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離心式空壓機真的更節能嗎?

时间:2019-07-01 10:33???来源:博天堂918在线游戏大厅空压机???作者:Denair???点击:

  隨著我國工業的不斷發展,企業本身不僅面臨市場的激烈競爭,同時對自身的生産運營成本也提出了嚴苛的要求,“節流”即“開源”,離心式空氣壓縮機(以下簡稱離心機)作爲通用的空氣壓縮設備,憑借壓縮空氣無油、運行效率高的特點,越來越得到用戶的青睐 。

  然而,大部分用户对“离心机非常节能” 只有一个概念上的认识,知道离心机比无油螺杆压缩机等其他压缩形式更节能,但并没有系统地从产品本身到实际使用等综合考虑这个问题 。
所以博天堂918在线游戏大厅 將從常用壓縮形式比較、市場上各品牌離心機差異、離心機空壓站設計、日常維護保養四個角度,簡單闡述這四個因素對“離心機是否節能”的影響 。

  一、不同壓縮形式的比較
  無油壓縮空氣市場中,主要有螺杆機、離心機兩大類,氣量大致範圍如表1 。


 
  由表1看出,無油螺杆機主要满足小气量需求,目前无油螺杆市场上各个品牌的竞争主要集中在75Kw ~ 315Kw 。
  离心机最小也可以做到25m³/min, 那么,当需求气量在50~70m³/min时,究竟是选择多台无油螺杆,还是选择离心机更合适?
  
  1) 從空氣壓縮原理角度分析
  不考慮各個品牌螺杆轉子型線設計、內壓比設計等因素,螺杆機轉子間隙是影響效率的關鍵因素,轉子直徑和間隙的比例越高,則壓縮效率越高,同樣,離心機葉輪直徑和葉輪與蝸殼間隙比例越大,則壓縮效率越高 。
  2) 兩種壓縮方式效率比較
  以某68m³m³/min 、8barg 用气需求为例,离心机与螺杆机方案的功耗比较,见表2

 
 
  由表2 可知,
  a. 68m³/min需求时,离心机效率比螺杆机高;
  b. 根据压缩间隙对效率的影响可以判断: 螺杆机直径越大,则效率越高,离心机气量越小,叶轮直径越小,则间隙占比越大,效率呈逐步下降趋势;
  c. 由表3 也可以看出,离心机与螺杆机在不同工况下,基本保持同样的变化水平 。

 离心式空压机更节能吗?
 
  3) 理論結合實際的綜合效率比較
  单纯的机器效率比较并不能反映实际使用的结果,从实际使用角度考虑,80%的用户实际用气都存在波动,见表4 典型的用户用气需求波动示意图,但离心机的安全调节范围只有70%~100%,当用气量超过调节范围时,会出现大量放空,放空即是能源的浪费,则这台离心机的综合效率就不高 。
  如果用戶充分了解自己的用氣波動情況,多台螺杆機的搭配,尤其采用N+1、即N台定頻螺杆+1台變頻機的方案,用多少氣産多少氣,變頻螺杆實時調節氣量的産出,則綜合效率反而比離心機高 。
  因此,离心机到底节不节能,不能单纯从设备角度出发,要充分考虑实际用气的波动,如果想采用50~70m³/min 离心机,则需要保证用气波动在15~21m³/min 的波动范围,即尽量保证离心机不放空,如果用户预判自己的用气波动超过21m³/min , 则采用螺杆机方案会更节能 。
  二、離心機的不同配置
  離心機市場主要由幾大國際品牌占據,如瑞典阿特拉斯·科普柯、日本IHI-Sullair、美國英格索蘭等、根據筆者了解,各個品牌基本只生産擁有核心技術的離心機葉輪部分,其他零部件采用全球供應商采購模式,因此,零部件的品質也對整機效率有重要的影響 。
  
  1) 驅動離心機機頭的高壓電機
  電機效率對離心機的整體效率影響非常大,配置不同效率的電機,整機輸入功率計算差別見表3 。
 
  由表5可知,高效電機在離心機長期使用中,能有效保證整機輸入功率最低,進而提高整機的運行效率 。
  国家标准委员会颁布的GB 30254-2013 《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》中,对各个电机等级做了详细的划分,其中大于等于2级能效以上的电机,定义为节能电机,相信随着该标准的不断完善和推广,电机会作为离心机是否节能的重要判断标准 。

  2) 傳動機構---聯軸器和齒輪箱
  離心機葉輪采用齒輪增速驅動,因此,連軸器的傳動效率,高、低速齒輪系統的傳動效率、軸承的形式等因素,都會進一步影響離心機的效率,但這些零部件的設計參數都被作爲各個廠家的保密數據不對外公開,因此,只能從實際使用過程中做簡單判斷 。
  a. 连轴器: 从长期运行角度考虑,干式叠片连轴器比齿式连轴器的传动效率高,齿式联轴器传动效率下降快
  b. 齿轮增速系统:传动效率下降,则机器噪音高、振动高,叶轮的振动值短时间内增高,传动效率下降
  c. 轴承:采用多片式滑动轴承,可有效;ご堵值母咚僦嵊湍の榷,启;辈换岫灾嵬咴斐赡ニ
 
