效果，需要經(jīng)過專業(yè)人員全面測(cè)試和評(píng)，后才能使用空壓機(jī)群專家控制系統(tǒng)特別適合于多臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行的場(chǎng)合，實(shí)行階梯組合配置，可以很好滿足企業(yè)需求。

　　2.3壓縮空4干燥工藝的改進(jìn)凍式無熱再生式和微熱再生復(fù)合式，主要性能比處，1方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)冷凍式技術(shù)成熟運(yùn)行可靠露點(diǎn)般只能到13，耗電占?jí)嚎s機(jī)耗電的3左右無熱再生式價(jià)格較低，使用方便，露點(diǎn)可達(dá)70，露點(diǎn)不穩(wěn)定，隨運(yùn)行時(shí)間處理質(zhì)量下降，再生耗氣量占總產(chǎn)出的1挪15微熱再生復(fù)合式工藝成熟，管理方便，露點(diǎn)可達(dá)7，C價(jià)格貴，加熱及用氣反吹結(jié)合，再生用氣占扒8節(jié)能改造方向遵循以下原則1若原系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行過高純度處理時(shí)，改成較低的匹配的處理方式。2改進(jìn)干燥工藝，減少干燥處理環(huán)節(jié)的壓損某些系統(tǒng)干燥器處壓損達(dá)Q050.1MPa減少能量消耗，智能氣休泄漏檢測(cè)儀。泄漏點(diǎn)掃描槍等，采取措施防止壓縮空氣系統(tǒng)的跑冒滴漏，據(jù)此開展維修工作和元器件更換工作= 4壓縮空氣的使用氣槍在制造加工的精修工序機(jī)加工等工藝現(xiàn)場(chǎng)被廣泛使用，其耗氣量在某些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域達(dá)到總供氣量過高用直銅管做噴嘴以及線工人擅自提高工作壓力等現(xiàn)象，造成巨大的用氣浪費(fèi)。

　　在氣動(dòng)設(shè)備中用氣不合理現(xiàn)象也較突出，例如確定工件是否卡到位的氣體背壓檢測(cè)真空發(fā)生器給氣等存在不工作時(shí)不間斷供氣現(xiàn)象。尤其在化學(xué)藥液槽，用于攪拌的用氣。輪胎制造的記型充氣等都存在這心叫，節(jié)能改造措施使用新型氣動(dòng)噴嘴節(jié)能裝置和脈沖式氣槍。在特定行業(yè)采用專業(yè)氣動(dòng)設(shè)備，如電解錯(cuò)行業(yè)推廣使用的打殼缸專用節(jié)氣閥等。

　　3，縮空氣的輸送3.1管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)的壓降不應(yīng)超過工作壓力的1.5.當(dāng)前很多空壓站的輸氣管道沒有主次之分，不必要的彎頭彎管過多，壓力脈動(dòng)頻繁，壓損嚴(yán)重。氣動(dòng)管道5空壓機(jī)余熱叫收根據(jù)全生命周期評(píng)價(jià)，空壓機(jī)消耗的電能有8，9，轉(zhuǎn)化成熱的形式散失掉，空壓機(jī)的屯熱消耗分布除去輻射到環(huán)境中和存于壓縮空氣自身的熱量外，剩余94的能量均可以采用余有的埋于地溝，無法監(jiān)測(cè)泄漏。為保證任何情況下系統(tǒng)壓力需求，運(yùn)行管理人員提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力0.1a2MPa引入人為壓力損失?？諌簷C(jī)排氣壓力每增加0.1仍空1機(jī)功耗將增加710，同時(shí)系統(tǒng)壓力的提高，使空氣泄漏量增加。

　　節(jié)能改造措施1將支路布置的管線改成環(huán)路布置，實(shí)行高低壓供氣分離，并安裝高低壓精密溢流單元；2節(jié)能改造時(shí)更改局部阻力偏大的管線，降低管道阻力，對(duì)管內(nèi)壁酸洗除銹等凈化處理，保證管壁光滑。

　　3.2泄漏檢漏和堵漏大部分工廠泄漏嚴(yán)重，泄漏量達(dá)到2制35，主要發(fā)生在各用氣設(shè)備的閥門接頭聯(lián)件電磁閥螺紋連接和氣缸前端蓋等處；有的設(shè)備超壓工作，自動(dòng)卸荷，頻繁排氣。泄漏造成的損失幾乎超出大多數(shù)人的想象。如汽車點(diǎn)焊工位的個(gè)焊渣在氣管上造成的個(gè)直徑的小孔，每年電費(fèi)損失高達(dá)3525，1幾乎相當(dāng)于兩個(gè)口之間的全年家庭用電1刁。

