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節(jié)能型壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)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(chǔ)，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(jì)以來(lái)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)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(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅；為了推進(jìn)全社會(huì)節(jié)約能源，提高能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)環(huán)境，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)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(guó)節(jié)約能源法，自1998年1月1日起施行。要求各省，自治區(qū)、直轄市人民政府加強(qiáng)節(jié)能工作，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，企業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)節(jié)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(zhuǎn)換，輸送和供應(yīng)，逐步提高能源利用效率，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)向節(jié)能型發(fā)展。

由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自節(jié)能法實(shí)施以來(lái)，在國(guó)家政府的大力支持及監(jiān)管的情況下，大量節(jié)能設(shè)備，工具及方案都相繼產(chǎn)生和實(shí)施。廣大人民節(jié)能意識(shí)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(zhuǎn)化而成的能源并沒(méi)有引起人們的意識(shí)和重視，本文就以電能帶動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)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(fèi)和降低能耗。

一、壓縮空氣的應(yīng)用

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力源，其應(yīng)用范圍遍及石油，化工、冶金、電力、機(jī)械、工程、采礦、房地產(chǎn)、輕工、紡織、汽車(chē)制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國(guó)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(yīng)用壓縮空氣。其主要用于控制閥門(mén)的開(kāi)啟，關(guān)閉、機(jī)器設(shè)備的提升，移動(dòng)、試驗(yàn)設(shè)備機(jī)床，工具或刀具的進(jìn)給，裝配機(jī)械和機(jī)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(jī)器人，自動(dòng)測(cè)量，氣動(dòng)工具的運(yùn)轉(zhuǎn)等。壓縮空氣應(yīng)用非常廣泛，但是真正認(rèn)識(shí)和了解壓縮空氣的特性，以及壓縮空氣對(duì)氣動(dòng)設(shè)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(duì)壓縮空氣的壓力、流量、水份（水霧、水蒸氣、凝結(jié)冰）、油（油污、油蒸氣）和各種固體雜質(zhì)、雜味等對(duì)設(shè)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(jī)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(yīng)用效率及損耗估算

壓縮空氣應(yīng)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(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，壓縮空氣利用率只有50%。

1、產(chǎn)生壓縮空氣的電能能耗計(jì)算

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下：一臺(tái)10HP的空壓機(jī)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(tái)10HP的空壓機(jī)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(shù)表

上表表明：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)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(jì)算

據(jù)中國(guó)汽車(chē)維修協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前全國(guó)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?cái)?shù)據(jù)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(jì)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(shí)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(xiàn)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(jì)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(jì)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(guó)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(jì)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(jì)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(dāng)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?cè)?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(dǎo)在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，其結(jié)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(fèi)損失近40萬(wàn)元，還有因漏氣引起氣壓不穩(wěn)，氣流量不夠以及壓縮空氣品質(zhì)達(dá)不到要求而引起的設(shè)備，工具損耗，不良品質(zhì)產(chǎn)品的返工工時(shí)，耗材及報(bào)廢等，無(wú)法估算。

三、造成漏氣的原因

以上數(shù)據(jù)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(dāng)于743萬(wàn)噸鋼材，相當(dāng)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(shè)備配置不合理

空壓機(jī)壓力設(shè)置太大，其儲(chǔ)氣罐耐壓偏低，管道連接件的耐壓不夠等；

2〉、機(jī)房安裝連接不合理

空壓機(jī)與儲(chǔ)氣罐之間采用硬性連接，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作后，必然會(huì)有漏氣現(xiàn)象；

3〉、輸送管道直徑不匹配

沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員設(shè)計(jì)，安裝壓縮空氣輸送管道，大多數(shù)是由土建工程公司憑經(jīng)驗(yàn)和想象安裝，沒(méi)有精確計(jì)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(shù)廠(chǎng)家對(duì)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(qiáng)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(yīng)系統(tǒng)，造成人為的損失。

6〉、管理不善

沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)人負(fù)責(zé)設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)，出現(xiàn)泄漏時(shí)不能及時(shí)更換或采取相應(yīng)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(gòu)低廉的非專(zhuān)業(yè)壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)及輸送管道，造成運(yùn)作成本高。

總之，壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)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(yùn)作成本，也就縮小了企業(yè)的利潤(rùn)空間，嚴(yán)重影響公司企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，所以我們?cè)谶x擇使用動(dòng)力源時(shí)壓縮空氣必須系統(tǒng)考慮，由專(zhuān)業(yè)公司設(shè)計(jì)，安裝、保障正常運(yùn)作。

四、如何合理規(guī)劃壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)

壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)主要包括空壓機(jī)房和輸送管道，還有部分連接軟管及連接件組成。

1、空壓機(jī)房

a、空壓機(jī)是整個(gè)壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的心臟，是設(shè)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(shè)備、工具的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以空壓機(jī)的選型必須依據(jù)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(shù)量之和

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

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

b、儲(chǔ)氣罐

用于儲(chǔ)存一定體積的壓縮空氣，它具有降溫排水作用，儲(chǔ)存作用、恒壓穩(wěn)流，避免空壓機(jī)的頻繁啟動(dòng)（活塞機(jī)）。儲(chǔ)氣罐的選型必須依據(jù)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(jī)的壓力，其體積的選型應(yīng)遵循3：1的原則，即空壓機(jī)的產(chǎn)氣量∶儲(chǔ)氣罐容積=3∶1 。

c、水分離器

自然空氣經(jīng)過(guò)空壓機(jī)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(dāng)流經(jīng)儲(chǔ)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(dāng)