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          壓縮空氣儲氣罐作用與經(jīng)濟(jì)效益分析

            【壓縮機(jī)網(wǎng)】空氣壓縮機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造、施工極為重要地一種動力設(shè)備,但是在很多場合,單獨(dú)的空壓機(jī)并不能直接應(yīng)用,而是由干燥機(jī)儲氣罐與管道等構(gòu)成一個完整的壓縮空氣系統(tǒng)。其中,壓縮空氣儲罐即儲氣罐由于技術(shù)成本較低、投資較少并不總是得到用戶的關(guān)注,但事實(shí)上它是壓縮空氣系統(tǒng)重要的組成部分,在很多工況中甚至是不可或缺的裝備。

            為什么要配置儲氣罐?

            壓縮空氣儲罐是一種簡單的壓力容器,有立式和臥式兩種,用來接收來自空壓機(jī)的壓縮空氣,并在壓力下保存,以供用氣端使用。在壓縮空氣系統(tǒng)中配置儲氣罐可以有效提高系統(tǒng)的使用效率,其作用可簡單概括為存氣、穩(wěn)壓、降溫凈化。

            (1)存儲氣量

            為壓縮空氣提供臨時存儲空間是儲氣罐最主要的作用。空壓機(jī)只是一個壓縮空氣的設(shè)備,自身內(nèi)部并沒有存儲空氣的空間,一旦產(chǎn)生壓縮空氣就必須向外排出,否則會影響下一個壓縮循環(huán)動作。但是在平常的生產(chǎn)過程中,并不會時時都需要壓縮空氣,而一旦卸載,下游需要壓縮空氣時,再加載產(chǎn)氣就會有延時。但是如果配置了儲氣罐,即使在空壓機(jī)不運(yùn)行的情況下,罐內(nèi)存儲的空氣還可以使用一段時間,不耽誤生產(chǎn)用氣。

            相反,如果沒有儲氣罐,隨著時間的推移,頻繁的加卸載將導(dǎo)致開關(guān)和其他空壓機(jī)部件過早故障,電機(jī)接觸器過度磨損,甚至?xí)驗(yàn)槔@組絕緣損壞而直接導(dǎo)致電機(jī)短路。

            (2)穩(wěn)定氣壓

            如果沒有儲氣罐,終端需求不均勻會導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁加卸載,以滿足不斷變化的用氣需求。而空壓機(jī)受溫度、電壓、管路等各種因素影響,運(yùn)行時氣壓并不總是平穩(wěn),尤其是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)等往往在部分工況下會產(chǎn)生明顯氣壓波動。配置了儲氣罐,壓縮氣體就有了緩沖余地,可以有效減少空壓機(jī)加卸載頻率和管路中氣體的脈動,將系統(tǒng)氣壓控制在理想的數(shù)值范圍內(nèi)。

            (3)降溫凈化

            我們知道,空氣受外力被壓縮的過程,也是一個將動能轉(zhuǎn)化為勢能的過程,但其中很大一部分能量并不能完全轉(zhuǎn)化,而會轉(zhuǎn)化為熱能,以空氣溫度提高的方式顯現(xiàn)出來。根據(jù)所使用的空壓機(jī)類型不同,從壓縮機(jī)排出的空氣溫度可能高達(dá)120℃以上。這在絕大多數(shù)情況下是不可直接利用的,需要壓縮空氣系統(tǒng)中的后處理設(shè)備進(jìn)行處理,一是降溫,二是過濾。

            大氣中含有的水蒸氣隨著其它空氣一起被吸進(jìn)空壓機(jī)進(jìn)行壓縮,如果不去除,水蒸氣將在通往用氣端的管線和設(shè)備工具中凝結(jié)成液態(tài)水,這將給生產(chǎn)系統(tǒng)帶來極大地麻煩。因此,從空壓機(jī)排出的壓縮空氣在使用前必須進(jìn)行冷卻和干燥。儲氣罐作為一個存儲設(shè)備,當(dāng)空氣在罐中停留或緩慢流過時,隨著時間的推移,會自然冷卻,析出凝結(jié)水。析出的液態(tài)凝結(jié)水會和油蒸汽凝結(jié)成的油污、顆粒雜質(zhì)等混合物聚集在罐體底部排出。

            儲氣罐如何提高系統(tǒng)效率?

            儲氣罐的作用正如上述文字所講,通過這些作用,能夠有效提高整個壓縮空氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率,幫助用戶獲取或明顯,或隱蔽的經(jīng)濟(jì)效益。

            (1)減少壓縮空氣浪費(fèi)

            眾所周知,在空壓機(jī)所消耗的能源中,只有少部分被轉(zhuǎn)化成了可供使用的壓縮空氣動力能,而其他大部分能量均以熱量的形式損耗掉了。所以,對于壓縮空氣這種昂貴的能源,務(wù)必要節(jié)約使用,減少浪費(fèi)。當(dāng)壓縮空氣系統(tǒng)中沒有儲氣罐時,空壓機(jī)會頻繁加卸載。在每次卸載過程中,就會有一部分壓縮空氣會不加使用地釋放出來。隨著時間推移,就會累積成巨大的壓縮空氣能源浪費(fèi),而這些被浪費(fèi)掉的壓縮空氣都是用戶花費(fèi)不菲的電費(fèi)生產(chǎn)出來的。而此時,配置一個適當(dāng)容量的儲氣罐可以大幅減少卸載次數(shù)和不必要的排氣。

            (2)降低空壓機(jī)工作壓力

            對于很多工況來說,用戶的用氣需求并不是一成不變的,很可能在短期有很大的用氣需求,比如開啟數(shù)個氣嘴工作,而也很可能某段時間不用氣。如果沒有儲氣罐存儲一定量的壓縮空氣,那整個空壓機(jī)系統(tǒng)將不得不始終處于更高壓力的狀態(tài)下運(yùn)行,以便隨時準(zhǔn)備滿足突然出現(xiàn)的大氣量需求。

