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節能型壓縮空氣系統的設計與應用

彭小龍

（珠海市龍神有限公司）

能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎，是自然界中能為人類(lèi)提供某種形式能量的物質(zhì)資源。能源種類(lèi)繁多，而且還在不斷的開(kāi)發(fā)與研究。然而，近半個(gè)世紀以來(lái)，工業(yè)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，能源問(wèn)題日益凸顯。能源匱乏，使用率低下，同時(shí)對人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成了嚴重威脅；為了推進(jìn)全社會(huì )節約能源，提高能源利用效率和經(jīng)濟效益，保護環(huán)境，保障國民經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展，滿(mǎn)足人民能源日常生活及工作的需要，于1997年11月1日第八屆全國人民代表大會(huì )常務(wù)委員會(huì )第二十八次會(huì )議通過(guò)，制定了中華人民共和國節約能源法，自1998年1月1日起施行。要求各省，自治區、直轄市人民政府加強節能工作，合理調整產(chǎn)業(yè)結構，企業(yè)結構，產(chǎn)品結構和能源消費結構，推進(jìn)節能技術(shù)進(jìn)步，降低單位產(chǎn)值能耗和單位能耗，改善能源的開(kāi)發(fā)，加工轉換，輸送和供應，逐步提高能源利用效率，促進(jìn)國民經(jīng)濟向節能型發(fā)展。

由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自節能法實(shí)施以來(lái)，在國家政府的大力支持及監管的情況下，大量節能設備，工具及方案都相繼產(chǎn)生和實(shí)施。廣大人民節能意識也逐步提高，基本上能做到能耗最小，但是各種由于其它能源轉化而成的能源并沒(méi)有引起人們的意識和重視，本文就以電能帶動(dòng)空壓機運轉產(chǎn)生壓縮空氣從而作為生產(chǎn)的動(dòng)力源，氣動(dòng)工具、設備及加工能耗成本作一個(gè)簡(jiǎn)單的淺析，希望能引起各企事業(yè)單位及政府部門(mén)的重視，及時(shí)采取有效措施，來(lái)杜絕浪費和降低能耗。

一、壓縮空氣的應用

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力源，其應用范圍遍及石油，化工、冶金、電力、機械、工程、采礦、房地產(chǎn)、輕工、紡織、汽車(chē)制造、電子、食品、醫藥、生化、國防，科研等行業(yè)和部門(mén)。幾乎所有生產(chǎn)，加工和工程都需要應用壓縮空氣。其主要用于控制閥門(mén)的開(kāi)啟，關(guān)閉、機器設備的提升，移動(dòng)、試驗設備機床，工具或刀具的進(jìn)給，裝配機械和機床中夾、模具的夾緊及固定，零件和材料的輸送、焊接、噴漆、氣動(dòng)機器人，自動(dòng)測量，氣動(dòng)工具的運轉等。壓縮空氣應用非常廣泛，但是真正認識和了解壓縮空氣的特性，以及壓縮空氣對氣動(dòng)設備、工具和工作人員的影響的人并不多，很多人只是把它簡(jiǎn)單地看作是一種動(dòng)力源，但對壓縮空氣的壓力、流量、水份（水霧、水蒸氣、凝結冰）、油（油污、油蒸氣）和各種固體雜質(zhì)、雜味等對設備、工具、產(chǎn)品及施工人員影響了解甚少。在此僅就壓力，流量因壓縮機房配置不合理及輸送管道、軟管接頭等泄漏造成的能量損耗問(wèn)題，做簡(jiǎn)單闡述。

二、壓縮空氣應用效率及損耗估算

壓縮空氣應用非常廣泛，但是效率非常低，由于氣管路連接件泄漏損失，人為損失、管理?yè)p失等原因，據權威資料統計，壓縮空氣利用率只有50%。

1、產(chǎn)生壓縮空氣的電能能耗計算

在標準狀況下：一臺10HP的空壓機在10bar壓力下，每分鐘所產(chǎn)生的壓縮空氣體積是1.0m³/分鐘，也就是說(shuō)，一臺10HP的空壓機每小時(shí)的產(chǎn)氣量為60 m³/小時(shí)，所耗電能為7.5Kw,即7.5度電。目前工業(yè)用電平均價(jià)格為1.2元/度，所以每產(chǎn)生1m³的壓縮空氣所耗電能為0.125度,因此每生產(chǎn)或消耗1 m³的壓縮空氣所需人民幣0.125×1.2=0.15元。