  3) 冷卻系統
  離心機每一級葉輪壓縮後都需要進行冷卻,再進入下一級進行壓縮
  a. 冷却:冷却器的设计应充分考虑不同季节进气温度、冷却水温度对冷却效果的影响
  b. 压降:气体经过冷却器时,要尽量减少气体压降
  c. 析出冷凝水:冷却过程中冷凝水析出越多,下一级叶轮对气体做功比例越多,则气体压缩效率越高
  d. 排出冷凝水:将冷凝水快速排出冷却器,同时不产生压缩空气泄露冷却器的冷却效果对整机效率影响非常大,同时也考验每一个离心机厂家的技术实力 。
 
  4) 其他影響離心機效率的因素
  a. 进气调节阀门的形式:多片式进气导叶阀可在调节时对气体预旋,减少一级叶轮整流,降低一级叶轮压比,从而提高离心机效率
  b. 级间管道:设计紧凑的级间管道系统,可以有效降低压缩过程的压损
  c. 调节范围:更宽的调节范围意味着更少的放空风险,也是检验一台离心机是否具备节能能力的重要判读指标
  d. 内表面涂层:离心机每级压缩的排气温度90~110℃,内部良好的耐温涂层也是保证长期高效运行的保障
 
  三、空壓站設計階段
  離心式空壓站的系統設計目前還處在比較粗放的階段,主要體現在:

  1) 产气量与需求量不匹配
  一個空壓站的氣量,在設計階段時會統計用氣點、乘以同時使用系數等數據等,已經留有充足的余量,但實際采購時要滿足最大、最不利工況這一指標,加上離心機選型的因素,因此從實際結果看,實際用氣大多小于采購的壓縮機産氣量,再加實際用氣波動、各品牌離心機調節能力的差別,離心機會發生階段性放空 。

  2) 排气压力与用气压力不匹配
  很多离心机空压站都只有1~2个压力管网,以满足最高压力点为基准选择离心机,但实际上,最高压力点气量需求占比很小,或者有更多低压力的用气点,需要通过下游减压阀来降压使用,根据权威数据,离心机每降低1barg 排气压力,总运行能耗可降低8% 。

  3) 压力不匹配对机器的影响
  离心机只有运行在设计点时效率才最高,举例来说,设计排气压力8barg 的机器,实际排气压力在5.5barg , 则要参考6.5barg的实际运行功耗 。

  4) 空压站管理不到位
  用戶認爲只要是穩定供氣保證生産,其他都可以先放一放,以上提到的問題,或者說節能點,都會被忽略,那麽,實際運行的能耗就會遠高于理想狀態,而這種理想狀態,原本可以通過前期更細致的計算,對實際用氣波動的模擬,更詳細的氣量、壓力劃分、更准確的選型搭配去實現 。

  四、日常維護保養對效率的影響
  日常維護保養也對離心機是否能高效運行起著及其重要的作用,除了機械設備常規的三濾一油、閥門閥體密封件的更換,離心機還需要注意以下幾點:

  1) 空气中粉尘颗粒
  氣體經進氣過濾器過濾後,還是會有細小粉塵進入,長時間後會沈積在葉輪、擴壓器、冷卻器翅片上,影響吸氣量,進而影響整機效率 。

  2) 压缩过程中气体特性
  壓縮過程中,氣體處于過飽和、高溫高濕狀態,壓縮空氣中的液態水會與空氣中酸性氣體結合,對氣體內壁、葉輪、擴壓器等産生腐蝕,影響進氣量,也會降低效率 。

  3) 冷却水的品质
  冷卻水中碳酸鹽硬度、總懸粒子物濃度的不同,導致冷卻器水側結汙結垢,影響換熱效率,進而影響整個機器的運行效率 。
 
  離心機是目前市場上效率更高的空氣壓縮機種類,在實際使用中,要想真正達到“物盡其用、盡享其效”,不僅需要離心機廠家不斷研發更高效的産品;同時,准確的選型方案,貼近實際的用氣需求,達到“用多少氣産多少氣、用多高壓力産多高壓力”也顯的尤爲重要 。此外,加強對離心機的維護保養,也是離心機長期穩定高效運行的可靠保障 。

  隨著離心機使用越來越廣泛,希望越來越多的用戶不僅知道“離心機非常節能”,同時也能夠從整個系統的設計、運行維護保養的角度去達到節能的目標,提高企業自身的競爭力,爲減少碳排放,維護綠色地球做出自己的貢獻!
 


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