从节能改造中掘金

作者:Hans-Jürgen Bitterma 发布时间:2011-08-18


图1 来自供应商压缩空气管道中的压缩空气使得用户不再依赖自己的空压机站

压缩空气技术和真空技术是两种不同的技术,但两者却有着一个共同点:技术比较复杂。因此,为了降低压缩空气和抽真空的生产成本,就需要采用可调转速的驱动装置或者承包出去。

在工业生产企业中,使用压缩空气就像用电一样,“即插即用”。因此,对于许多生产过程来说,压缩空气被当作一种能源来使用。仅在德国就有大约62 000台压缩空气生产设备被使用。由于压缩空气使用起来很安全、操作也简便,所以许多企业根本不关注它的成本费用。实际上,压缩空气管路中的泄露也可能带来严重的经济损失,一般来讲,泄露引起的浪费能达到15%左右,最多可达70%。

通过压缩空气检查评估服务,企业可以确定压缩空气泄露的地点、错误尺寸规格的管道,还有不合实际要求的压缩空气供应问题。供应和分配高效压缩空气的第一步是分析压缩空气实际需求。在搜集齐所有数据之后,可以确定压缩空气系统技术改造的投资额。

根据欧盟委托的一项调查研究得出的结论显示:压缩空气设备改造可以节约5%~50%的能源,所以,大多数企业在高效节能自动化技术改造方面投入的资金费用可以在2年以内收回来。

压缩空气的优化管理

不光压缩空气的设备和部件需要节能优化改造,整个系统的节能优化也是必不可少的。

除传统的连续性生产流程工艺之外,调查分析得到的大多数结果都显示出了压缩空气需求的波动特性。因此,大多数情况下需要采用转速可调的压缩机。对于大型的流程设备,建议采用分层次控制的压缩空气管理系统。这样做的优点是:在一个压缩空气站中,多台空压机可以实现功率、性能相互匹配的协同工作。例如:在供气峰值期间,多台压缩机可以经济、均匀地分担负荷。

CompAir公司研发的Delcos XL系统是一种触摸屏控制的、适合于转速可调和转速不可调节L30~L132系列压缩机的压缩空气管理系统。它能详细地显示压缩空气网络的分析数据,例如:在显示屏上显示压力、趋势图表示的每周所需流量。经过对这些趋势的评判可以得出压缩机工作时所需的准确参数。


图2 Ultra Air公司为德国莱比锡市Georg Fischer公司提供的压缩空气系统检查评估解决方案。仅使用了转速可调的空压机驱动技术一项,就为用户每年节约140 000?kWh的电力能源;相当于节约了7000欧元

分散式与集中式配置

集中式配置的压缩空气站不仅简化了生产操作,而且也有利于技术服务和维护保养。由于空压机工作时往往都会产生一定的热量,因此可以通过系统的热能回收再利用,进一步降低生产成本。据Kaeser公司介绍:输入给空压机的能源有96%可以作为废热而再次利用起来(例如:用于采暖)。

Boge公司的成功告诉人们这一系统的效率到底有多大,在某三元催化器生产厂中安装的空压机额定功率总数为632kW。从热能回收利用系统中回收到的热能换算出的功率为757kW。真的发明了永动机吗?这里,回收的热能能源多于输入电力能源的诀窍是:压缩空气的后冷却器巧妙地利用了吸入潮湿空气冷凝时释放的热能。这一热能无偿地补充到了压缩机回收的热能之中。

变动成本代替固定成本

越来越多的企业采用压缩空气系统检查评估技术确定新的高效压缩空气生产方案来生产压缩空气。

Ultra Air公司就是一家提供这种技术服务的企业,在分析企业实际用气量和估算氧气量的基础之上,他们设计出用户需求的空压机站。在检查评估工作过程中,检查评估压缩空气机的工程师们使用的数据库中包含了完整的空气压缩机控制程序、空气压缩设备元器件的数据和它们的功率特性数据。

在与用户一起开发压缩空气系统检查评估模块之前,应首先确定压缩空气需求特性。在确定压缩空气需求特性时,下列问题非常令人感兴趣:

最大、最低和平均压缩空气的消耗量情况;

压缩空气动态消耗的情况如何,即:1min内、1h内或者一天内压缩空气流量、压力的变动情况如何?

