1、第24卷第8期2008年4月甘肅科技Gansu Science and TechnologyA p r.2008淺談空氣壓縮機的選擇及節能措施張艷君,王曉慧(蘭州石油化工工程公司,甘肅蘭州730060摘要:從經濟、可靠與安全三方面講述空氣壓縮機選擇的重要性;從設備搭配、冷卻水系統、管路的規劃、操作保養對能源消耗的影響,以及能源回收/廢熱利用的可行性方案等方面進行了介紹,為經濟合理的選擇空壓機提供了依據。關鍵詞:空氣壓縮機;選擇;節能中圖分類號:T H4551概述空氣壓縮機是指壓縮介質為空氣的壓縮機。主要用來為生活、生產提供源源不斷地、具有一定壓力的壓縮空氣。廣泛的應用于機械礦山、化工、石油、交

2、通運輸、建筑、航海等行業,在工業生產過程中發揮著舉足輕重的作用。隨著我國經濟建設的蓬勃發展,空氣壓縮機的使用從城市到農村,隨處可見。2空氣壓縮機的選擇空壓機種類繁多,型式多樣,對廣大用戶而言,如何選擇空壓機,不僅僅是一個合理使用資金的問題,對日后空壓機正常運轉的經濟性、可靠性也有直接聯系。因此,空壓機的選擇要從經濟性、可靠性與安全性等三大方面考慮。選擇一臺好的空壓機要注意以下幾點。1應考慮排氣壓力的高低和排氣量大小。一耬用途空氣動力用壓縮機排氣壓力為0.7M Pa(老標準為0.8M Pa,排氣量是空壓機的主要參數之一,選擇空壓機的氣量要和所需的排氣量相匹配,并留有10%的余量。在選排氣量時還要

3、考慮高峰用量及低谷用量。2要考慮用氣場合和條件,如用氣場地狹小,應選立式;如用氣場合有長距離的變化(超過500m,則應考慮移動式;如果使用場合不能供電,則應選擇柴油機驅動式;如果使用場合沒有循環水,則應選擇風冷式。在風冷和水冷兩種冷卻方式上,很多用戶有錯誤的認識,認為水冷好,其實不然。國內外小型壓縮機中風冷式大約占90%以上,這是因為在設計上風冷簡便,使用時無需水源。而水冷圏壓縮機的致命缺點有4個:必須有完備的上下水系統,投資大;水冷式冷卻器壽命短;在北方冬季還容易凍壞氣缸;在正常的運轉中會浪費大量的水。3要考慮壓縮空氣質量。一般空壓機產生的壓縮空氣均含有一定的潤滑油,并有一定量的水,有些場合

4、是禁油禁水的,這時不但對壓縮機選型要注意,必要時要增加附屬裝置。4要考慮壓縮空氣運行的安全性。空壓機是一種帶壓工作的機器,工作時伴有溫升和壓力,其運行的安全性要放在首位。國家對壓縮機的生產實行規范化的“兩證”制度,即壓縮機生產許可證和壓力容器生產許可證(儲氣罐。通常有證廠家的產品質量保證系統是完善的,不會出現大的質量問題。3節能措施3.1大小型空壓機的搭配選擇不可否認,單臺大風量的空壓機要比多臺小風量的空壓機在總體能源效率上要好的多,這是不論任何種類的空壓機均具有的共同的特性。因此,以能源效率為著眼點來選擇空壓機的最高原則是寧選大而不選小,但是從各種層面來衡量,選擇大型空壓機受到以下幾種因素的

5、限制:(1電力系統的限制,首先必須考慮的是應用電壓,低電壓系統(380460V就不太適合使用450kW及以上的空壓機。其次,必須考慮大型空壓機在啟動時對電網的衡擊承受能力是否足夠。(2隨著季節、時間差或其它因素導致壓縮空氣的變化量超過某一范圍(視機種而定,或是實際使用風量很可能遠低于購置前的估計值時,單臺空壓機將會無法避免的發生排放或泄載而造成能源的浪費。多臺空壓機則具有較大的彈性化。(3異常跳機或必要的停機是生產停頓的潛在壓力,為了減低生產停頓的風險而不得不考慮設置備機,使用單臺運轉的備機率會高達50%,投資成本增加。事實上,整個壓縮空氣系統是否能做到最佳能源效率,在選擇空壓機的容量大小時就