2、壓縮空氣泄漏參數表

上表表明：在標準狀況下，當漏氣口徑為1 mm時(shí)，每小時(shí)漏氣量為4.25 m^3，消耗電能為0.37度。

3、汽車(chē)維修企業(yè)壓縮空氣損耗計算

據中國汽車(chē)維修協(xié)會(huì )統計數據顯示，目前全國汽車(chē)維修企業(yè)34.5萬(wàn)家，平均每家維修企業(yè)的工作崗位為20個(gè)，用氣點(diǎn)為40個(gè)，保守數據表明約為20%的用氣點(diǎn)在漏氣，

也就是說(shuō)，每個(gè)企業(yè)約有8_~10個(gè)漏氣點(diǎn)，我們就按每個(gè)廠(chǎng)8個(gè)漏氣點(diǎn)計算，即每天有34.5萬(wàn)×8=288萬(wàn)個(gè)用氣點(diǎn)在漏氣。

由于經(jīng)營(yíng)管理者意識及管理手段，大量漏氣點(diǎn)在泄漏，一進(jìn)入各工廠(chǎng)或修理廠(chǎng)，都可以聽(tīng)到漏氣的聲音，有的仍致可以看到漏氣的現象，久而久之，各漏氣點(diǎn)的漏氣量越來(lái)越大，我們可分別按漏氣口徑為0.4 mm和1.0 mm來(lái)計算漏氣量。

漏氣口徑為0.4 mm：每小時(shí)漏氣為0.68 m3/h，所耗電能為0.06度，金額為0.06×1.2=0.072元/小時(shí)；

按每天8小時(shí)算：8×0.072=0.576元/天；

按每月工作26天計算：26×0.576=14.976元/月；

則：一個(gè)漏氣口徑為0.4mm的漏氣點(diǎn)，一年所損耗的資金為：12×14.976=179.712元/年；

全國共有2880000×179.712元=51757萬(wàn)元/年，約52億元；依次類(lèi)推，

漏氣口徑為1mm時(shí)；每小時(shí)漏氣量為4.25 m3/h，所耗電能為0.37度，金額為0.37×1.2=0.444元/小時(shí);

按上述計算過(guò)程，一個(gè)漏氣口徑為1mm的漏氣點(diǎn)，一年所損耗的資金為319104萬(wàn)元/年，約320億元。

4、實(shí)地考察計算漏氣損耗

以上僅僅是汽車(chē)維修企業(yè)由于漏氣造成的損失，它與工業(yè)廠(chǎng)家，制造業(yè)相比，所占的比例相當小，他們的用氣量及損耗量大得多，諸如：汽車(chē)制造廠(chǎng)，船艇制造及維修，家電、家私及電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)家等。

我們曾經(jīng)考察過(guò)一個(gè)小型汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)，其中一個(gè)磨灰和噴涂車(chē)間，其用氣點(diǎn)400多個(gè)，幾乎是50%的點(diǎn)在漏氣，有些漏氣口徑還較大，我們與此車(chē)間主任，工藝工程師及廠(chǎng)領(lǐng)導在現場(chǎng)計算，其結果如下：

此車(chē)間年損失金額為：400×50%×1×4.25×0.15×10×26×12=397800元≈40萬(wàn)

即本車(chē)間每年就漏氣所造成的電費損失近40萬(wàn)元，還有因漏氣引起氣壓不穩，氣流量不夠以及壓縮空氣品質(zhì)達不到要求而引起的設備，工具損耗，不良品質(zhì)產(chǎn)品的返工工時(shí)，耗材及報廢等，無(wú)法估算。

三、造成漏氣的原因

以上數據表明，因漏氣所造成的損失非常巨大和可怕，就汽車(chē)維修行業(yè)每年損失金額可以建3200所希望小學(xué)，相當于743萬(wàn)噸鋼材，相當于640萬(wàn)噸石油。所以我們必須盡力減少漏氣，將損失降到最低，其漏氣的真正原因，分析如下：