所需的压缩空气质量如何?

单班制生产还是多班次生产?

检查评估能带来什么好处?

Aircon压缩空气检查评估方式是一种根据经验方法计算确定压缩空气消耗的技术服务,Atlas Copco公司利用它为用户的压缩空气站提供常规用气特性的设计技术服务。

检查评估空压机站的重点在于费用的透明度,这也是Kaeser公司所突出强调的一个因素。精确的检测方法保障了计算出来的压缩空气量是真正从压缩空气网络中所得到的气量。除了费用透明之外,检查评估系统的另一个优点在于对压缩空气供应系统不断进行优化改进。Kaeser研发设计和维护管理的空压机站不是一成不变的,相反,它们是能够随着生产条件的变化而变化、与最新技术水平保持一致的系统。

恰如其分的真空

大自然没有真空,因此,如果生产企业需要真空环境,就要耗费大量的能源、采取必要的措施来保持恒定的真空。

现如今,人们可以通过转速可调的驱动装置和直接驱动技术实现真空。真空设备工作时的工作点也能够准确地分析出来,并把真空设备调整到这一工作点上工作,以保证准确地生产出工作所需的真空。

除了能源工业以外,像医药产品生产企业、电子技术企业等也都是未来真空技术应用的广阔市场。

例如,Edwards公司为半导体工业企业研发生产了iXL 120型干泵。这种真空泵是这一等级中抽真空速度最快的真空泵。其平均的功率消耗为550W(排出压力性能为700t时)。据生产厂家介绍:这种真空泵抽真空流量大,费用消耗低。在峰值功率为110m3/h时,iXL 120的效率比同等级(20L级别)其他型号的真空泵高22%。

该泵选配的清洗设备,可以实现用无腐蚀性气体代替氮气。借助于这一可选设备,使得这种真空泵无需充填氮气,从而使得它的使用更加简单、生产成本降得更低。

不仅仅是Edwards公司在真空泵节能中发挥了重要作用。Oerlikon Leybold Vacuum公司也强调:他们研发生产的新型Dryvac螺杆泵比老型号的螺杆泵节能30%。

除了更加节能高效之外,这种新型真空泵占用更少的空间、运行更加平稳、噪声更低。在可变转速驱动系统和直接驱动系统的帮助下,人们真实所需的真空度也可以实现。真空泵工作时的工作点也能够通过准确的分析和调整进行准确的设置,这就符合了选择要求。

由于这种泵结构非常简单,它甚至比油润滑的真空泵更加经济。由于泵在真空环境下工作,不产生磨损,从而寿命得到显著提高。


图3 Pfeiffer Vacuum公司正在生产真空泵体

结构紧凑 经济实惠

Gerb. Becker公司研发生产的干式真空泵,结构紧凑,集成度高,功能丰富,噪声低,因此,市场需求不断提高。与油润滑的真空泵系统相比较,这种干式真空泵可以避免在食品生产、医药产品生产中可能出现的交叉污染。由于这种泵结构非常简单,所以它可能比油润滑的真空泵更加经济。无接触的工作环境使得泵进一步降低了磨损,从而明显地提高了它的使用寿命。

Pfeiffer Vacuum公司研发生产的HiPaco 60是一种性能强大的涡轮泵。这种真空泵在各种安装方式下都有很高的经济性和使用灵活性。在改进其转子设计之后,这种泵有了更好的抽真空性能以及更高的气体流量,同时,对颗粒物更加不敏感了。其坚固的轴承支撑方案使这种泵非常适合于在恶劣的工业应用环境中使用。

据Busch公司介绍,真空系统的集中,即集中驱动多台真空泵设备,能有效提高用户使用的经济效益。因为在集中控制的真空系统中,能源消耗总是比分散控制的要少。Busch公司认为这种集中驱动的控制方式还能给用户带来更多的惊喜,例如工作可靠性更高,还有在不中断真空系统的情况下,对真空泵进行维护保养和维修。由于把真空泵设备集中在一起、安装在生产车间以外的真空泵站中,各个真空泵的散热条件更好、噪声也降低了。

