節(jié)約資源是我國的基本國策，長期以來，我國一直致力于實(shí)施節(jié)約與開發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略。節(jié)能減排就是針對節(jié)約資源而言的。廣義上說，節(jié)能減排是指節(jié)約物質(zhì)資源和能量資料，減少廢棄物和環(huán)境有害物（包括三廢和噪聲等）排放。

2006年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》發(fā)布，首次引用了“節(jié)能減排”這一概念，并確定了到“十一五”末期（即 2010年）單位GDP能耗比“十五”末期（即2005年）降低20%、主要污染物排放總量同比減少10%的目標(biāo)。之后，由國家發(fā)改委會同有關(guān)部門制定的 《節(jié)能減排綜合性工作方案》則進(jìn)一步明確了到2010年中國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)任務(wù)和總體要求。

氣動系統(tǒng)存在廣闊節(jié)能空間

近年來，雖然我國經(jīng)濟(jì)得到了長足的發(fā)展，各項(xiàng)建設(shè)也取得了巨大的成就，但是不可否認(rèn)，我們也付出了慘重的資源和環(huán)境代價。目前，我國已成為世界第二 大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國。在經(jīng)濟(jì)上獲得廣闊發(fā)展空間的同時，資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的尖銳矛盾也日益凸顯出來，節(jié)能減排成為當(dāng)前迫切需要重視和解決的問題。

然而，節(jié)能減排并非能夠一蹴而就的，也不是單憑一兩個人、兩三個行業(yè)就能實(shí)現(xiàn)的，它需要全社會共同關(guān)注和努力。2007年《中華人民共和國節(jié)約能源 法》頒布后，各行業(yè)各領(lǐng)域以及其中的大多數(shù)企業(yè)都開始著手采取可行措施，有計(jì)劃有步驟地削減能耗、減少排放。為很多工業(yè)領(lǐng)域提供通用設(shè)備的羅茨風(fēng)機(jī)行業(yè)自 然也沒有落于人后，始終積極貫徹執(zhí)行著國家有關(guān)節(jié)能減排的政策和任務(wù)。然而，在節(jié)能減排的過程中，氣動系統(tǒng)的節(jié)能空間卻沒有得到足夠的重視。

據(jù)了解，我國目前在氣動系統(tǒng)上每年的耗電量高達(dá)2000億度，但在氣動節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用上卻幾乎還是一片空白。很多企業(yè)在氣動技術(shù)的使用中普遍 存在效率偏低、浪費(fèi)嚴(yán)峻、缺乏節(jié)能經(jīng)驗(yàn)等問題。事實(shí)上，我國企業(yè)中現(xiàn)在的氣動系統(tǒng)擁有30%左右的節(jié)能空間，如能實(shí)施有效的系統(tǒng)綜合改造，每年可節(jié)約羅茨 風(fēng)機(jī)用電600億度，折合金額約360億元，將為企業(yè)節(jié)約大量資金。

有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，電與標(biāo)準(zhǔn)煤的等價值折算系數(shù)為：1度電＝0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤, 1千克原煤＝0.7143千克標(biāo)準(zhǔn)煤。這意味著，第節(jié)約1度（1千瓦時）電，就能相應(yīng)節(jié)約0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同時減少0.272千克碳粉塵、0.997千 克二氧化碳、0.03千克二氧化硫、0.015千克氮氧化物的污染排放。如果每年能夠節(jié)約風(fēng)機(jī)空氣用電600億度，就相稱于節(jié)約了2400萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤（折 合原煤3360萬噸），同時減少了1600萬噸碳粉塵、6000萬噸二氧化碳、180萬噸二氧化硫、90萬噸氮氧化物的污染排放—這對我國的節(jié)能減排工作 是一個不小的貢獻(xiàn)，同時也將產(chǎn)生巨大的社會和環(huán)境效益。

如何實(shí)現(xiàn)氣動系統(tǒng)節(jié)能

事實(shí)上，很多工業(yè)領(lǐng)域在風(fēng)機(jī)空氣制造過程中都存在著成本高、能量利用率低的問題，這和羅茨風(fēng)機(jī)氣動系統(tǒng)的好壞有著緊密的關(guān)系。因此，如何使氣動系統(tǒng) 更節(jié)能、更經(jīng)濟(jì)就成為了當(dāng)前備受重視的一個課題。對氣動系統(tǒng)來說，減少耗氣量就是節(jié)能。詳細(xì)可遵循以下思路實(shí)現(xiàn)氣動系統(tǒng)的節(jié)能：

采用氣--電或氣--液復(fù)合傳動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已進(jìn)入了氣動控制技術(shù)領(lǐng)域。用于控制氣動執(zhí)行元件、由普通氣動元件組成的復(fù)雜氣動邏輯控制回路，現(xiàn)在已可由微型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器代替，只要編制不同的程序便能實(shí)現(xiàn)氣動裝置出產(chǎn)自動化的不同過程。

