更換空壓機(jī)齒輪組的清潔生產(chǎn)效益研究

唐柱云

(江蘇省無錫市環(huán)保宣教中心 無錫市環(huán)境技術(shù)評估中心，江蘇 無錫 214121)

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更換空壓機(jī)齒輪組的清潔生產(chǎn)效益研究

唐柱云

(江蘇省無錫市環(huán)保宣教中心 無錫市環(huán)境技術(shù)評估中心，江蘇 無錫 214121)

研究了通過更換空壓機(jī)齒輪組進(jìn)行節(jié)能的可行性，結(jié)果表明：同一功率的空壓機(jī)，其額定工作壓力與實際需求工作壓力越接近產(chǎn)氣量越大，同時耗電量也越大，但單位產(chǎn)氣之電耗減少。

空壓機(jī)；齒輪組更換；節(jié)能

1　引言

空壓機(jī)是氣動系統(tǒng)的核心設(shè)備，是將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，廣泛應(yīng)用于車輛制動、大型船用柴油機(jī)的起動、風(fēng)洞實驗、地下通道換氣、輪胎充氣以及工業(yè)生產(chǎn)活動中，為企業(yè)主要耗能設(shè)備之一，進(jìn)行空壓機(jī)的節(jié)能研究具有理論和實際應(yīng)用價值且多有報道，其主要通過采用變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能[1～3]，通過更換空壓機(jī)齒輪組降低能耗的研究鮮有報道。

2　通過更換空壓機(jī)齒輪組節(jié)能的可行性

空壓機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和容積流量兩個參數(shù)，確定空壓機(jī)的輸出壓力和吸入流量，最終選取空壓機(jī)的型號；空壓機(jī)的產(chǎn)氣量和壓力與缸徑、缸數(shù)、電機(jī)功率以及轉(zhuǎn)速四者有關(guān)；當(dāng)產(chǎn)氣量一定的時候，缸徑及缸數(shù)大時轉(zhuǎn)速低，缸徑及缸數(shù)小時轉(zhuǎn)速高。在功率不變的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，容積流量和工作壓力也相應(yīng)發(fā)生變化；轉(zhuǎn)速低時，工作壓力大、排氣量?。晦D(zhuǎn)速高時，工作壓力小、排氣量大。例如：一臺22 kW的空壓機(jī)，在制造時確定工作壓力為7bar，根據(jù)空壓機(jī)主機(jī)技術(shù)曲線計算轉(zhuǎn)速，排氣量為3.8 m3/min；當(dāng)確定工作壓力為8bar時，轉(zhuǎn)速必須降低(否則驅(qū)動電機(jī)會超負(fù)荷)，這時排氣量為3.6 m3/min；由于轉(zhuǎn)速降低其出氣量相應(yīng)減少。之所以壓力越大排氣量越小是因為在高壓下，壓縮腔內(nèi)的泄露會增加，主要是因為壓力變大會導(dǎo)致油的密封性變差。因此對于同一功率空壓機(jī)可通過更換齒輪組(改變缸徑和缸數(shù))來調(diào)整主機(jī)技術(shù)曲線、改變其轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到增加出氣量、降低能耗的效果。

3　工作壓力與產(chǎn)氣量關(guān)系研究

健鼎(無錫)電子有限公司是一家多層高密度線路板生產(chǎn)廠家，壓縮空氣需求量大，空壓機(jī)的清潔生產(chǎn)節(jié)能改造空間較大。2014年該公司二A廠開展了重點(diǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核，在不增加新設(shè)備的情況下，通過將現(xiàn)有GA160型空壓機(jī)轉(zhuǎn)子齒輪組最高壓力由10bar改為8.5bar，提高了設(shè)備總產(chǎn)氣量，降低了單位產(chǎn)氣耗電量，有效節(jié)約了能耗。

GA160-10空壓機(jī)實施清潔生產(chǎn)改造結(jié)果見圖1。

由圖1可見，如果使用端需求工作壓力為6.5bar(a)，而空壓管路、配件及使用端過濾器配件等壓力損失之和小于1bar(a)時，對于額定功率相同的空壓機(jī)，如2009年GA-160型空壓機(jī)，當(dāng)選用工作壓力(配合相應(yīng)最佳齒輪比)為10bar(a)空壓機(jī)時，其產(chǎn)氣量為26.6 m3/min (即CMM)；但選用工作壓力為8.5bar(a)空壓機(jī)時，則產(chǎn)氣量增加到28.8 m3/min。說明對于同一功率的空壓機(jī)，其額定工作壓力與實際需求工作壓力越接近，產(chǎn)氣量也越大。

