实现卓越的空气压缩

新一代的空气压缩机可以低能耗地生产出无油压缩空气

作者:Klaus Lechleitner 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2019-02-15
能源利用率高、场地面积占用少、噪音更低,这些都是采用了数字调节驱动技术的最新一代空气压缩机的优点,它能以更高的效率生产无油、无硅的压缩空气。

能源利用率高、场地面积占用少、噪音更低,这些都是采用了数字调节驱动技术的最新一代空气压缩机的优点,它能以更高的效率生产无油、无硅的压缩空气。

活塞式还是螺杆式、固定转速还是可调转速、机油润滑还是无油润滑以及空冷还是水冷,这些都是几十年来空压机生产厂家为其用户在购买新机时提供的种种选择。从这种种选择中您可以看出,空压机所采用的空气压缩原理和动力驱动技术都已经非常成熟了。但从成本效益和效率方面来讲,空压机仍然有着优化改进的可能性,并且也的确需要不断地优化改进。

效率与尺寸优化

“如何优化空压机?”正是德国Compair公司研发设计人员在制定全新的无油空压机时所思考的问题。此项研发产品最终成为2017年系列化投入生产的、能够在全球最苛刻工作环境中满足所有性能指标要求的Ultima型空气压缩机。

据生产厂家介绍,Ultima系列的空气压缩机是在Pureair系列的基础上重新开发设计的,在75kW~160kW之间有若干个功率等级可供选用。它可以生产出高质量的无油压缩空气,有着很高的工作效率。此外,该系列空压机设计技术规范中的另一个重要要求就是,减小了压缩机的外形尺寸。的确,Ultima系列空压机的能源利用效率提高了13%,体积却缩小了37%。

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结构非常紧凑的Ultima系列空压机将能源利用效率提高了13%

全新动力驱动系统

新型空压机技术进步的基础是重新设计的创新性动力驱动系统。传统的无油螺杆空压机工作时有两个压缩阶段:电动机通过一台机械变速器为两个压缩级提供动力。由于是固定不变的传动比(独立于单个电动机的调节控制),两个压缩级始终要同时加速和减速,这就在实践中导致了一定的效率损失。在Ultima系列的螺杆式空压机中则相反,每一个压缩级都有自己的驱动电机,而且使用的是Compair公司专门为这一应用而开发的高效永磁调速电动机。它的最高转速可达22 000r/min,配用的是高能效的IE4级电动机。这也就意味着,螺杆式无油压缩机的两个空气压缩阶段都可以根据生产需要输出压缩空气。一台电子变速器监控着两套驱动装置的转速,连续不断地调整它们的转速,确保随时都有最高的效率和最佳的压缩比。

降低电力需求

新的动力驱动系统保证了螺杆式无油压缩机在供气量相同的情况下,有着更低的电力需求量。创新性的永磁电机方案以及两个空气压缩阶段的独立控制,可以确保更加精确地单独调节两个空气压缩阶段。

空运行时的节能

新型Ultima压缩机的研发人员还特别注意到压缩机空运行时的节能降耗,也就是在电动机工作且没有压缩空气输出时节约电力的问题。节能收到了明显的成效,Ultima空压机空运行时的电力消耗比传统的两级空压机减少了45%,只需8kW的电力就能满足160kW空压机的空运行需要。

低噪音的压缩机

Ultima系列压缩机的噪音水平只有69dB(A),非常静音。因此也可以将这种新型空压机安装在空压机站外、靠近用气点的位置。与传统的螺杆式无油压缩机相比较,全新设计的Ultima空压机的零部件数量减少了20%左右。这不仅仅减少了安装空间,而且也降低了维护保养的成本费用。

最高效率有所提高
最高效率有所提高,最佳的空气压缩比降低了能源消耗

新的冷却方案

空压机的冷却方案对节约能源也做出了很大的贡献。空气压缩机消耗的电力能源中有大约94%的转化为了热能。因此,全面利用散发的热能对节约能源来说是非常有意义的。Ultima空压机的设计人员们舍弃了传统的、最常用的空气冷却方案,相反采用了量身定制的、封闭式的循环水冷方案,在任何散发热能的地方,包括电动机、变频器、压缩机缸盖和机油回路中都采用了循环水冷却。这大大提高了热能的回收再利用率,比传统的两级无油压缩机的热能回收效率提高了12%。结构非常紧凑的水循环回路也是空压机节省空间的一个重要原因,由于空压机的热平衡得到了优化,因此各个Ultima空压机彼此的间隔距离可以更小一些。

精心设计的送气管道

为了获得最大的工作效率,进入空压机的空气温度应尽可能低和密度尽可能高,因此不能让热空气进入空压机的压缩缸内。相反,温度较高的热空气应收集在空压机机体内部,经热交换器冷却后再排放到环境大气中去。这样就不会浪费热能,灰尘或者异物也不能进入压缩机中,排出去的空气也是冷却后的空气了。这样,用户也就不必再安装额外的空气管道。当前,第一批Ultima空压机正在要求很高的食品和饮料生产中使用,到目前为止,所有使用中的螺杆式无油空压机都达到了预期的效果。

 “我们相信,Ultima压缩机为用户提供了最先进的、最高效的动力驱动技术。” Compair公司的高级工程师和Ultima空压机研发领导人Ulrich Thomes先生说。其成功的表现在于,高效而且可持续发展的技术在成熟的市场中也得到了认可。

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