多角度實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)節(jié)能

隨著能源價(jià)格的上漲，改進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)的能源利用率自然而然就成為人們關(guān)注和討論的熱點(diǎn)話題。而未來優(yōu)化空氣壓縮機(jī)效率的一個(gè)重要領(lǐng)域就是壓縮機(jī)零件的設(shè)計(jì)優(yōu)化，其中一個(gè)焦點(diǎn)問題就是元器件的幾何形狀設(shè)計(jì)。

空氣壓縮機(jī)的軸在旋轉(zhuǎn)過程中利用螺旋狀的齒面來嚙合，兩根軸纏繞在一起，以便將流動(dòng)的氣體以最小的體積擠壓出去。在此過程中，較大的摩擦力和齒面間的空氣泄漏，對(duì)提升壓縮機(jī)效率有著很大的干擾作用。

Almig壓縮機(jī)公司的產(chǎn)品經(jīng)理Volker Thomassen先生說：“效率問題一直是空氣壓縮技術(shù)領(lǐng)域的熱門話題?！保▓D1）空氣壓縮系統(tǒng)的效率問題究竟有多糟糕，通過下面的數(shù)字就可以說明：生產(chǎn)相當(dāng)于1kWh的壓縮空氣，所要消耗的電力為20kWh。而約有10%的工業(yè)用電都消耗在壓縮空氣的生產(chǎn)中。

改善控制和防止泄漏

目前，空氣壓縮機(jī)制造商在為用戶優(yōu)化空壓機(jī)站時(shí)主要從兩個(gè)方面入手，即改善壓縮機(jī)的控制和減少泄漏。多年來，空壓機(jī)制造商始終堅(jiān)持從這兩個(gè)方面挖掘節(jié)能潛力?，F(xiàn)在，空壓機(jī)制造商又發(fā)現(xiàn)了新的節(jié)能途徑。

2008年，壓縮機(jī)生產(chǎn)廠在新的節(jié)能領(lǐng)域獲得了很大突破：將過去的負(fù)載-空載調(diào)節(jié)更換為更加節(jié)能的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)技術(shù)?！皩?，我們會(huì)在這一領(lǐng)域做更多工作，進(jìn)一步優(yōu)化轉(zhuǎn)速可調(diào)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能，提高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的效率，把EPAM永磁電機(jī)推薦給用戶?！?Almig公司的專家Volker Thomassen先生在談到空壓機(jī)技術(shù)未來的趨勢(shì)時(shí)說。

在今后幾年內(nèi)，還將推廣另外一個(gè)很有意義的節(jié)能優(yōu)化途徑，即壓縮機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化和壓縮機(jī)零件的合理匹配。在這一節(jié)能途徑中，壓縮機(jī)零件幾何形狀的優(yōu)化是一個(gè)關(guān)鍵問題。“尤其是螺桿空氣壓縮機(jī)，其在可靠性、大功率和節(jié)能等方面都對(duì)研發(fā)水平提出了很高的技術(shù)要求。而在此環(huán)節(jié)中，螺桿泵的泵體和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率方面也有著許多可以改進(jìn)提高的細(xì)節(jié)。與此相似，旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)和活塞式壓縮機(jī)也有著同樣的節(jié)能潛力?！盞aeser壓縮機(jī)廠的Michael Bahr先生說。就螺桿齒形的優(yōu)化來講，他認(rèn)為，“已經(jīng)沒有多大的優(yōu)化潛力了”。

改進(jìn)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在通過改進(jìn)螺桿齒形挖掘節(jié)能潛力這一認(rèn)識(shí)上，各壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家的觀點(diǎn)有很大差距。Almig壓縮機(jī)廠的產(chǎn)品經(jīng)理Volker Thomassen先生認(rèn)為：“可以肯定地說，噴油潤滑的螺桿泵齒形優(yōu)化已經(jīng)不像壓縮機(jī)其他零件優(yōu)化那樣有很大的潛力了?！?/P>

而Atlas Copco公司的看法則完全相反，該公司負(fù)責(zé)無油壓縮機(jī)業(yè)務(wù)的經(jīng)理Reimund Scherff先生說：“利用我們?cè)谛滦虶A系列螺桿式空氣壓縮機(jī)中的多項(xiàng)設(shè)計(jì)改進(jìn)，能夠節(jié)能11%?！?（圖2）Reimund Scherff先生認(rèn)為，壓縮機(jī)的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就能實(shí)現(xiàn)50%的節(jié)能目標(biāo)。有一點(diǎn)是可以肯定的，即通過新型的非對(duì)稱螺桿齒形可以明顯降低壓縮機(jī)的體積損耗（圖3）。此外，其還將水-氣分離器也集成到壓縮機(jī)系統(tǒng)中，通過使用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)氣側(cè)的過濾器壽命也延長了一倍。據(jù)Scherff先生說，螺桿式空氣壓縮機(jī)的兩螺桿齒形是按照非常節(jié)能的齒形比6+4制造的。也就是說，兩根螺桿一個(gè)是六齒，一個(gè)是四齒?！斑@一嚙合副剛性的增強(qiáng)可明顯降低能源消耗?！盨cherff先生說。

Boge壓縮機(jī)公司產(chǎn)品營銷負(fù)責(zé)人Jürgen Hütter先生也表示：“正確的齒形與空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)有著密不可分的關(guān)系?！保▓D4）為此，Boge公司的工程師對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行了長期的研發(fā)改進(jìn)。Hütter先生繼續(xù)說：“在有些人認(rèn)為螺桿齒形改進(jìn)已經(jīng)沒有潛力可以挖掘時(shí)，我們一直堅(jiān)持，繼續(xù)進(jìn)行新的研發(fā)，對(duì)我們現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。”

在螺桿式空氣壓縮機(jī)的幾何齒形優(yōu)化改進(jìn)中，另一個(gè)重要的趨勢(shì)就是對(duì)其冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化：在無油空氣壓縮機(jī)中，越來越多的采用了噴水冷卻潤滑技術(shù)。幾年前，在多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中生產(chǎn)和使用無油壓縮空氣都是不必要的，而且價(jià)格昂貴。而今天，許多生產(chǎn)廠在其新的企業(yè)規(guī)劃中或者在其壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造中都理所當(dāng)然的按照DIN ISO 8573-1標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)1的要求把無油壓縮空氣作為需求目標(biāo)。

市場(chǎng)需求的增加也推動(dòng)了螺桿齒形的改進(jìn)，Almig公司的Volker Thomassen先生說：“在水冷壓縮空氣生產(chǎn)系統(tǒng)中，通過對(duì)螺桿齒形幾何參數(shù)的改進(jìn)肯定還有很高的優(yōu)化潛力可以挖掘。”不可否認(rèn)的是，在今天，噴水冷卻的無油壓縮機(jī)已經(jīng)使人們不必再為壓縮后的空氣溫度而擔(dān)憂。其壓縮后的空氣溫度為40~50℃，已經(jīng)非常接近隔熱式壓縮機(jī)了，而其價(jià)格卻比噴油潤滑的成本低50%左右。

節(jié)能型空氣壓縮機(jī)將有更好的發(fā)展前景，因此Kaeser公司的Michael Bahr先生發(fā)表了這樣的意見：“首先，由于能源價(jià)格不斷提高，越來越多的用戶開始在市場(chǎng)上尋找高效率的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)。這就要求壓縮機(jī)生產(chǎn)廠提供現(xiàn)代化高效率的壓縮空氣生產(chǎn)技術(shù)。”

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