新型高效節(jié)能環(huán)保噴涂設備淺談-壓縮空氣系統(tǒng)
彭小龍(珠海市龍神有限公司)
     由于科學技術(shù)的進步,自節(jié)能法實施以來,在國家政府的大力支持及監(jiān)管的情況下,大量節(jié)能設備,工具及方案都相繼產(chǎn)生和實施。廣大人民節(jié)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(zhuǎn)化而成的能源并沒有引起人們的意識和重視,本文就以電能帶動空壓機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓縮空氣從而作為生產(chǎn)的動力源,氣動工具、設備及加工能耗成本作一個簡單的淺析,希望能引起各企事業(yè)單位及政府部門的重視,及時采取有效措施,來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、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防,科研等行業(yè)和部門。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的開啟,關(guān)閉、機器設備的提升,移動、試驗設備機床,工具或刀具的進給,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、氣動機器人,自動測量,氣動工具的運轉(zhuǎn)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,很多人只是把它簡單地看作是一種動力源,但對壓縮空氣的壓力、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題,做簡單闡述。
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、管理損失等原因,據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)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,一臺10HP的空壓機每小時的產(chǎn)氣量為60 m3/小時,所耗電能為7.5Kw,即7.5度電。目前工業(yè)用電平均價格為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
 
漏氣口徑(mm)
 
漏氣口徑(英寸)
 
漏氣量(L/秒)
 
漏氣量(m3/h)
 
功率(kw)
 
0.4
 
0.015
 
0.19

 

 
0.68

 

 
0.06
 
1
 
0.39
 
1.18
 
4.25
 
0.37
 
1.6
 
0.63
 
3.07
 
11.1
 
0.97
 
3
 
1.18
 
10.95
 
39.4
 
3.36
 
6
 
2.36
 
49.1
 
177
 
15.0
 
10
 
3.94
 
122.0
 
439
 
37.0
上表表明:在標準狀況下,當漏氣口徑為1 mm時,每小時漏氣量為4.25 m3,消耗電能為0.37度。
3、汽車維修企業(yè)壓縮空氣損耗計算
據(jù)中國汽車維修協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前全國汽車維修企業(yè)34.5萬家,平均每家維修企業(yè)的工作崗位為20個,用氣點為40個,保守數(shù)據(jù)表明約為20%的用氣點在漏氣,
也就是說,每個企業(yè)約有8~10個漏氣點,我們就按每個廠8個漏氣點計算,即每天有34.5萬×8=288萬個用氣點在漏氣。
由于經(jīng)營管理者意識及管理手段,大量漏氣點在泄漏,一進入各工廠或修理廠,都可以聽到漏氣的聲音,有的仍致可以看到漏氣的現(xiàn)象,久而久之,各漏氣點的漏氣量越來越大,我們可分別按漏氣口徑為0.4 mm和1.0 mm來計算漏氣量。
漏氣口徑為0.4 mm:每小時漏氣為0.68 m3/h,所耗電能為0.06度,金額為0.06×1.2=0.072元/小時;
按每天8小時算:8×0.072=0.576元/天;
按每月工作26天計算:26×0.576=14.976元/月;
則:一個漏氣口徑為0.4mm的漏氣點,一年所損耗的資金為:12×14.976=179.712元/年;
全國共有2880000×179.712元=51757萬元/年,約52億元;依次類推,
漏氣口徑為1mm時;每小時漏氣量為4.25 m3/h,所耗電能為0.37度,金額為0.37×1.2=0.444元/小時;
按上述計算過程,一個漏氣口徑為1mm的漏氣點,一年所損耗的資金為319104萬元/年,約320億元。
4、實地考察計算漏氣損耗
以上僅僅是汽車維修企業(yè)由于漏氣造成的損失,它與工業(yè)廠家,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:汽車制造廠,船艇制造及維修,家電、家私及電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家等。
我們曾經(jīng)考察過一個小型汽車生產(chǎn)廠,其中一個磨灰和噴涂車間,其用氣點400多個,幾乎是50%的點在漏氣,有些漏氣口徑還較大,我們與此車間主任,工藝工程師及廠領(lǐng)導在現(xiàn)場計算,其結(jié)果如下:
此車間年損失金額為:400×50%×1×4.25×0.15×10×26×12=397800元≈40萬
即本車間每年就漏氣所造成的電費損失近40萬元,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,耗材及報廢等,無法估算。
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,就汽車維修行業(yè)每年損失金額可以建3200所希望小學,相當于743萬噸鋼材,相當于640萬噸石油。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,長時間運作后,必然會有漏氣現(xiàn)象;
3〉、輸送管道直徑不匹配
沒有專業(yè)人員設計,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)驗和想象安裝,沒有精確計算,造成壓力損失大,流量不夠,另外在安裝時無法試氣。
4〉、管道的選材,合理的布局
大多數(shù)廠家對壓縮空氣管道一無所知,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(tǒng),造成人為的損失。
6〉、管理不善
沒有設置專人負責設備的維護、保養(yǎng),出現(xiàn)泄漏時不能及時更換或采取相應的措施,片面追求低的投入成本,選取不專業(yè)的施工單位,采購低廉的非專業(yè)壓縮空氣供應系統(tǒng)及輸送管道,造成運作成本高。
總之,壓縮空氣供應系統(tǒng)沒有引起大家的注意,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,無形之中提高了企業(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(wěn)步發(fā)展,所以我們在選擇使用動力源時壓縮空氣必須系統(tǒng)考慮,由專業(yè)公司設計,安裝、保障正常運作。
 
