如何选择合适的空气压缩机?

作者:Hans-Jürgen Bittermann,本文作者系PROCESS德文版自由撰稿人。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-03-16
降低空气压缩设备的能源消耗,增加对设备的全面监控——为了让用户能够尽可能经济地使用上压缩空气,既要注意选择合适的设备和部件,积极采取节能措施也必不可少。

2015年举办的ACHEMA展会展示了人们对压缩机技术的新期待:更高的能源利用效率,更少的维护保养及尽可能少的停机,并满足所在国家的环保要求。在这样的压力下,压缩机生产厂家生产的产品结构越来越紧凑、零部件越来越少(更少的压缩等级和控制阀),但压缩性能却更高。

纽伦堡IHK协会与著名的压缩机生产厂家(Kaeser,Compair等公司)合作编辑的《压缩机使用手册》是一份重要的基础资料。手册详细介绍了选择压缩机时需要参考的参数,如供气量、压力及供气要求(有规律或无规律)。

不同种类的空气压缩机

活塞式空气压缩机

有着很高的最终压力(例如4.5 MPa);

适用于启动次数较少的应用场合;

压缩终止温度很高。

螺杆式空气压缩机

脉动式的运行;

适合于长期连续运行;

较低的噪音;

较低的维护保养费用。

涡轮式空气压缩机

大压缩空气流量时有着很高的经济性;

大功率范围内的典型设备;

干式运行的空气压缩;

单级的可以压缩到0.2 MPa,2级的可以压缩到0.7 MPa,还可实现更多压缩级的空气压缩;

当要求很高的压缩空气压力时不太适用;

对吸入空气中的污垢非常敏感;

运行平稳。

“对Kaeser公司来讲,工业4.0理念是我们高效生产压缩空气的总体指导战略。”

——Wolfgang Hartmann先生,Kaeser公司

从卫生角度来讲,最受欢迎的是干式运行的螺杆式空气压缩机。但要注意,这种无油压缩机的单位功率需求比各种喷油冷却的压缩机要高,只有多级干式空压机才能够达到单级喷油冷却压缩机的单位功率及需求水平。因此,《使用手册》建议:在采购干式运行的螺杆式压缩机前要仔细比较它与其他空压机的优缺点,但常常有许多企业或者行业标准规定中注明了要用这种干式运行的空压机。

空气压缩机的冷却可以利用空气进行冷却,也可以利用水进行冷却。水冷空压机的使用运行费用比空冷压缩机的要高30%左右,因此应优先选用空冷的空气压缩机,但在大型空压机中,空冷的散热能力有限,此时就要使用水冷空压机。在理想情况下,空气压缩时产生的热量根本无需散发出去,而是用于生产过程中。

运营商们都知道却又常常忽视热能回收再利用的原因是:在工业压缩机满负荷工作的整个使用生命期间内,能源费用最多仅占到设备总拥有成本的65%~85%。因此建议,仔细的审核比较不同压缩机的性能数据。

空压机参数的选择与压缩空气需求的情况有关。当压缩空气的需求量固定不变时,应选择大型的空气压缩机,当压缩空气的需求量变化强烈时应选用几台小型的空压机来应对复杂的需求量变化。当空压机站的控制系统能够根据日和周的压缩空气需求量进行控制调节时,将不同类型的空压机组合在一起使用是很有意义的。一般情况下,可将大型的、满足基本负荷要求的备用压缩机与满足峰值负荷的小型专用压缩机结合起来使用。理想情况下,可做到在各种负荷情况下都有合适的压缩机组合,使压缩机的空运转率降至为零。

成为一个系统

一般情况下,生产准备系统选择的基础需符合ISO 8573-1国际标准的压缩空气质量要求(残留含油量、残留湿度、残留含尘量和无菌程度),保证生产出高质量的压缩空气,避免因管道腐蚀而出现的泄漏,并且做到保护环境,使压缩空气设备的维护保养费用达到最低。在准备压缩空气时,应使用干燥器、过滤器或液体分离器(冷凝水分离器)。在使用压缩空气生产准备的辅助装置时应注意,它们会提高空压机的能源消耗,增加压缩空气的压力损失。

在细致周全的选择上,增加对空压机的全面监控会取得更好的效果。Boge公司研发了远程故障诊断工具Airstatus,清楚显示了压缩空气生产过程中的所有数据,如工作状态、维护保养提示、温度和压力等,保证了设备在生产过程中的可靠性,使其成为压缩空气生产准备中的有力帮手。这一工具的用户可在计算机、平板电脑和智能手机上进行查看,方便分析问题和做出决策,明显加速了空压机故障排除的速度。

在实时调整、匹配和前瞻性的维护保养方面,Kaeser公司使用了综合控制工具Sigma Air Manager 2:作为整个Sigma网络中的核心,它把压缩空气准备系统所有的性能参数实时传输给数据中心;由数据中心对这些实时数据进行分析和处理,在补充了特定专业知识后发送给不同的移动终端(监控设备)。这种利用企业经验的实时分析技术首次使前瞻性维护保养成为可能,使得压缩空气网络中的异常情况能在早期阶段就被识别出来,便于及时调配维修人员,在真正出现大麻烦之前进行维修。

在现代化的压缩空气生产设备中,除了常规控制调节技术外,更多认证合格的安全技术被越来越多地要求使用。因此,Borsig公司专门设计开发了一套系统解决方案:“Blueline系统把迄今为止的4种单一的PLC、ESD、MPS和CMS系统整合到一台计算机系统中。对于压缩空气设备的运营商和操作者而言,这意味着更少的硬件和软件费用支出,明显节约了技术服务和技术培训的成本。”Borsig公司压缩机产品销售总监Dirk Lewey先生说。

图片来源:boge

活塞式空压机的升级换代

活塞式空气压缩机的历史非常久远,随着使用条件和配套设备的不断发展变化,活塞式空气压缩机产品的升级换代速度也越来越快。Hoerbiger公司研发生产的REE-Audit是空气压缩机技术服务的工具(REE 0表示;可靠、高效、环保和合理),它保证了压缩机使用者的日常工作不会受到不利影响,并能在压缩机工作时显示压缩机的真实效率潜力。

过去,活塞式空气压缩机常常都按照特定的供气量来进行配置,若供气量发生了变化,活塞式空气压缩机的效率也就随之下降。由老式活塞环引起的泄漏增加了环境污染的风险,降低了生产过程的可靠性和安全性。而小小的技术改造就能节约大量的能源,Hoerbiger公司的REE Audit帮助老式活塞式空气压缩机升级换代,赋予技术改造的潜力。

“若想尽可能节能高效地生产压缩空气,使用转速可调的空气压缩机是必不可少的。”

——Jürgen Wisse先生,Atlas Copco公司

采取能源节约的措施,企业将获得双份受益。一方面,这些措施降低了电力和/或热能的消耗,从而明显降低了空压机的使用运行费用;另一方面,企业购置高效节能的压缩空气生产设备时,联邦经济和出口管制办公室BAFA也可以给予最高30%的资助。

结语

为了让用户能够尽可能经济地使用上高能量载体——压缩空气,既要注意选择合适的设备和部件,积极采取节能措施也必不可少。为使空气压缩设备达到最佳的协同合作,压缩空气生产设备的运营商们可采用智能化通讯工具对整个生产系统进行监控和优化。

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