空壓機是一個巨大的能耗源。一般來說,空壓機耗電約占工廠整體用電量的30%左右。據(jù)多家國際著名空壓機專家對眾多螺桿空壓機的運行情祝進行跟蹤統(tǒng)計:普通螺桿空壓機運行時的平均負載時間為60%,空載時間為40%。運行費用情況:電費86%,維修保養(yǎng)費7%,人工費2%,空壓機采購費用僅為5%。
國家發(fā)改委于2004年11月頒布的《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》中明確提出了到2020年用能產(chǎn)品和設(shè)備能效水平達到或超過國際先進水平的目標(biāo)。國家有關(guān)部門于2009年頒布了GB19153-2009容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級標(biāo)準(zhǔn)。其中明確規(guī)定了螺桿空壓機各種排氣壓力下的機組比功率(機組輸入功率溶積流量),并把它分成1、2、3個等級,F(xiàn)在各空壓機制造廠千方百計的爭取自己的產(chǎn)品達到1~2級能效,從以前單純考核螺桿主機到考核整機的性能,這顯然是一種的進步。
螺桿空壓機是由螺桿主機和輔機大部分組成。螺桿空壓機的機組比功率是衡量整機能效等級的唯一決定因素。機組比功率(kW/m3/min)即:每一分鐘(按額定工作壓力)壓縮一立方空氣所需消耗的輸入功率。顯然,機組比功率是以低為優(yōu),以高為次。
螺桿主機主要由是一對相互嚙合螺旋轉(zhuǎn)子組成。螺桿轉(zhuǎn)子的型線優(yōu)化及其加工精度(加工的精度取決于設(shè)備的優(yōu)劣,數(shù)控磨床的精度遠大于轉(zhuǎn)子銑床)是決定主機性能優(yōu)劣的主要因素。轉(zhuǎn)子越小,型線優(yōu)化和加工精度越難保證。
螺桿主機另一個性能指標(biāo)是噪音。噪音是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān),更與轉(zhuǎn)子型線和加工精度有關(guān)。國內(nèi)螺桿轉(zhuǎn)子型線技術(shù)相對于歐美同行還存在不小的差距,許多國內(nèi)企業(yè)不得不采用大轉(zhuǎn)子,低轉(zhuǎn)速來彌補其短處。
由此看來,螺桿主機性能的優(yōu)劣僅與其主機比功率和噪音有關(guān),與轉(zhuǎn)子大小和轉(zhuǎn)速高低并役有直接的因果關(guān)系!真正優(yōu)秀的螺桿主機絕非一定是大轉(zhuǎn)子,低轉(zhuǎn)速而是精度和轉(zhuǎn)速相對高,體積相對小的低噪音低比功率螺桿主機。高端汽車發(fā)動機都是小體積、高轉(zhuǎn)速就是一個佐證,不是嗎?
螺桿空壓機的能效取決于螺桿主機的性能,電機的效率和整機的系統(tǒng)阻力這三大主要因素。螺桿主機的性能主要取決于一對轉(zhuǎn)子型線技術(shù)和加工精度,而國內(nèi)多數(shù)企業(yè)役有能力把螺桿轉(zhuǎn)子制造到小而精,于是一股“大轉(zhuǎn)子,低轉(zhuǎn)速節(jié)能之風(fēng)席卷中國大地”并有愈演愈烈之勢。結(jié)果是螺桿空壓機越做越大,越做越重,耗材越來越多。并極力片面誘導(dǎo)用戶“低轉(zhuǎn)速噪音低,壽命長.買大不吃虧.”等等。其實,大轉(zhuǎn)子、低轉(zhuǎn)速節(jié)獻是一個片面的理解!
許多用戶有所不知的是:能效等級僅是空壓機節(jié)能的一部分,它只能在平均60負載時起到一定的作用。空壓機的節(jié)能還取決于其運行模式。
幾十年以來,幾乎100%的空壓機均為傳統(tǒng)的“恒量變壓,負載/空載”運行模式:因為空壓機排氣量是由空壓機轉(zhuǎn)速決定的,主機轉(zhuǎn)速不變排氣量只能是恒量。工作壓力是在設(shè)定的范圍內(nèi)變化。據(jù)統(tǒng)計,一般空壓機平均有40%的時間是在空載狀態(tài)(即其進氣閥關(guān)閉,電機在運行作無用功,空壓機不往外供氣)。
在這樣的模式下運行,即使是一級能效,其節(jié)能效果也是微小的。該模式更大的缺陷是,40%或以上時問空壓機在耗無用功,卻仍在“燒錢”。它不管終端用氣量的變化,只管自己打氣,打到設(shè)定的上壓就空載,降到了設(shè)定的下壓就重新加載,繼續(xù)打氣,周而復(fù)始。
而綠色空壓機是一級能效,無空載的恒壓變量運行模式的空壓機。它與專用的智能變頻器組合在一起,僅需輸入所需的工作壓力便進入恒壓變量運行模式。其稀土永磁電機在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)通過變化頻率來變化轉(zhuǎn)速而按需改變排氣量,即恒壓變量供氣。進氣閥一般不關(guān)閉,如果用氣點在設(shè)定的時}司內(nèi)不用氣,該空壓機會自動停機。當(dāng)儲氣罐儲氣壓力降到設(shè)定的較低值時,該機自動開機,其變頻啟動電流僅為一般空壓機的1/8。(注:變頻啟動遠優(yōu)于軟啟動,軟啟動遠優(yōu)于星三角降壓啟動)
空壓機的節(jié)能競爭不僅是能效等級之間的競爭,更重要的是其運行模式之問的競爭!綠色螺桿空壓機的節(jié)能表現(xiàn)在二個方面:一是在其設(shè)計制造方面,二是在其運行模式方面。綠色空壓機的節(jié)能才是空壓機真正意義的節(jié)能。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機 空壓機修訂日期:2013-05-20
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