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無油空壓機節(jié)能潛力概述

干式無油空壓機作為干式運行氣動工具的動力源，是某些應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。雖然與噴油空壓機相比，其能效利用率較低，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，其能源利用率也得到了有效提升。

首先，需要重申并強調(diào)本文所講的干式空壓機的概念，并不是指生產(chǎn)干燥無油的干式壓縮空氣的設(shè)備，而是指壓縮機的工作階段，即“空氣壓縮過程”是一個干式的壓縮過程。也就是說，空壓機的氣缸內(nèi)是沒有冷卻介質(zhì)的。因此，采用干式運行的空壓機，用戶無法繞開凈化壓縮空氣所需的后續(xù)工作。在特定的使用情況下，干式運行的空氣壓縮機是理想的壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備，借助于技術(shù)的進(jìn)步可以明顯降低其能源消耗

針對特定應(yīng)用進(jìn)行再處理

由于空壓機氣缸內(nèi)役有任何冷卻介質(zhì)，因此，進(jìn)入到空壓機中的物質(zhì)更終都將被排出。換言之，若不對壓縮空氣進(jìn)行后續(xù)處理，那么從干式運行的空壓機中排出的壓縮空氣與其吸入的空氣質(zhì)量是一樣的。如果空壓機吸入的空氣中已經(jīng)含有很多的油、水、固體顆?；蚱渌绊懣諝赓|(zhì)量的物質(zhì)，那么這些物質(zhì)都仍將存在于空壓機生產(chǎn)的壓縮空氣中，因為空壓機僅僅只是對吸入的壓縮空氣進(jìn)行了壓縮，而沒有進(jìn)行任何其它功能性的處理。

但在食品飲料等生產(chǎn)加工需要潔凈的環(huán)境和工具的應(yīng)用中，其生產(chǎn)過程中使用的壓縮空氣必須進(jìn)行干燥和過濾等工序的處理，使壓縮空氣達(dá)到工ISO 8573標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1：4：1質(zhì)量等級的要求。而為了使壓縮空氣能夠始終符合工ISO 8573 標(biāo)準(zhǔn)，用戶必須保證壓縮空氣后續(xù)處理工序的正常進(jìn)行。

改善壓縮空氣質(zhì)量

若需要的壓縮空氣露點溫度為 3 ℃ ，即相當(dāng)于 4 級質(zhì)量等級的壓縮空氣時需要使用冷凍式干燥器來實現(xiàn)這一露點溫度的要求。而且當(dāng)需要質(zhì)量更高的壓縮空氣時，僅靠一臺冷干機不足以滿足其要求了。日前，為了幫助用戶更便捷的生產(chǎn) 3 級質(zhì)量的壓縮空氣，市場上出現(xiàn)了一種被稱之為 IHOC 的新裝置，是一個集成在干式運行螺桿式空氣壓縮機的旋轉(zhuǎn)式干燥機。即使在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，這一裝置也能夠可靠而穩(wěn)定地生產(chǎn)出更低露點達(dá)-40 ℃ 的壓縮空氣，并且同時還可以實現(xiàn)能源節(jié)約。

如生產(chǎn)設(shè)備要求的壓縮空氣質(zhì)量為 2 級甚至更高，則需要額外加裝吸附設(shè)備。另外，吸附設(shè)備也適用于清除壓縮空氣中的顆粒物和油。若要達(dá)到工 ISO 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1級壓縮空氣質(zhì)量，只能通過使用后續(xù)的顆粒過濾器和活性炭吸附裝置來清除壓縮空氣中更細(xì)小的顆粒物和殘余油霧了。

干式運行的空壓機還有一個弊端：由于其在進(jìn)行空氣壓縮時，沒有任何冷卻手段，因此其壓縮缸內(nèi)溫度很高。當(dāng)空氣壓縮比達(dá)到l：4時，壓縮缸的溫度很快能升高到 240℃ 。也就是說，其一級壓縮只能把空氣壓縮到0.35MPa ，這遠(yuǎn)不能達(dá)到生產(chǎn)的使用要求，因此往往有必要進(jìn)行二級壓縮，使壓縮空氣的壓力達(dá)到0.8～1MPa 。