四、如何合理規(guī)劃壓縮空氣供應系統(tǒng)
壓縮空氣供應系統(tǒng)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、空壓機是整個壓縮空氣供應系統(tǒng)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(zhuǎn),所以空壓機的選型必須依據(jù)各企業(yè)的用量和壓力要求而定。
耗氣量 = 各類工具的耗氣量×各類工具數(shù)量之和
經(jīng)驗公式:10Hp/10bar≈1m3       即:功率≈耗氣量m3×壓力(bar)
 
活塞機
 
螺桿機
 
功率小
 
功率大
 
產(chǎn)氣量小
 
產(chǎn)氣量大
 
嗓音、振動大
 
嗓音、振動小
 
壓縮空氣品質(zhì)差
 
壓縮空氣品質(zhì)相對較好
 
維護、保養(yǎng)頻繁
 
維護、保養(yǎng)方便
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(wěn)流,避免空壓機的頻繁啟動(活塞機)。儲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)過空壓機變成高壓氣體時,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,溫度降低有部分汽態(tài)水會變成液態(tài)水與壓縮空氣并存,當氣體流經(jīng)水分離器時,水分離器可以將液態(tài)水與壓縮空氣分離并自動排放,對后置設備和工具具有良好的保護作用。
d、過濾器
壓縮空氣中含有大量微塵,油污、雜質(zhì)等,這些微塵及雜質(zhì)會直接影響設備,工具的正常工作,也會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響,所以我們必須對其進行凈化處理。過濾器的好壞,關(guān)鍵是濾芯,它涉及到過濾精度,飽和量,使用壽命以及壓降和壓損等,在選型時必須符合流量要求,即過濾器的處理量必須大于空壓機的產(chǎn)氣量。
e、冷凍干燥機
冷凍干燥機是處理壓縮空氣中汽態(tài)水唯一有效的設備,只有它才能將壓縮空氣中的汽態(tài)水通過降溫原理變成液態(tài)水排除掉,它具有保護后置設備,工具,提高汽源品質(zhì),保證產(chǎn)品品質(zhì)功效。
右圖是空壓機房基本的標準的配置,也是必備的,若使用單位為了降低投入成本而缺少某一部分,它必然會導致一系列的不良影響,另外,僅這些設備而沒有有效的安裝,合理匹配連接及日常維護,同樣起不到應有的效果,因此在此對空壓機房的設備匹配,安裝連接及環(huán)境提出基本要求,供大家參考:
a、空壓機房所有設備功率,壓力、處理量等相匹配并能符合企業(yè)需要;
b、空壓機房設備連接應安裝旁通系統(tǒng),以便于不停產(chǎn),停工的維護保養(yǎng);
c、設備連接管道保證不生銹,不漏氣;
d、空壓機與儲氣罐之間采用耐高溫,耐高壓軟管連接;
e、機房所有設備應集中排水,降低機房內(nèi)空氣濕度;
f、機房應具有良好的通風,以便有充夠的空氣提供,并有利于設備降溫。
2、輸送管道
壓縮空氣輸送管道,最基本的要求為耐壓,防銹、防漏、流量等。目前作為壓縮空氣的輸送管道種類,品種很多,諸如:鍍鋅管、PVC管、PVR管;
a、從管材的角度分析如下:
 
鍍鋅管
 
PVC管
 
PPR管
 
PVR管
 
易生銹
 
脆性大
 
伸縮性大,易變形
 
韌性強、溫差范圍大
 
易漏氣
 
耐候性差,尤其低溫
 
耐壓、韌性較好
 
不生銹、不漏氣
 
安裝維護困難
 
易老化、抗油性差
 
安裝,維護麻煩
 
抗油、抗化學品
實踐證明,笨重且易漏氣的鍍鋅管慢慢地被淘汰了,安全隱患較多的PVC管也慢慢的遠離這個行業(yè),取爾代之的新型的PVR管越來越被眾人認可。
b、管道的直徑

國內(nèi)大部分工廠的壓縮空氣輸送管道的直徑均沒有通過專業(yè)計算,只是憑經(jīng)驗判斷1/2、1、1.5或2就可以了,并不是根據(jù)廠家用氣量,管道長度、以及流量來確定管道直徑.