4　產(chǎn)氣量與電耗關(guān)系研究

對健鼎(無錫)電子有限公司PCB二廠空壓機(jī)改造前后的產(chǎn)氣量的測試結(jié)果顯示：未更換齒輪組的空壓機(jī)(GA160-10)流量為24.3 m3/min；更換齒輪組后空壓機(jī)(GA160-8.5)流量為32.7 m3/min。

清潔生產(chǎn)方案實施前，未更換齒輪組的空壓機(jī)(GA160-10)流量測試結(jié)果如圖2所示。

清潔生產(chǎn)方案實施后，更換齒輪組空壓機(jī)(GA160-8.5)流量測試結(jié)果如圖3所示。

清潔生產(chǎn)方案實施前：現(xiàn)有GA-160空壓機(jī)10bar(e)選型(轉(zhuǎn)速配比)輸出氣量為：在最大工作壓力10bar時平均輸出氣量為24.3 CMM，輸入功率為167.7 kW，則單位產(chǎn)氣之耗電量為167.7 kW/24.3 CMM=6.90 kW/CMM。

清潔生產(chǎn)方案實施后：GA-160型8.5bar(e)選型(轉(zhuǎn)速配比) 輸出氣量為：在最大工作壓力8.5bar時平均輸出氣量為32.7 CMM，輸入功率為188.5 kW，則單位產(chǎn)氣之耗電量為188.5 kW/32.7 CMM=5.76 kW/CMM。

即更換齒輪組空壓機(jī)后，耗電量隨著產(chǎn)氣量增加而增加，但單位產(chǎn)氣之電耗由6.90 kW/CMM 降為 5.76 kW/CMM。 說明對于同一功率的空壓機(jī)，在其產(chǎn)氣量增加時耗電量也增加，但單位產(chǎn)氣之電耗減少。

5　清潔生產(chǎn)效益核算

本次清潔生產(chǎn)審核共對健鼎(無錫)電子有限公司PCB二廠9臺GA-160空壓機(jī)實施了清潔生產(chǎn)改造，取得較好的清潔生產(chǎn)效果。

清潔生產(chǎn)方案實施后單臺空壓機(jī)節(jié)電量：M=32.7CMM×(6.90-5.76)kW/CMM×24 h ×350=313135 kW·h；單臺空壓機(jī)節(jié)約電費(fèi)：313135 kW·h×0.687元/kW·h=215123.7元。

9臺GA-160空壓機(jī)共計節(jié)電2818215 kW·h，節(jié)約電費(fèi)193.61萬元。

6　結(jié)論

(1)通過更換空壓機(jī)齒輪組(改變缸徑和缸數(shù))可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速、增加出氣量、降低能耗的效果。

(2)同一功率的空壓機(jī)，其額定的工作壓力與實際需求工作壓力越接近時，其產(chǎn)氣量越大，同時耗電量也越大，但單位產(chǎn)氣之電耗減少。

[1]王靖，楊秀芹.空壓機(jī)節(jié)能狀況分析[J].煤礦機(jī)械，2002(12):43～44.

[2]高相家，陳放.螺桿空壓機(jī)變頻節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)分析和技術(shù)方案[J].壓縮機(jī)技術(shù),2009(3):19～22.

[3]甘方成.洛陽某金礦空壓機(jī)節(jié)能系統(tǒng)方案設(shè)計[J].四川有色金屬，2011(1):33～36.

Study on the Benefits of Cleaner Production to Replace the Air Compressor Gear Group

Tang Zhuyun

(JiangsuWuxiMunicipalEnvironmentalProtectionPublicityandEducationCenter,WuxiMunicipalEnvironmentalTechnologyAssessmentCenter,Wuxi,Jiangsu214121,China)

Study on the feasibility of energy saving by replacing the air compressor gear group was conducted, and the results showed：the closer the rated working pressure of air compressors with same power and the actual demand were, the greater the gas production and the greater the power consumption would be, but the less the gas production of the unit power consumption was.

air compressor；replacement of gear group；energy saving

2016-06-22

唐柱云(1980—)，男，工程師，碩士，主要從事清潔生產(chǎn)審核、環(huán)境損害評估鑒定、環(huán)境技術(shù)評估、環(huán)境化學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)研究工作。

TH45

A

1674-9944(2016)16-0273-02