工业实用效率

优化气动系统以额外节省

caclogo.寻找能量减少的压缩空气用户通常将其空气压缩机识别为节省潜力的主要区域。但是......结束用途怎么样?作为与会者CAC的压缩空气研讨会基本面了解到,有大量明显的措施可以实施,如减少泄漏,减少开吹和消除不适当的使用。然而,还有其他更多的技术机会,包括适当地指定或重新设计压缩空气操作的机器和过程中现有的气动回路。

“过去,能源是相对便宜因此只有最初的项目成本得到机设计中考虑”,Jeff Yarnall说技术服务提供者BPA和CAC先进水平的教练,“如果气动执行任务,自动化机械设计在使用压缩空气而不是液压,直接的机电动作,甚至雇人来做这项工作。随着劳动力变得更加昂贵,自动化和机械已经取代了枯燥、重复和有时危险的工作。

现在,能源成本约占运行压缩空气系统总成本的75%。在过去的12年里,CAC一直在培训工厂工程师、维护经理、操作人员和工厂经理,让他们知道能源成本现在应该是压缩空气决策背后的驱动力。大多数公司都接受了这些概念,并升级了供应端以降低成本。我们现在正进入降低成本的下一个阶段——适当使用压缩空气或改用另一种更有效的能源。由于能源成本上升,现在是时候研究需求方面的节约了。”

BC Hydro.一项压缩空气挑战赞助商已经认识到这一潜力,多年来是其压缩空气倡议的一部分,并鼓励客户重新审视其压缩空气动力执行器使用能量的方式。以下是通过压缩空气系统“节约能源”的改编:

压缩空气今天广泛应用于工业中。虽然它可能是充分的表现,但它非常值得仔细看系统以提高运营效率,因为潜在的节省可以增加多达数千美元的运营成本,导致每年的温室气体排放量显着降低。

应被考虑的一个关键问题是:“在特定应用中,压缩空气是否具有运行和过程优势,这将保证使用压缩空气在其他较低的电能转换的其他方法上?”

替代电力系统

工业中三种最常用的电源转换系统是电力机械,液压和压缩空气。每个都有良好的应用,但压缩空气总是使用最多的能量。图1示出了在每秒1.5英尺的速度为2,830磅的力被推开的物体所需的物体。执行这项工作的理论马力是7.72惠力,没有效率损失。

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能量损失来源和节省领域

压力过大的压力降低

系统的工作压力因行业而异。在锯木加工行业,大量压缩机通常运行在105到115 psig。另一方面,纸浆厂经常运行他们的压缩机在90 psig。一些第二制造业低至70至80 psig。系统压力不应高于功能所需,因为压力越大,产生压力增加所需的能量成本就越高。随着压力的增加,一个叫做压缩比(CR)的因素增加,如下式所示:

压缩

用于单级正排量旋转螺杆压缩机的拇指规则是对于压缩机出口压力的每1psi变化,能量要求发生了相应的0.5%以产生压缩空气。

一旦建立了系统压力,就可以在不需要全系统压力的单独执行器处进一步降低压力。例如,考虑如图2所示的应用程序,其中工件正在扫除滚筒盒。对于以下公式,假设执行工作所需的压力是60 psi,并使用表2中包含的数据。

SCFM =气缸体积x循环X压缩比

在哪里:

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图2 - 踢腿示例(来源:BC Hydro)

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气缸双增压

另一个在不损失生产的情况下节省电力的选择是双加压。当气缸/执行器只需要在一个方向上充满压力,并且可以以最小的压力返回时,双增压成为一种有效的节能手段。在这个概念中,高压工厂空气(或调节到所需压力的空气)被放入气缸的延伸端来移动沉重的负载,在回程行程上使用较低的压力。下表3显示了在超压缸的返回行程能量损失的大小。

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单作用缸的利用

另一个节能方案是在高压空气只需要在一个方向的地方考虑重力或弹簧返回单作用气缸。在返回行程中,可用重力或弹簧将气缸返回到其原始位置。如表4所示,这将导致显著的能源节约。

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图3 - 春季返回的示例(资料来源:BC Hydro)

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设计以最小化压降

系统中的过压下降可以每年加入多达数百美元的能源损失。每当流体流过物体时,都有损失:您尝试推动的空气越多,流量就越多。电阻越多,需要移动空气的力或压力越多。用于克服这种阻力的压力被称为压降。通过适当的设计和选择空气部件和分配管道,可以实现节能。

例如,例如,500 HP压缩空气系统的压降减少了2psi。能源成本节省可能是:每年500 HP x .746 kW每年每年6,000小时x为每千瓦时=每千瓦时=每年2,238美元。

换向阀

定向控制阀用于开始,停止或改变压缩空气应用中的流动方向。各种各样的这些阀门由行业使用。控制阀设计用于不同的应用。一旦选择合适的类型,那么阀门的流量必须与应用匹配。方向控制阀的流量是流量系数(CV)的额定值。由于CV增加,压降降低,同时保持相同的流动和最终压力参数。因此,应在选择阀门时仔细考虑CV值。看CAC压缩空气系统最佳实践预订更多信息。

过滤调节器润滑器(FRLs)

frl是位于执行器前的二次空气准备组件,有时也称为气站。空气系统的这一部分不能被视为理所当然或忽视,因为它必须正确地完成所需的功能,它必须尽可能高效地完成它。二次制备系统的合理设计和选择对于降低二次制备系统的效率损失/压降至关重要。如果压降被忽略,FRL站的压降可能超过10psi,这意味着需要额外的5%的能量。建议工作压降为2psi。

分配管系

设计不良的压缩空气分配系统在致动器处产生低压,压缩机容量不足和空气流量不足。压力下降越大,压缩机压力设定越高,必须在最终使用时提供所需的压力。压缩机必须操作的压力越高,产生压缩空气所需的功率越高。

泄漏

经验丰富的压缩空气审计员发现系统中的大部分泄漏和压力损失在最终使用(阀门,配件,软管等)中。这些废能量,但也可以通过较低的动力行程,较慢的操作速度和操作不一致地对气动过程的性能产生负面影响。监测重要过程可以揭示问题时出现问题。当系统相对没有使用的空气时,当系统相对不必要的空气时,可以建立用于空气需求,流量,压力甚至温度的基线,并且生产在正常水平。利用这种基线,可以在正常条件下在设定的时间段内监测空气系统,并且可以开发控制图表或历史。这提供了正常操作条件的样图,可以在需要时触发动作。

”Many times compressed air users focus their attention on the air compressor as the problem when the air pressure they require isn’t adequate for their demand side process equipment needs, explains Roger Antonioli, Senior Account Manager for Scales Air Compressor Corporation and a CAC Fundamentals instructor. However, too often the problem lies instead in their air distribution piping system. Some common issues revolve around systems that were inadequately sized or designed initially, or ones which were sized initially for an earlier air flow requirement that has now since grown to a different profile of air usage demand. There are also many piping systems which have been allowed to deteriorate without proper attention and repair, and those that were designed with little thought of appropriate storage requirements to accommodate demand side process operations. Compressed air system owners and operators need to realize that poorly designed air distribution systems may cost less initially to purchase and install, but the life cycle costs of poorly designed air distribution systems will far exceed their initial purchase and installation cost savings.”

对气动系统优化的进一步讨论出现在CAC“中”压缩空气系统的最佳实践“附录4(此325页手册可用CAC书店)。

更多信息请联系:Jeff Yarnall, PE,电话:(503).639.0808jeff.yarnall@rogers-machinery.com.,或Roger Antonioli,电话:(610)522-8480rantonioli@scalesair.com.