小结

高压压缩空气和负压真空的生产价格十分昂贵,因此,这些设备的每一个部件都要考虑高效节能。而且,这不仅仅是新设备第一次启动时要考虑的问题,同样,在老式设备中,也有很大的节能潜力有待挖掘。

压缩空气的费用就是能源费用

除了商业服务供应商,市政公共事业企业也能提供压缩空气系统的检查评估服务。Stefan Scherf先生是德国Wuppertal市WSW 能源和水资源部门的能源技术服务负责人,他期望能够再进一步地提高对压缩空气系统检查评估的需求。

PROCESS:Scherf先生,压缩空气系统的检查评估技术服务有什么作用?它的用户是谁?

Stefan Scherf:压缩空气系统的检查评估服务,包括如能源技术服务、供暖、制冷服务等,在过去的几年里都有了大幅度的增长。根据当前的情况和未来的基本框架条件,我们认为:这些技术服务的需求会进一步的提高、增多。利用有保障的设备最大能源需求,用户可以长期把压缩空气的费用控制在计划指标之内。由于用户希望在压缩空气系统技术改造中的投资回收期越短越好,我们的检查评估人员估计的投资回收期一般都在2~3年;相比较压缩空气设备的使用寿命一般都在8~10年;当然,个别情况除外。从节能投资的角度来看,用户会马上得到实惠;而且检查评估总是会带给他们更好的经济性的。


图4 Stefan Scherf先生,德国Wuppertal市WSW 能源和水资源部门能源技术服务负责人

化工企业和医药产品生产企业属于我们的用户圈。我们已经为一家医用薄膜生产厂的压缩空气系统进行了检查评估。除个别特例之外,这家企业也对压缩空气的质量有着很高的要求,压缩空气供应的可靠性也有着非常重要的作用和意义。

PROCESS:您提供的服务与其他供应商有什么不同吗?

Stefan Scherf:从一开始我们就在节能高效方面给予了高度的关注。在压缩空气的检查评估方面,我们为用户提供保证节能高效的设备,保证把用户的能源费用限制在一定的限度内。

在我们提供的解决方案中最突出的是节能型的压缩机。大约十年来,我们一直与Ingersoll Rand公司密切合作。这样,在我们的压缩空气系统检查评估项目中,我们不仅可以提供节能型的两级压缩机和转速可调的综合性驱动管理技术,而且也能提供符合ISO 8573.1标准0级要求的、适合于在化工和医药生产领域中使用的压缩空气生产设备。

PROCESS:您曾在宣传中说道,“我们保证您的压缩空气消耗量明显下降”,这一点是如何做到的呢?

Stefan Scherf:我们从用户整体的压缩空气系统入手,长期以来就不是只更换一下空压机。我们利用转速可调的空压机驱动方案和压缩空气网络的压力调节器方案几乎总是可以明显地减少用户压缩空气网络的压力,从而也减少压缩空气需求量。对此,我们的泄露管理程序对用户的压缩空气网络进行检查,减少压缩空气的泄露损耗;利用我们的Energyscan能源漏洞检查程序,对用户的压缩空气网络和其他能源应用进行改进,以更加利于生产过程。

PROCESS:“市政公共事业企业作为工业企业的合作伙伴”,这句话如何理解?

Stefan Scherf:能源技术服务是市政企业的传统服务项目;压缩空气费用的主要构成成分是能源费用。这与我们作为一个从事与压缩空气有关的能源专业单位来讲,所从事的工作是非常接近的。今天,我们在联邦制的范围内不仅仅是一个最大的压缩空气系统检查评估服务供应商,而且也可以作为Ingersoll Rand公司压缩机的销售商开展业务,提供压缩空气准备、设备维修和配件供应等服务,提供技术人员的服务,结合我们的技术咨询服务向用户提供成套的压缩空气生产、分配和应用的成套解决方案。

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