主管道管長與管徑計算選擇表

 
3、輸送管道的設計安裝
國內(nèi)各工廠,企業(yè)壓縮空氣輸送管道均是直線型,單向管道,這樣會造成前端工作崗位可以正常工作,后端崗位壓力及流量供應不足。另外,在安裝設計時,沒有考慮分段區(qū)控制閥的設置,一個區(qū)域或一臺設備出現(xiàn)故障造成全廠停產(chǎn)誤工。在安裝時,也很少考慮排水問題,很多企業(yè)的壓縮空氣輸送管道非常凌亂,有空中飛的,也有地下埋的,錯綜復雜,無法排水。也有部分廠家采用PVC或PPR作為輸送管道,由于其伸縮率較大,而沒有考慮到伸縮口的問題。

因此,在設計和安裝壓縮空氣輸送管道時,一定要讓有資質(zhì)和具備專業(yè)設計和安裝和公司來設計,規(guī)劃和安裝。以便保證生產(chǎn)企業(yè)的正常運轉(zhuǎn),提高效率、降低成本,保證品質(zhì)。
4、快速接頭及連接件
           
         圖示一:排水和生銹問題                         圖示二:劣質(zhì)的接頭和過濾器引起漏氣
各企業(yè)漏氣現(xiàn)象最嚴重的就是快速接頭和連接件,也最沒引起企業(yè)及管理者的重視,正因為這些細小的連接件質(zhì)量有問題,匹配不合理,操作不規(guī)范等使得企業(yè)的運作成本增高,在此,特別提配各企業(yè)主及管理人員,千萬不要忽視這此細節(jié),在選材時就必須考慮其材質(zhì)耐磨性,是否匹配,制定操作規(guī)程及注意事項,一旦發(fā)現(xiàn)問題,就應該及時維護或更換。不要讓泄漏永久存在且越漏越大。
五、投資、管理理念
隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,全國各大城市品牌特約維修站(4S店)也象雨后春筍般快速地增加著,而且辦公環(huán)境相當優(yōu)越。各4S店的基本建設費相當大,據(jù)不完全統(tǒng)計,維修車間所有設備的投入只占該店總投入的1/10左右,他們在對設備,工具及輔助耗材的選購時盡量節(jié)約投入成本,努力做到能省就省,能減就減,能替換就替換的方式進行,應付其相應單位和部門的檢查,開業(yè)一段時間后,許多問題就出現(xiàn)了,于是就不停地維護,改造、更換等。這樣無形中提高了運作成本,就壓縮空氣供應系統(tǒng)而言,規(guī)范、標準、合理、完善的壓縮空氣供應系統(tǒng)可能要比隨意找非專業(yè)單位或個人來設計,安裝的供應系統(tǒng)相對貴一些,若一個維修站主管道300m左右,崗位30個左右,則第一次性投入可能要便宜1萬元左右,跟總體建設資金比,可忽略不計,許多管理者及決策者斤斤計較,偏偏選擇了投入成本低,但是后續(xù)的運作成本從沒考慮過,諸如:氣體泄漏,零件采購的人工及車旅費、更換零配件、誤工、返工、仍致報廢所帶來的成本遠遠高于投入成本。
目前,全國各4S店都在努力提高服務水平,提高服務能力,提高服務質(zhì)量,但通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),這些口號只停留在表面上,停留在銷售大廳的禮儀上,而實質(zhì)上維修車間內(nèi)還是不能目睹的。我們應該加強全體員工的服務意識,提升員工的專業(yè)水平,真正作到表里如一,讓客戶清楚地知道故障車進入4S店后,需多長時間可以交車,由什么樣的師傅為你服務,用什么設備、工具、材料、用什么方式方法,維修后需注意什么,需要多少錢等。若不放心可親臨現(xiàn)場,對于設備,工具、耗材的管理應由專人來負責管理。例如:空壓機房設備日常維護記錄,設備運轉(zhuǎn)狀況及維護保養(yǎng)記錄,輸送管道及時檢漏等。
  
六、結(jié)  論
節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本,誰怠慢了它,輕視了它,誰就會失去立足之基,我們不能不屑于一張紙、一支筆、一滴水、一度電、一塊煤的價值。那是企業(yè)生命的根本所在。企業(yè)的每一個員工都自覺地投入到節(jié)能降耗活動中去,堅持不懈地做好節(jié)約能源工作樹立一種“點點滴滴降成本,分分秒秒增效益”的節(jié)能意識,以最好的管理來實現(xiàn)節(jié)能效益的最大化。
參考文獻:
國家電力監(jiān)管委員會----《中華人民共和國節(jié)約能源法》
中國液氣壓網(wǎng)/中國空壓機網(wǎng)/壓縮空氣應用網(wǎng)
《汽車涂裝》《汽車車身修復與涂裝》:珠海市龍神有限公司編著