現(xiàn)在越來越來多的用戶都對空壓機(jī)的能效不斷提高重視,這也是我們國內(nèi)企業(yè)邁向精益化生產(chǎn)方向的重要表現(xiàn)之一。
在此形勢下,有些供應(yīng)商為了證明自己的產(chǎn)品(空壓機(jī)),采取各種方法讓用戶了解其高能效。這原本是一件好事情。但若是采用的方法不正確,則將產(chǎn)生嚴(yán)重偏離事實(shí)的情況,對用戶與市場造成困擾。例如,目前市場上有采用對空氣壓縮機(jī)主機(jī)進(jìn)行進(jìn)氣流量測試驗(yàn)證其能效的方法,這就是嚴(yán)重偏離事實(shí)的方法之一。
眾所周知,氣體是一個多變狀態(tài),氣體是可壓縮的,當(dāng)氣體受到壓縮時,氣體所產(chǎn)生的壓力和溫度都將隨之發(fā)生變化,所以衡量一個氣體體積必須規(guī)定它的狀態(tài)(氣體的溫度、壓力)。對于容積式壓縮機(jī)規(guī)定其流量是由自由排氣量來表示的。國際通行的專業(yè)術(shù)語為”FAD” ,也就是Free Air Delivery,翻譯成中文為自由排氣量。根據(jù)ISO或者中國國家標(biāo)準(zhǔn),為將空氣壓縮機(jī)的排氣流量換算成整機(jī)進(jìn)氣狀態(tài)下的空氣體積流量。這個進(jìn)氣狀態(tài)指的是進(jìn)氣時的環(huán)境壓力、溫度、相對濕度。需要指出的是進(jìn)氣狀態(tài)下的排氣流量不能等于進(jìn)氣流量。
為什么說測量進(jìn)氣流量不能代表空氣壓縮機(jī)的自由排氣流量(容積式空壓機(jī)的額定流量)呢?
主要有以下幾個原因:
1
因?yàn)閴嚎s機(jī)在運(yùn)行時,壓縮機(jī)從吸氣到排氣,首先環(huán)境空氣需要進(jìn)入壓縮機(jī)整機(jī)機(jī)箱內(nèi)部,然后進(jìn)入進(jìn)氣過濾器,然后通過進(jìn)氣過濾器后進(jìn)入進(jìn)氣閥,再進(jìn)入壓縮腔體。對于噴油螺桿式壓縮機(jī)來說,還需要經(jīng)過油氣分離桶、冷卻器和氣水分離器最終通過壓縮機(jī)的出口輸送到下游。在這個過程中常常存在各種泄露與損失以及壓力變化等造成的損失。所以實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)主機(jī)的進(jìn)氣流量與整機(jī)的自由排氣量存在較大的偏差,少則3~5% 以上的差異;
2
當(dāng)我們的空壓機(jī)在正常的生產(chǎn)時,空壓機(jī)的機(jī)箱面板都是裝好的,進(jìn)氣過濾器都在壓縮機(jī)內(nèi)部。設(shè)計(jì)不佳的空壓機(jī)機(jī)箱內(nèi)部的溫度與外部的溫度有可能相差達(dá)到20℃ 以上。然而當(dāng)我們采用市場上常見的進(jìn)氣流量測試時,首先是將壓縮機(jī)的面板打開,然后將進(jìn)氣過濾器拆下將測量儀器安裝上去測量。這里將會存在兩個問題,一個是測量時的溫度與實(shí)際運(yùn)行的溫度完全不一樣了,估計(jì)會低到20℃ 的差異。另外一個問題是在主機(jī)之前測量的過濾器損失也沒有考慮,這一點(diǎn)也偏離實(shí)際的運(yùn)行工況。20℃的差異對于容積式壓縮機(jī)來說相差7%以上的差異,再加上過濾器的損失差異,可想而知。這個差異是非常之大的。
3
當(dāng)前市場上常見的在進(jìn)氣口測量的方法,大多數(shù)采用的是熱質(zhì)式流量計(jì)。其測量的是其進(jìn)口管中的一個點(diǎn)的流速進(jìn)行換算的。對于不可壓縮流體或者密度較大的流體,這個問題倒不是很大。但是對于空氣,特別是低壓(環(huán)境空氣,進(jìn)氣口)來說,空氣的密度非常低,空氣的粘度系數(shù)非常高。在其制作的進(jìn)氣軟管管道內(nèi)的直徑范圍內(nèi)的流速變化大,流態(tài)不穩(wěn)定。而且由于進(jìn)氣口位置的原因,通常其儀器安裝也無法滿足儀器的基本的技術(shù)要求(通常要求直管段達(dá)到管徑的15倍以上)。由此可見,這里的誤差是非常大的。測量數(shù)據(jù)的可靠性低,誤差較大。
因此,由以上的原因可以看出,通過對螺桿式空壓機(jī)進(jìn)氣口測量流量的方法并不能反映空壓機(jī)的真實(shí)流量。也正是因?yàn)橐陨隙喾矫娴脑?,這種方法通常也不能作為空壓機(jī)參數(shù)的測量方法。
那么,對于我們用戶來說,怎樣才是正確的呢?首先當(dāng)然是按照標(biāo)準(zhǔn)的測試方法,例如按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBT3853《容積式壓縮機(jī)驗(yàn)收試驗(yàn)》,或者是國際標(biāo)準(zhǔn)ISO1217《Displacement compressors -Acceptance tests》要求的相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)的測量。但是這些測量都是更適合于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,在現(xiàn)場做這樣的測試非常困難,成本較高。因此,很少這樣操作。
那比較適用可操作的方法是怎樣的呢?