            據(jù)以往數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),對于同一臺空壓機(jī),所需要的最大壓力每增加1bar左右,能耗需要多6%左右;同樣,空壓機(jī)輸出壓力每下降1bar,可以節(jié)省5~8%的電費(fèi)。通過配置儲氣罐可以平衡壓力波動,降低用氣高峰為了保壓而提高的系統(tǒng)壓力,從而降低生產(chǎn)成本。

            (3)提高冷干機(jī)的效率

            正如上文所說,儲氣罐的作用之一就是降溫凈化,雖然它并非專門處理壓縮空氣的設(shè)備。假如一臺儲氣罐打滿需要1分鐘時間,那么,壓縮空氣從進(jìn)入儲氣罐到排出,在儲氣罐中停留的時間,大約就是1分鐘。壓縮空氣在儲氣罐停留的這段時間里,流速非常緩慢,在重力作用下,壓縮空氣中的部分油水隨著溫度不斷降低就被分離出來了。分離出來的油水混合液體通過罐底的排放定期排出。這就很大程度上減輕了冷干機(jī)的工作量,提升了冷干機(jī)的工作效率,減少了吸附劑的更換頻次,降低了生產(chǎn)成本。

            事實(shí)上,配置儲氣罐之后,還有一些其他的間接好處,比如降低空壓機(jī)加卸載頻次,就可以減少系統(tǒng)部件如電磁、進(jìn)氣閥、卸荷閥等的動作次數(shù),延長設(shè)備壽命;減少油氣管道系統(tǒng)受到的沖擊,延長了空濾、油分的使用壽命;減少空壓機(jī)啟動次數(shù),可降低耗電……

            儲氣罐的安裝位置

            根據(jù)用戶需求,空壓系統(tǒng)中的儲氣罐容量,在空壓機(jī)排氣量的三分之一到五分之一之間即可滿足絕大多數(shù)的用氣需要。另外一個比較重要的問題是,儲氣罐應(yīng)該安裝在哪個位置。有不少人會問,空壓機(jī)后面是先安裝儲氣罐還是干燥機(jī)?事實(shí)上,這兩種安裝方式都有應(yīng)用,在不少工況下似乎沒什么區(qū)別。但是在有些工況下,就顯出差異,甚至無法滿足生產(chǎn)需要了。

            較早之前,不少設(shè)計(jì)院將儲氣罐放在干燥器后面,用于儲存已經(jīng)干燥和過濾的壓縮空氣。干燥的壓縮空氣從儲氣罐出來后可以直接使用,能夠滿足突然出現(xiàn)的較高用氣需求。這就減輕了由于下游用氣量突然增大而導(dǎo)致的干燥器的工作壓力。如果將儲氣罐放在干燥機(jī)前面,當(dāng)用氣量突然增大,超過干燥機(jī)的處理極限,干燥效率就會降低,有可能導(dǎo)致后續(xù)空氣管道中出現(xiàn)本不應(yīng)該存在的水分,影響設(shè)備安全和生產(chǎn)質(zhì)量。

            另外一種目前非常常見的安裝方式是將儲氣罐放在干燥系統(tǒng)之前。在這種配置中,空氣流經(jīng)儲氣罐,從底部進(jìn)入,從頂部流出到干燥器,充分發(fā)揮儲氣罐的重力分離作用。這樣就可以讓大量的水蒸氣和潤滑油滴在進(jìn)入干燥器之前凝結(jié)出來排放掉,從而提高干燥器的效率。

            將儲氣罐安裝在干燥機(jī)之前,還可以延長預(yù)過濾器元件的壽命。因?yàn)榻?jīng)過儲氣罐粗過濾的壓縮空氣比直接從空壓機(jī)出來的空氣更干凈、更干燥。同時,經(jīng)干燥器處理后的壓縮空氣壓力降也被減小,更接近用氣端需求。

            可見,儲氣罐的安裝位置沒有絕對的對錯之分,各有優(yōu)勢。而兩種方式組合使用,可以獲得更高的用氣品質(zhì)。但這樣一來,就不節(jié)能了,而且會增加用戶設(shè)備投資成本,常見的生產(chǎn)加工用氣不需要這么高品質(zhì)的氣源。所以,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)視具體用氣需求與峰谷變化情況,選擇適合的儲氣罐安裝位置以及組合方式。

            小結(jié)

            在一些對空壓系統(tǒng)不了解的用戶中,總有人想省掉儲氣罐或者從儲氣罐中摳出更多的資金投入。但是與壓縮空氣系統(tǒng)的總成本和能源成本相比,儲氣罐的投資相對較小,而且一旦安裝完畢,如果操作合規(guī)、保養(yǎng)得當(dāng),在以后很長時間里就沒有其他支出了,因此為壓縮空氣系統(tǒng)配置儲氣罐是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益較高的投資。

            安全是最大的效益,事故是最大的成本。建議用戶不可太過局限于其初始采購價格,而應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其品質(zhì),如產(chǎn)品表面處理均勻,焊縫平整、線條清晰;設(shè)備銘牌上明確標(biāo)示制造日期、工作壓力、容積大小、出廠編號、重量、容積、存儲介質(zhì)、監(jiān)檢單位、制造單位,銘牌正下方必須有產(chǎn)品鋼印號。按國家相關(guān)規(guī)定,每臺儲氣罐出廠都必須配有質(zhì)量保證書。20220224889910.jpg

          標(biāo)簽: 氣罐經(jīng)濟(jì)效益作用  

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