降低气动系统能耗的途径
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・40・ 江西能源 2002(3) 节能技术 文章编号:1005-7676{2002)03-0040-02
降低笺动系统能耗的途径
陈晓英
(浙江机电职业技术学院,浙江杭州 310007)
摘要:气动系统的节能有着重大的经济效益和社会效益,本文就气动系统中气源系统和用气系统的节能措施略作探 讨。 关键词:气动系统;效率;节能 1 引言 气动系统的应用已遍及国民经济的各个工业部 门,是当今现代化国家,提高生产效率、实现生产过 程自动化和半自动化最重要的手段之一。随着气动 系统的迅猛发展,其耗电量已占全国总发电量的 10%左右,但其能源效率却很低。因此,降低气动系 统的能耗,对提高企业的经济效益及社会效益,都具 有一定的现实意义。 2气动系统的节能途径 一般工业气动系统由气源系统和用气系统两大 部分组成,本文就这两大部分的节能途径略作探讨。 2.1 气源系统的节能 压缩空气站是气源系统的主要装置,在生产压 缩空气过程中,耗能较大,为此,气动系统的节能设 计应以此作为重点。在气源系统的节能设计中主要 应从以下几方面加以考虑: (1)正确确定压缩空气站的容量 各种类型的恒速空气压缩机都是在满负载下, 即在额定排气量的条件下运行时的效率最高。因 此,最高效的空气压缩站,即为满负载条件下运行 的。但气动系统的负载经常是变化的。若按满负载 来确定压缩空气站的容量,则将导致负载不满时系 统效率下降;若按平均负载来确定压缩空气站容量, 则负载高峰时,空气压缩站容量不够,导致系统压力 不足,生产效率下降。要使负载和压缩空气站容量
收稿日期**2002.05.13 间有较好地匹配,可使用并联多台空气压缩机的方 法,利用PLC技术和大功率变频调速技术进行恒压 变量自动控制,按用气系统的耗气量的变化自动控 制空气压缩机的转速和开机台数。当负载增加时, 增加空气压缩机台数;当负载减少时减少空气压缩 机的台数,并调节其中一台空气压缩机的转速,使压 缩空气的供求始终处于动态平衡状态,即系统效率 达到最高。 (2)选用节能型空气压缩机 节能型的空气压缩机采用了新材料、新技术、新 工艺,提高了空气压缩机的综合技术经济指标,具有 能耗低、噪音低、安全可靠和寿命长等优点,其节电 效果为单台每年可节电1 600~24 000 kW・h。 (3)降低供气压力 由空气压缩机的理论功率计算公式知空气压缩 机的供气压力与空气压缩机的理论功率是成正比的 (定温压缩时P=16.7 Pl g In(p2/p1),即供气压力 的高低,对压缩空气站的电耗有直接影响。因此,在 保证生产安全使用的前提下,尽量降低空气压缩机 的供气压力,以实现节能。当系统有较多不同工作 压力的用气设备时,可采用两种压力级即高压、低压 的气源系统分别供气,以节省能源。 (4)合理选择和安置吸气管道 减少吸气管道的阻力及降低吸气温度,这对节 能有明显的效果。因此,在使用中:
①尽可能使吸气 维普资讯 http://www.cqvip.com 节能技术 江西能源2002(3) ・41・ 管道短而直且管道内空气流速不超过8 m/s,并且经 常保持吸气过滤器在最佳工作状态。②吸气管道的 吸气口应置于室外阴凉通风且温度最低处。平均降 低吸气温度3 cc,即可降低电耗1%。 2.2用气系统的节能 在工业用气系统中,用于各种用途的气压传动 控制系统的节能途径,主要应从这几方面考虑:正确 安装、加强维护保养、消除泄漏;合理设计气压传动 系统的主要参数,使功率损耗为最小;在系统中设计 一些节能型的气动回路,以实现节能;开发节能气动 元件和新的气压传动系统。这里主要对如何设计一 些节能型的气动回路略作讨论。 (2)节能型降压驱动气缸空载回程的气动回路 我们已知气源供气压力的高低将直接影响气动 系统的耗能大小,因此,在允许的条件下能以较低的 压力驱动同一气缸完成预定的工作,则可减少能源 消耗。如大多数气压传动系统中,气缸在正行程时 有外加负载,而回程无外加负载,只需克服自身摩擦 力,这时如果在正行程使用常规的气源压力,而回程 时采用较低的压力,即可节能。降压驱动气缸空载 回程的气动系统如图1所示,当气缸向右回程时,气 源经单向减压阀将常规气源压力降低后,供给有杆 腔驱动活塞退回。这种节能气动系统可节能达 20%~30%
图1降压驱动气缸空载回程气动系统 (2)单出杆缸气动系统的节能 单出杆缸的气动系统在大多数情况下,无杆腔 在正行程时为工作腔,在气缸回程时为排气腔。当 气缸完成一个工作行程后,无杆腔已充满具有气源 压力的空气,在以往,这些无杆腔中的有压空气在气 缸回程时,被当成废气白白放掉,并在排放时形成背 压成为回程阻力,这不仅浪费能源而且增加能耗。 从节能的角度考虑,气缸在回程时只需克服自身的 摩擦阻力,这时可重复利用活塞杆伸出后无杆腔中 的有压空气驱动活塞退回,变双程耗气为单程耗气, 即可获得节能近50%的效果。 单出杆缸节能气动系统的工作原理图如图2所 示。其工作原理如下:当YA1、YA2通电时,气源进 入无杆腔,使活塞克服负载右行前进,同时有杆腔中 的空气经换向阀2排空;当YA1断电、YA2通电时, 无杆腔有压空气向蓄能器3充气;当YA1、YA2断电 时,蓄能器3向有杆腔充气,驱动活塞左行退回,同 时无杆腔经换向阀2排空。这样,就变双程耗气为 单程耗气,实现了节能。
图2单出杆缸节能气动系统工作原理 3结束语 气动系统的节能所涉及的技术领域非常广泛, 随着机电一体化技术的应用及计算机的使用,气动 系统将获得更有效的节能。 参考文献 [1]顾正年.压气设施使用中的节能[J].节能,1989.4. [2] 袁云生.压缩空气系统的节能[J].压缩机技术,1992.2.
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