6、已掌握了一半以上的成敗關鍵。話雖如此,如何選擇適當的空壓機容量并不是三言兩語即可涵蓋的,其牽涉的層面甚為廣泛,現列舉以下幾項基本原則;(1務必要求氣動設備的廠商提供耗氣量及耗氣變化量作為選擇空壓機容量的依據,但常見部分業主要求空壓機供貨商為他們估算某種氣動設備的耗氣量,這絕對是本末倒置的做法。(2若有季節性、時間差或其它因素會影響耗氣量的變化,也要詳細的評估列舉,必要時可征詢空壓機供貨商或專業人士的對策。(3對全廠的前瞻性做整體考慮,分別列舉近期、中期、遠期投資計劃的估計風量。(4空壓機的種類、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,選擇大小容量兼有的空壓機的壓

7、縮空氣系統可以提供更有彈性的應變范圍,有意想不到的節能效果。(5曾經有人主張配置數臺大容量的和一半容量的空壓機,這樣確實有成功的實例,但這種配置并非是放置四海而皆準。使用35臺以上空壓機的空氣壓縮系統,要慎重的選擇適當的控制方式及外圍配備,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被閑置。3.2冷卻水系統冷卻水的溫度每增減5會影響空壓機的功率大約1.5%,因此,冷卻水的溫度調節要盡可能供應低溫的冷卻水(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(定排量式空壓機若使用水冷式氣缸,則應避免使用過低溫的冷卻水,使用低溫冷卻水的氣缸應在冷卻水的進/出口處裝溫度控制閥,以避

8、免在氣缸中形成冷凝水。3.3管路的規劃及管徑的選擇理想的管路設計是否正確、良好,可以用壓損的高低作為衡量的標準,從空壓機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(兩者中取低者為標準影響壓損高低的系統組件包括冷卻器、干燥機、過濾器、控制閥、彎頭、管徑及管長等。冷卻器、干燥機、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準。每個彎頭的壓損相當于810倍等徑管長的壓損,因此應將彎頭的使用量盡可能的減少。管徑的大小對壓損影響很大,壓損一定要精確的計算。3.4操作與保養對能源消耗的影響空壓機的種類、大小、控制方式各具特色,雖然各制造廠也在尋求節能之道,但是空壓機在各種不

9、同的場所能否發揮其特性,以達到能源被有效利用的目的,最終仍要視操作人員的使用、保養是否得當,才能做到能源不被浪費。選擇理想的控制方式以及冷凝水的排放、控制閥的保養與調整,是操作人員有關節能的例行工作。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的散熱效果不佳影響空氣溫度,卻是由于保養者的工作不到位造成的。因此,加強好員工訓練。流量計的選用、安裝有嚴格的要求,否則流量計會出現極大的誤差,或許因此,絕大部分的壓縮空氣系統都沒有設置流量計,只有靠操作人員的經驗來判斷用氣量或空壓機的出風量,其結果可想而知。其實即使流量計不十分精確,但是仍然可以用比較法來幫助記錄。壓力表、溫度表、壓力傳

10、送器、溫度傳送器或壓力開關、溫度開關等監控配件需要定期檢查,一旦發現偏差即應校正或更新,只有如此,監控配件才能發揮其應有的作用。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品,這些熱量必須依賴冷卻系統擴散出去,空氣的出口溫度由壓縮段數的多少和進氣溫度而定,其溫度大約在80200之間,除了少數行業需要高熱空氣外,絕大部分的壓縮空氣系統都要經過后冷卻器的降溫處理,換言之,壓縮空氣所產生的熱能往往因為回收的困難及回收量不同而被忽略了,這就造成了資源的浪費。現就資源的再利用,列舉幾個可行性方案如下。方案一:在空壓機出口與后冷卻器之間的管路中增設一組低水流量的熱交換器,可以獲得

