现代化的喷油螺杆压缩机采用了大量的节能技术。例如GA压缩机就采用了非对称的螺杆齿形,从而明显减小了螺杆压缩机的体积
在压缩空气系统中,生产压缩空气所消耗的能源费用占到了所有支出的80%以上,所以节能型压缩机的投资成本能够很快的收回。转速可调的压缩机和热回收利用技术在环境保护方面有着非常积极的作用。
转速可调的压缩机和干燥机采用了精心设计的控制和调节技术,如对系统泄漏的检验功能,若企业对压缩空气供应系统进行仔细分析,就能大大降低其压缩空气系统的能源费用。尽管目前的电价有所下降,但从长期来看能源费用的价格最终还是要上涨的。在企业中,投资资金往往是为产品和设备的转型而准备的,因此用于生产领域优化的资金需求都处于次要地位。这一点也得到了联邦政府的证实,并制定了联邦德国国家能源效率行动计划EEAP。
EEAP行动计划的基础是欧盟的地球能源效率和能源服务技术规范(2006/32/EG)。按照这一技术规范的要求,到2016年德国国内的能源消耗要比实施这一计划前5年的能源消耗平均值9412PJ(P=1015)降低9%,各领域都可以经济的实现节能1246PJ,约为13.2%。生产领域消耗的能源约352PJ,相当于980亿 kWh。联邦政府经济和技术部部长Michael Glos先生认为:中小企业中蕴藏着巨大的节能潜力。
图1 在膨胀变形的压缩空气网络中,仅多个连接接口处的泄漏就能损失30%的压缩空气量。压缩空气系统的评估,例如Air-Scan也应包含泄漏点的查找
企业可以得到节约资金
为了促进中小企业采用高能效的措施,从2008年2月起德国设立了特别基金。企业进行节能技术咨询时可以得到补贴,而且可以获得用于节能设备投资的低息贷款。在进行节能技术咨询时,可分为初级咨询和详细咨询两个级别。在初级咨询中,主要是查找企业在能源利用方面的薄弱环节,减少信息方面的不足。在详细咨询中,将为制定节能措施对企业的能源状况进行详细的技术分析以及生态和经济的评估分析。
初级咨询时,政府给予的最高补贴为咨询师报酬1600欧元的80%;详细技术咨询阶段,将对8000欧元的咨询费给予60%的补助。企业申请此类补助,可以到重建信贷机构(KfW)允许的当地组织登记申请,例如当地的行业协会、经济促进协会或者能源机构。企业的能源技术咨询将由资深的能源技术咨询师具体负责。
低息贷款总额高达1000万欧元
政府设置的节能基金对企业的第二大帮助是能够满足最大投资额1000万欧元的低息贷款。申请还款期为5年、10年或20年的低息贷款也需要到当地有关组织登记申请,然后由相应的大银行具体办理贷款手续。贷款可以单独申请,不与是否进行了能源技术咨询挂钩。但申请低息贷款的前提条件是:经过更新改造的设备的平均能源消耗应减少20%。而新设备投资贷款的要求是其能耗应保证比行业平均水平低15%。
图2 ZR 90 VSD FF 无油空压机能够高效生产无油压缩空气,是转速可调的变速驱动空压机
对于压缩空气供应系统,即使其长期以来的工作一直令人非常满意,往往也有着很大的节能潜力。仅仅是泄漏或压缩空气网络中较高的压力,就能大幅增加电力费用,而且这些损失在压缩空气供应系统的总费用中占有很大比重。在膨胀变形的压缩空气系统中,多个连接接口处的泄漏就能损失近30%的压缩空气量。利用压缩空气供应系统的评估系统能够有效评判压缩空气供应系统的状况,例如Atlas Copco公司研发生产的Air Scan就能将各企业的不同能耗损失汇总在一起(图1)。同时,对企业使用的转速可调的空气压缩机的节能潜力进行测定。
在压缩空气生产节能技术咨询中最重要的是对能耗状况的分析。只有在准确了解能源消耗信息后,即在了解了一周以上的能源消耗数据之后,才能计算使用新型空压机的能源利用数据并与已有的能耗数据进行比较。独立的能源技术咨询师虽然也能完成压缩空气系统的实际状态分析,但是在制定解决方案时则会显露出其不足的地方:得不到有关空压机和空压机附件的全部数据。其只能基于现有的和检测到的数据对所需的能源需求进行精确的计算和验证。
在多数工况下,转速可调的空压机和干燥设备都能提供巨大的节能潜力。利用转速可调的空压机可以根据生产需要调节压缩空气的产量。对此,德国电气和电子技术总会(ZVEI)也同样认可。根据总会的一项调查:流程泵、通风机、压缩机或者离心式通风机使用了节能型的电子驱动技术后可以节省275亿 kWh的电能。
图3 露点控制的空压机同样也可减少能耗。吸附式干燥器,如MD 2500 VSD吸附式干燥器可以达到的压力露点为-20℃或-40℃
若要利用转速可调的电动机(图2)进一步提高压缩空气生产时的节能效果,就需要对其进行有效调节。尤其是在使用多个压缩机时,采用转速可调的电机的节能效果更好。通过对管道中工作压力的检测,可以向上一级控制系统发送所有空气压缩机的控制信息。各个转速可调的电机从总控制系统处得到准确的电机转速,从而避免压缩空气网络中的压力波动。
转速调节提高节能效果
若需要多台空压机同时工作,必须对安装使用的密封管道进行精心设计。仅一台转速可调的空压机和三四个安装有相同固定驱动功率的空压机来实现节能是不现实的。这种配置方式存在调节空白区,在这些空白区内仍然存在着电机无效空转的情况。按照正确的压缩机工作特性曲线进行节能调节控制时,各压缩机的节能配置状态是相互重叠的,从而可以保证一个工作转换点向另一个工作区域转换的过程是连续而不间断的。
现代化的主动式调节技术更有优势,通过其内部的CAN总线可以按需要对工作参数赋值,使得转速可调的驱动装置始终在最佳工作点工作。
图4 通过巧妙的过程控制可以把吸附式干燥器产生的热量用于干燥剂的再生
可以节能的并不只是空气压缩机,与空压机相同,转速可调的压缩空气冷却干燥器也可以节能,并根据工作环境的实际状况进行露点控制(图3)。压缩空气冷却干燥器所需要的功率大约是压缩机的3%,但是其耗电量却可以减少30%。这种吸附式干燥器的压力露点很低,可以达到-20℃或-40℃(图4)。为了降低能耗,也对其采用了露点控制技术。最重要的是用户必须明确生产过程中所需要的压缩空气的质量水平。因为对压缩空气提出的质量要求越高,其所消耗的能源也就越多,而能源费用也就越高。
另外,热量回收也能带来很大的节能效果。在空气压缩过程中,大约有80%的压缩功率都转换为热能;在热交换器的帮助下,这些热能是可以回收再利用的。喷油润滑的压缩机的水温温度为60℃;无油润滑的螺杆式空压机可以得到的水温可高达90℃。这样高的水温至少在保持车间地板温度方面是非常有价值的。传热介质的温度与压缩机冷却水温度之间的差值越大,即暖气系统中的循环水温度与空压机冷却水之间的温差越大,热能回收再利用的效果就越好。这种热能回收技术既可用于低温采暖设备,也可用于日常生活用水,如洗澡。另外,其还可以提供一年所需的热水,这是非常有意义的。即使是风冷空压机也可以回收利用热能,把排出的热量直接引送到需要加热的室内。
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