測量位置
首先,測量的位置必須正確,測量的位置必須在壓縮機(jī)之后。根據(jù)各種流量計(jì)的要求及特性,當(dāng)前市場比較容易操作的流量計(jì)為超聲波流量和便攜插入式熱質(zhì)式流量計(jì),安裝和拆卸都比較方便。流量計(jì)屬于精密監(jiān)測儀器,對于測量環(huán)境有比較高的要求,例如對于含有液態(tài)水壓縮空氣都是十分敏感的,在長時間測量過程中,精度都會下降甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤值。所以在使用流量計(jì)進(jìn)行流量測量時,建議將流量計(jì)安裝在冷干機(jī)或者吸干機(jī)這些干燥機(jī)之后,保證沒有液態(tài)水的情況下進(jìn)行測量;另外還需要嚴(yán)格按照流量的技術(shù)要求進(jìn)行安裝與選擇對應(yīng)測量范圍的流量計(jì),以此來保障測量精度的準(zhǔn)確性與持續(xù)性。當(dāng)然無論選用何種流量計(jì),都需要定期進(jìn)行標(biāo)定和校驗(yàn),在使用過程中也要嚴(yán)格按照各自流量計(jì)的使用要求來進(jìn)行,這里就不在贅述了。嚴(yán)格的按照相關(guān)工程技術(shù)要求進(jìn)行,才有可能獲得相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
功率測試
其次,還有功率測試。功率測試需要測量整機(jī)的電源進(jìn)線處的功率值。這個數(shù)據(jù)與三項(xiàng)電壓、電流和實(shí)時的功率因素相關(guān)的,因此,建議采用專用的功率儀進(jìn)行在線測量而不是電流測量。
那通過這種類似的方法對流量與功率測試后,獲得的認(rèn)為為高效率的數(shù)據(jù)就一定代表我們用戶將來的壓縮空氣成本一定會低嗎?答案也是并不一定。因?yàn)檫@僅僅代表空壓機(jī)在某一個狀態(tài)的單一參數(shù)而已。然而作為我們用戶最終用氣的成本還受到很多其它因素的影響,例如壓縮機(jī)的排氣溫度如何(影響干燥機(jī)的能耗成本與測量基準(zhǔn)的參考性)?壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)能力如何?壓力的穩(wěn)定性又是如何?然后工廠的用氣常常都是波動的,工作日與非工作日的用氣,用餐時的換班,用氣設(shè)備的切換等等。當(dāng)用氣發(fā)生變換時,壓縮機(jī)的性能差異非常之大。工頻機(jī)會產(chǎn)生加卸載,變頻機(jī)會產(chǎn)生調(diào)節(jié),壓縮機(jī)的能耗也隨之發(fā)生變化。因此,實(shí)際連續(xù)供氣的性能將會與空壓機(jī)的單一性能有非常大的差異,差異達(dá)到10~40%不等。然而單機(jī)的差異常常達(dá)到10%的差異就已經(jīng)非常大了。所以,我們?nèi)羰呛鲆曊麄€系統(tǒng)的能效差異而僅僅依靠單機(jī)的能效來判斷,這無異于緣木求魚。因此,基于此,為了更好的評定我們用戶的壓縮空氣的成本與效率,則需要評估整個供氣系統(tǒng)的能效差異?;诖?,2018年在中國通用機(jī)械協(xié)會壓縮機(jī)協(xié)會的主導(dǎo)下,由合肥通用所協(xié)和阿特拉斯·科普柯共同起草的T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)剛好為這一目標(biāo)指明了方向。為客戶節(jié)能降耗、精益生產(chǎn)提供了有效參考。
敲黑板
綜上所述,唯有評估整個壓縮空氣站的能效才是廣大壓縮空氣(空壓機(jī)等)用戶評估壓縮空氣成本的真正方向。