11、一部分的回收熱作為溫水系統的熱源,供應洗滌、沐浴等用途可以說是相當理想的。(視空壓機的出口溫度與溫水溫度差來設計熱回收系統方案二;如有室內游泳池的設置,不妨結合池水與冷卻水系統來規劃溫游泳池,這也是一種熱能的再利用。方案三:在使用大量液態氮或其它液態氣體的工廠中,液態氣體在使用前必須經過蒸發處理,如果將蒸發管導入冷卻水塔或蓄(下轉第128頁驗結果顯示,與相同樁身直徑的樁相比,前者極限荷載為后者的1.74倍,擴底樁與普通樁相比具有承載力高,樁徑小,承臺面積小等顯著優點,在國內外得到廣泛應用。擴孔的成型工藝除鉆擴外還有夯擴、壓擴、注擴、擠擴等多種種類。而目前在蘭州地區應用比較廣泛的為注擴。注擴是指

12、樁端壓力注漿樁,樁測壓力注漿樁及樁端樁測聯合注漿樁。樁端壓力注漿是指鉆孔灌注樁在成樁后,通過預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,經樁端的預留壓力注漿裝置,均勻地注入樁端地層,視漿液性質,土層特性和注漿參數等不同條件,壓力漿液對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,樁端壓力注漿技術在蘭州地區得到了廣泛的應用和發展,具體表現為: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載力較初期使用時大為提高

13、;不少施工單位制定出了適用于蘭州地區的樁端壓力注漿操作規程和質量控制標準;樁端壓力注漿已成為土木建筑基礎中的一種重要樁型,高層和超高層建筑基礎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應用時間較長。其特點有:承載力大,設備簡單,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。該樁型最早應用于水工、橋梁工程的基礎中,且施工技術已相當成熟并被多數施工單位掌握,至今仍被廣泛應用。許多黃河大橋工程均采用了鉆孔灌注樁基礎。近幾年地質條件復雜的樓房基礎也應用此樁型。4沉拔管灌注樁沉拔管灌注樁(亦稱為振動沉管灌注樁是工程基礎中常采用的一種施工方

14、法,其主要是依靠樁錘產生的激振力,使樁管沉入土中,在樁管內放置鋼筋籠灌入混凝土,并伴隨著振動拔管的過程,使樁身混凝土密實。由于其具有施工工期短,操作工藝簡易,承載力高,施工方便,節省材料等優點。因此,被廣泛地應用于濕陷性黃土地區的地基處理。但是由于其成孔、灌注混凝土、成樁等都處于隱蔽狀態,施工質量不易控制,即使是一些施工經驗豐富的施工單位,也可能由于各種因素的影響而發生工程質量事故從而影響整個工程的經濟效益,若某一工程樁達不到設計要求就會造成建筑物的不均勻沉降,輕則產生裂縫,重則造成倒塌事故。5向組合式樁的方向發展由于承載力和環境保護的要求及工程地質與水文地質條件的限制度,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,鉆孔擴底灌注樁有成直孔和擴孔兩個工藝;樁端壓力注漿樁有成孔成樁與向樁端地層注漿兩個工藝;預鉆孔打入式預制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打(或壓入等工藝。隨著社會經濟的發展和改革開放的深入,濕陷性黃土地區建筑市場日趨繁榮,設計人員和施工人員也在致力于適合該地區地質條件的更新、更好樁型和施工的研究。參考文獻:1李相然,姚志祥.城市巖土地基工程地質.北京:中國建材工業出版社,2002.2段新勝,顧湘編.樁基工程.武漢:中國地質大學出版杜,1995.(上接第70頁水池中來降低冷卻水溫,其效益也是不言而喻。4結論在世界能源匱乏的今天,