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压缩空气系统节能认知误区浅议 <下>

  【压缩机网】<接上期——>

  误区五:永磁电机最节能

  永磁电机虽然在额定电压的时候有很好的节能效果,但是在实际用户现场电压经常会偏离额定电压,而当电压大于或者小于感应电压时,电流都会急剧增大,功率因数变小,节能效果大幅度变差。(见图13)。由图中可以看出:偏差在±3%电压范围内时,电机功率因数大于或等于0.9,否则,功率因数较低。

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  永磁电机虽然在额定电压的时候有很好的节能效果,但是在实际电压偏离额定电压的时候,节能效果大幅度变坏。

  另外,对于常规结构的永磁电机,在不同负载下的运行特性差别很大,负载率低于25%,功率因数变很低。见图14。

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  永磁电机在用户电压波动小<±2%且负载率>25%时才节能!

  误区六:通过简单改造把工频空压机改为变频空压机

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  前面讲了,无论是主机轴功率还是电机效率,都有其额定转数(最佳转数),偏离了最佳转数,其效率都会降低。(见图15a、15b)

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  在空压机满载时,工频空压机的设计是主机和电机转数一般都处于最佳转数状态下,其能耗也处于最低。

  而变频空压机由于设计时更多地考虑变负荷运行,其主机转数最佳值放在70%左右的负荷。再加上变频电机的特殊构造,不是简单的普通电机+变频器=变频空压机。

  因此简单使用变频器对工频空压机进行改造,不但不会对节能产生帮助,反而增加了空压机的风险,比如电机散热和寿命问题,机器的可靠性及变频器的耗能和散热等等。

  变频器对电机的影响:

  ①电动机的效率和温升的问题:使电动机在非正弦电压、电流下运行会产生很大的转子损耗,这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小。

  ②电动机绝缘强度问题:载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。

  ③谐波电磁噪声与震动:普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。

  ④电动机对频繁启动、制动的适应能力:采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。

  ⑤低转速时的冷却问题:普通异步电动机再转速降低时,冷却风量与转速的三次方成比例减小,致使电动机的低速冷却状况变坏,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。

  ⑥在设计结构及选材上都有些区别,主要是为了考虑散热及高/低频转矩等问题:变频电机可在0.1HZ~130HZ范围长期运行,普通电机可在:2极的为20~65hz范围长期运行,4极的为25~75hz范围长期运行。

  误区七:忽略了电机的差异性

  电机是空压机里除了主机外,成本占比最大的零部件。想节省成本的方法很多:

  ①材料差异:v硅钢板:热轧/冷轧

  ◆线圈:粗细/含铜量

  ◆端子:大小/黄铜/紫铜

  ◆壳体:铸铁/铝合金

  ◆轴承:国产/进口/SKF

  ②绝缘等级:

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  如果超出上限温度10℃并持续一段时间, 绝缘材料将会减少大约一半的使用寿命。绝缘等级(见图16)越高,采购成本越大。

  ③防护等级

  根据IEC 60034-5标准,电动机的防护等级表示防尘、防水以及防碰撞的能力,用字母IP以及后面两位数字表示。这跟电机的采购成本有关。数字越大,成本越高。

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  ④机座号选取

  机座号是衡量电机采购成本的重要指标,同样功率的电机可能会有两种中心高度,数值越大,可靠性越好,价格也越高。

  ⑤电机效率:

  通常电机也分能效等级1~3级,每级电机效率相差不大,但价格却是差距很大。

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  通常工频空压机采用三相异步电动机一般为IE3,变频空压机采用永磁电机一般为IE4以上;各级效率η相差1~2%;

  电机功率越大,节能效果越好。从空压机使用周期来看:能用高压不用低压,能用节能电机不用入门电机。

  误区八:只要有节能空压机,干燥机配什么都无所谓

  例3,某工厂配置一台10m3/min冷干机,一天工作的平均负载情况如图19。

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  大多数干燥机都是采用固定输出功率且按最大负荷配置,当压缩空气处理量发生变化时,干燥机的耗功却固定不变,就造成了干燥机耗能的浪费。

  相当于浪费了10kW/天,3000kW/年。(见图20)

  另外对于干燥器的选配原则应根据客户使用气体品质对七个压力露点的不同需求来选配干燥机。(见图21)

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  干燥机的选型原则:能用冷干机就不用吸干机,再生方式能用电就不用气,能用热就不用电。(见图22)

  在多台空压机的系统中,不要一台干燥器兜底,最好是一对一配置!

  误区九:忽略机房环境温度的影响

  空压机进气温度越高,其耗功也越高;(见图23)

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  例4,一台75kW空压机,如果进气温度降低10℃,大约可以节约15138度电/年。

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  GB50029《压缩空气站设计规范》站房温度1-40℃;当环境温度增加5℃。

  ①空压机排气量减少1.5%左右;

  ②干燥器增加25%的负荷

  误区十:一味强调节能,忽视了空压机的质量和安全

  无论机器多么节能,如果质量和安全得不到保障,客户省下来的节能成本还不够花费的。国家对产品的质量安全监督只会越来越严格。

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  空压机的质量是客户赚钱的基础,螺杆空压机生产制造验收项目主要有以下13项:

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  空压机的检测项目13项中有9项涉及到安全指标,任何一项不达标,产品会被视为不合格产品。在现代空压机生产制造中,任何一件合格产品都需要有规范、标准、作业指导书和测试报告。如果一味强调节能,忽视了质量和安全,赚的还不够赔的。不出事还好,出事就是大事。

  <注:本文完!>

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  作者简介

  梁柳生,1968年,男,广西柳州,大学本科。

  ①高级工程师,1990开始从事空压机行业工作。有在国企、合资及外企工作经历,其中22年在AC集团工作。先后从事过空压机及后处理设备的产品设计、产品工艺、生产管理、产品质量跟踪服务等及全国销售总监并有在欧洲学习和工作的经历。2017年创办上善气体工作室,专业从事压缩空气系统研究,精益生产管理及销售的培训工作

  ②国家标准JBT10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》第一起草人

  ③全国压缩机标准化技术委员会委员

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标签: 认知误区节能  

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