1〉、設備配置不合理

空壓機壓力設置太大，其儲氣罐耐壓偏低，管道連接件的耐壓不夠等；

2〉、機房安裝連接不合理

空壓機與儲氣罐之間采用硬性連接，長(cháng)時(shí)間運作后，必然會(huì )有漏氣現象；

3〉、輸送管道直徑不匹配

沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員設計，安裝壓縮空氣輸送管道，大多數是由土建工程公司憑經(jīng)驗和想象安裝，沒(méi)有精確計算，造成壓力損失大，流量不夠，另外在安裝時(shí)無(wú)法試氣。

4〉、管道的選材，合理的布局

大多數廠(chǎng)家對壓縮空氣管道一無(wú)所知，其耐壓性，耐候性、抗油性、泄漏性、伸縮性等都不了解，造成壓縮空氣輸送管道氧化生銹，漏氣、變形，老化變脆等等，在安裝布局時(shí)也非常不合理，造成壓力損耗大，流量損失快，前端工作崗勉強可以工作，后端工位無(wú)法正常工作等。

5〉、員工素質(zhì)低

有很多企業(yè)員工基本素質(zhì)偏低，部分員工有意破壞壓縮空氣供應系統，造成人為的損失。

6〉、管理不善

沒(méi)有設置專(zhuān)人負責設備的維護、保養，出現泄漏時(shí)不能及時(shí)更換或采取相應的措施，片面追求低的投入成本，選取不專(zhuān)業(yè)的施工單位，采購低廉的非專(zhuān)業(yè)壓縮空氣供應系統及輸送管道，造成運作成本高。

總之，壓縮空氣供應系統沒(méi)有引起大家的注意，大家知道空氣在泄漏，但不知道泄漏的是能量，泄漏的是金錢(qián)，無(wú)形之中提高了企業(yè)的運作成本，也就縮小了企業(yè)的利潤空間，嚴重影響公司企業(yè)的穩步發(fā)展，所以我們在選擇使用動(dòng)力源時(shí)壓縮空氣必須系統考慮，由專(zhuān)業(yè)公司設計，安裝、保障正常運作。

四、如何合理規劃壓縮空氣供應系統

壓縮空氣供應系統主要包括空壓機房和輸送管道，還有部分連接軟管及連接件組成。

1、空壓機房

a、空壓機是整個(gè)壓縮空氣供應系統的心臟，是設備，工具、用氣量及氣壓的保證，必須具有足夠的產(chǎn)氣量和一定的壓力，才能保證設備、工具的正常運轉，所以空壓機的選型必須依據各企業(yè)的用量和壓力要求而定。

耗氣量 = 各類(lèi)工具的耗氣量×各類(lèi)工具數量之和

經(jīng)驗公式：10Hp/10bar≈1m³ 即：功率≈耗氣量m³×壓力（bar）

空壓機功率過(guò)小，無(wú)法保證企業(yè)的正常運轉，而且會(huì )因壓力和流量不足而尋導致誤工，返工、仍致報廢等；空壓機功率過(guò)大， 會(huì )造成壓縮機利用率不高，投入成本高，使用價(jià)值低，形成浪費。目前各生產(chǎn)企業(yè)使用的空壓機基本上是活塞機和螺桿機，我們建議最好使用螺桿機。

b、儲氣罐

用于儲存一定體積的壓縮空氣，它具有降溫排水作用，儲存作用、恒壓穩流，避免空壓機的頻繁啟動(dòng)（活塞機）。儲氣罐的選型必須依據各企業(yè)的用量和壓力要求而定,其耐壓值必須大于空壓機的壓力，其體積的選型應遵循3：1的原則，即空壓機的產(chǎn)氣量∶儲氣罐容積=3∶1 。

c、水分離器

自然空氣經(jīng)過(guò)空壓機變成高壓氣體時(shí)，溫度升高，空氣中的水分都是以汽態(tài)水的形式存在，當流經(jīng)儲氣罐及部分管道時(shí)，溫度降低有部分汽態(tài)水會(huì )變成液態(tài)水與壓縮空氣并存，當