正是這一特點導(dǎo)致了干式運行的空壓機消耗的能源明顯高于其它類型的壓縮機。近年來，借助于不斷發(fā)展的空壓機技術(shù)以及持續(xù)進(jìn)步的空壓機零部件技術(shù)，在 2012 年，干式運行空壓機的輸出能力有了顯著提升。空氣壓縮機的核心部件被替換為新型的堅固耐用的兩級螺桿(見圖 1 )。涂層材料由壽命更長且更耐磨蝕的涂層材料代替了會降低壓縮機比功率的特氟龍涂層，即使長年使用也不會出現(xiàn)可見的磨損痕跡。

從提升能源利用率的角度來看，現(xiàn)代化的壓縮機控制技術(shù)在壓縮空氣生產(chǎn)過程中起到了關(guān)鍵性作用。其不僅減少了壓縮機本身在基本負(fù)荷和峰值負(fù)荷時的開關(guān)損耗，還減少了壓縮機空載運行的能源消耗。今天，這一控制模式已經(jīng)被預(yù)設(shè)在控制空氣壓縮系統(tǒng)的計算機中了，可以根據(jù)壓縮機的工作需求單獨激活。例如，可以通過 Quadro mode對正常運行和空載運行進(jìn)行監(jiān)控，減少空載運行的時間。

Dynamik則相反，不論是在基本負(fù)載還是在峰值負(fù)載工況下，它都能對壓縮機電動機的溫度和可能過高的開關(guān)次數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使空壓機的負(fù)載率高達(dá)90%以上，幾乎在無空載運行工況下工作。而這一模式的更初設(shè)想僅僅是保護(hù)壓縮機電動機不要過于頻繁的啟動和停止。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能25%

干式運行的螺桿式空氣壓縮機也可以配合變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，與配置恒速電動機的空壓機相比，變頻器調(diào)速空壓機至少可以節(jié)約25%的能源。

保證干式運行空壓機安全可靠運行的其它措施還有現(xiàn)代化的支承技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣閥。新型進(jìn)氣閥采用液壓調(diào)節(jié)技術(shù)，提高了進(jìn)氣閥的開關(guān)性能，代替了維護(hù)保養(yǎng)費用很高的膜片式進(jìn)氣閥技術(shù)(見圖 2、3 )。

空壓機的壓縮空氣脈動阻尼器也有了改進(jìn)和創(chuàng)新。用脈動緩沖器取代文丘里管，幾乎將壓縮空氣的損失降到了更低，從而明顯提高了空氣壓縮機的功率輸出。另外，新型的冷卻介質(zhì)也提高了空壓機的性能，這不僅包括配置了星型熱交換器的水冷式空壓機(見圖4)

同時也涵蓋了風(fēng)冷型的設(shè)備。

空氣壓縮機的優(yōu)化和改進(jìn)僅僅是提高壓縮空氣生產(chǎn)時能源利用率任務(wù)中的一部分。一些次要因素和進(jìn)一步性能改進(jìn)也是非常重要的因素，如熱能的回收再利用(見圖5)

文章開始時就提到在壓縮空氣過程中會產(chǎn)生大量的熱能，利用現(xiàn)代化的熱能回收技術(shù)能夠把這些熱能回收起來供其它應(yīng)用場合使用，從而降低壓縮空氣生產(chǎn)過程中的能源消耗。

熱能回收提高肩能源利用效率

通過熱能回收再利用和現(xiàn)代化的技術(shù)，可以明顯提高干式運行空壓機的能源利用效率。這種空壓機所需的較高的能源消耗也會因熱能回收得到補償。根據(jù)空氣壓縮機每年的使用時間和熱能回收利用的情況，可以回收空壓機壽命周期成本的65%一 90%，因為空氣壓縮機幾乎將所有的能源都轉(zhuǎn)換為熱能了。

現(xiàn)代化的技術(shù)為干式運行的空氣壓縮機提供了很多提升能源利用率的可能性和空間。在空壓機節(jié)能的道路上，我們必須謹(jǐn)記：不能只盯著空壓機某個單獨的零部件進(jìn)行節(jié)能考察和制造，相反，要把壓縮空氣設(shè)備作為一個整體的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和改進(jìn)。