目前，氣動電磁閥的電磁鐵消耗功率多在1.8W以下，小型閥也有功率公為0.45W的，直動型閥的功率一般也都小于4W。但電磁鐵低功耗的意義不僅 僅只在于節(jié)約電能，另一方面，其可靠性也為氣動技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合創(chuàng)造了必要前提。利用低功耗氣動元件作為可編程序控制器直接驅(qū)動的元件，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù) 雜的大規(guī)模程序控制，節(jié)能效果很好。

擇優(yōu)選取氣動系統(tǒng)參數(shù)和公道使用氣動元件，減少耗氣量把氣動流體力學(xué)、氣動系統(tǒng)動力學(xué)的理論與實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可對氣動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計(jì)，擇優(yōu)選取更佳參數(shù)。例如，氣缸的公稱直徑是按公比1.25的等比級數(shù)分檔的，如把氣缸直徑隨意擴(kuò)大一個檔次，則耗氣量將增大56%；若行程再增 加，則耗氣量還將增大。可見，參數(shù)的擇優(yōu)選取對氣動系統(tǒng)節(jié)能是十分重要的。

另外，公道使用氣動元件也能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。例如對短行程的氣缸，使用單作用彈簧復(fù)位氣缸，就比雙作用氣缸節(jié)省風(fēng)機(jī)空氣，能夠有效減少耗氣量。

對系統(tǒng)的不同部門，根據(jù)不同情況使用不同的工作壓力

這也是氣動系統(tǒng)重要的節(jié)能途徑之一。例如，對氣壓傳動系統(tǒng)供應(yīng)高壓氣源，對氣動控制系統(tǒng)供應(yīng)低壓氣源；在氣缸克服外負(fù)載的工作行程供應(yīng)高壓氣源，無 外負(fù)載的行程供應(yīng)低壓氣源，這些都能幫助氣動系統(tǒng)獲得可觀的節(jié)能效益。有關(guān)資料顯示，正行程用高壓氣源，回程用低壓氣源（0.1～0.2Mpa表壓），可 節(jié)能25%～35%

開發(fā)節(jié)能氣動元件

開發(fā)氣動節(jié)能元件，可從以下幾方面進(jìn)行：一是開發(fā)低功耗氣動元件，減少漏氣，降低能源消耗；二是開發(fā)防泄漏、耐磨機(jī)能好、無給油的材料制成軟密封件，如采用無給滑潤滑，降低潤滑油消耗，改善環(huán)境。

重復(fù)利用無桿腔中的有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣

生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用的氣缸，很多是正行程有外加負(fù)載，回程只需克服自身的摩擦力。對于這種系統(tǒng)，把活塞桿伸出后將無桿腔中的有壓氣體用于活塞的退回，可變原雙程耗氣為單程耗氣，達(dá)到近50%的節(jié)能效果

完善氣源系統(tǒng)

這是解決氣動系統(tǒng)節(jié)能題目的又一個重點(diǎn)，即從風(fēng)機(jī)空氣的出產(chǎn)、處理、輸送、分配的整個氣源系統(tǒng)全盤考慮，采取綜合措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

結(jié)構(gòu)型式不同的空氣羅茨風(fēng)機(jī)出產(chǎn)同樣多的風(fēng)機(jī)空氣因其效率不一，消耗的能量就有差異。速度型的透平式空壓機(jī)效率較低，如把10m3自由空氣風(fēng)機(jī)成0.6Mpa的風(fēng)機(jī)空氣，由排量為1000 m3/h的透平式空壓機(jī)出 產(chǎn)， 耗能是1.77kWh，而用同樣排量的活塞式空壓機(jī)出產(chǎn)，則只耗能0.83kWh.因此，從節(jié)能角度出發(fā)，空壓機(jī)的節(jié)能與空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有著緊密關(guān)系。 同時，在選擇空壓機(jī)時，需要注意，多極羅茨風(fēng)機(jī)可節(jié)省能量、提高效率。例如，二極風(fēng)機(jī)比單級風(fēng)機(jī)節(jié)能15%以上，三級風(fēng)機(jī)又比二級風(fēng)機(jī)節(jié)能5%～10%

另外，試驗(yàn)還證明，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，將全廠集中的由大型空壓機(jī)供氣的空壓站，轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍跉鈩酉到y(tǒng)附近的分布在廠區(qū)內(nèi)的多臺小型空壓機(jī)供氣也能收 到很好的節(jié)能效果。由一個空壓站集中供氣時，風(fēng)機(jī)空氣輸送管道長，沿程壓力損失大，為保證用氣設(shè)備有足夠的工作壓力，空壓機(jī)相應(yīng)要有較高的出口壓力；而用 多臺空壓機(jī)的供氣系統(tǒng)，空壓機(jī)在耗氣車間附近安裝，沿程損失小，可降低出口壓力，能節(jié)能20%左右。

綜上所述，羅茨風(fēng)機(jī)氣動系統(tǒng)在節(jié)能減排方面的貢獻(xiàn)不可小覷。隨著氣動節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，隨著對氣動系統(tǒng)節(jié)能的日益重視，羅茨風(fēng)機(jī)氣動系統(tǒng)在節(jié)能減排方面必將大有可為。

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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī)  空壓機(jī)修訂日期：2010-12-04
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