　　節(jié)能措施1對(duì)主要生產(chǎn)車間的供氣管道安熱叫收的方式加以利用。

　　0輻射到環(huán)境中口存于壓縮空氣中□電機(jī)散熱，后冷卻回收□油冷卻回收余熱回收就是通過換熱器等合適的手段將空氣壓縮過程中產(chǎn)生的熱量回收用來加熱空氣或水，典型的使如輔助采暖。，藝加熱和鍋爐補(bǔ)水預(yù)熱等通過合理改進(jìn)，5090的熱能可以回收并利用。安裝熱能回收裝置可以將空壓機(jī)運(yùn)行溫度有效控制在最佳運(yùn)溫心使?jié)櫥投∽鳡顟B(tài)更良好空壓機(jī)排氣會(huì)增加26.對(duì)于空冷式空壓機(jī)，可以停止空壓機(jī)自身的冷卻風(fēng)機(jī)，采用循環(huán)水泵回收熱量；水冷5，6余熱回收相對(duì)電熱設(shè)備幾乎無需能耗；相對(duì)于燃油燃?xì)庠O(shè)備零排放，是清潔環(huán)保的節(jié)能方裝流量計(jì)量管理系統(tǒng)確定工藝用量限額。2調(diào)整工藝氣量，盡可能減少閥門接頭的數(shù)量。減少泄漏點(diǎn)，3加強(qiáng)管理，使用業(yè)工1記明巡檢。

　　總之，企業(yè)可以采用些專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備如并聯(lián)接入式6結(jié)論于壓縮空氣系統(tǒng)能量損失分析現(xiàn)論。對(duì)企業(yè)現(xiàn)下轉(zhuǎn)第43頁道位移的影響。5對(duì)比了考慮耦合效應(yīng)和不考慮費(fèi)合效應(yīng)下壓力變化曲線從閣5可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)瞬態(tài)變化期間，耦合作用對(duì)管路的壓力幾乎沒有影響。

　　4結(jié)論推導(dǎo)了包含徑向振動(dòng)方程的輸流管道耦合模型，并利用FEM和MOC方法求解。該模型對(duì)運(yùn)動(dòng)控制體非慣性動(dòng)量方程中速度和作用力兩項(xiàng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)募僭O(shè)，使投型得到簡(jiǎn)化，仿真結(jié)，明隨著管道長(zhǎng)度厚度，管道振幅會(huì)和應(yīng)減少，上接第0頁存不介理氣現(xiàn)象和節(jié)能措施作了分析和總結(jié)在企業(yè)節(jié)能改造時(shí)。首先針對(duì)不的系統(tǒng)做詳細(xì)的測(cè)試評(píng)，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用，合的優(yōu)化措施以達(dá)到巧能標(biāo)0，可以提高整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)檢測(cè)評(píng)估機(jī)構(gòu)如北航3，節(jié)能環(huán)保中心等嗔能捉供專業(yè)節(jié)能服務(wù)。新的節(jié)能措施也任不斷涌現(xiàn)，對(duì)我國(guó)的節(jié)能減排工作意義重大。

　　1蔡茂林。壓縮空氣系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力4.中2李莉。提高工業(yè)壓縮空氣系統(tǒng)能效途徑的探討。能源技術(shù)與管理。2007387SU3蔡茂林香利春。氣動(dòng)系統(tǒng)的能量消耗評(píng)價(jià)體系及能量損失分析斗機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2007 43969744彭慶憲，唐吉燈。螺桿空壓機(jī)的節(jié)能實(shí)踐?？萍假YW，200924，6064 5秦宏波。胡壽根?；谙到y(tǒng)性能分析的壓縮空氣系統(tǒng)變頻技術(shù)研宄和應(yīng)用4.電機(jī)與控制應(yīng)用。2009 6張業(yè)明。蔡茂林。面向壓縮機(jī)群控制的新型節(jié)能智能控制器的研宄。液壓氣動(dòng)與密封，2008514177蔡茂林。壓縮空氣泄漏損失及其對(duì)策。中國(guó)設(shè)備工g，200944850 8孫鐵源。蔡茂林?；?；0；技術(shù)的流量計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)蔡茂林?，F(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)理論與實(shí)踐第十講氣動(dòng)系統(tǒng)的