
图1 配备EC电动机的侧置通道的压缩机和集成的电子控制系统提供了很高的效率
在形成工业真空的生产过程和工业企业的通风换气过程中,有着很大的提高能源利用率的潜力可以挖掘,这些潜力远远大于使用欧盟标准IE2和IE3级的新型高效节能电动机所提高的利用率。
提高能源利用率的方法可分为三种:提高机电产品和零部件的效率;正确的解决方案以及对安装的用气和产气设备进行优化;调节产气设备的产气量使之与实际用气量完全匹配。
真空泵和压缩机的总效率是泵和驱动泵电动机共同作用时的效率。而这里,泵的效率不是一个恒定的数值,相反是一个取决于不同工作点工作压力的数值。通过进一步优化(例如减少内部和外部损失)能够对提高效率产生积极的影响。这是真空泵生产厂家们非常重要的一个任务。
今天,大多数的真空泵和压缩机都是利用三相异步电动机驱动的。按照(EN 60034-30和EN 60034-2-1)技术标准的要求到2011年年中及2015年时,功率范围<0.75kW和>375kW的这类电动机应使用高效节能电动机。之所以如此,是为了落实二氧化碳减排协议(1997年的坎昆议定书)。作为替代解决方案可以使用EC电动机(无刷直流电动机)。这类电动机提供了目前的最高效率,能够利用其集成的电子调节电路按照实际需要生产真空抽气量(图1)。
通常在确定了大量的设备控制和调节系统之后,才会选择真空泵和压缩机。此时,产气设备出气口出的工作压力已经确定,可以选择合适的仪器设备。而重要的是确定实际用气量,在注意到不产生阻流和泄露的情况下,选择和确定控制和调节元器件。因为不仅所需的工作压力,而且所需的气体流量都可能与实际需求有很大的差距。在一些特定的生产情况下采用分散配置的真空泵也是非常有意义的。在准确的确定用气量时,设备生产厂家应与真空泵生产厂家密切合作。即使是在已安装的设备中,也可以精确的测定用气设备的耗气量,与安装的真空设备功率、性能相比较,从而找出可能的漏洞。

图2 在集中供气、抽真空的设备中利用转速可调的电动机完成用气量、抽真空量的匹配是节约能源的最好形式
若一条或者多条生产线的多台用气设备是集中供气或者抽真空时,准确的按照实际需求提供空气、抽真空对于提高经济性是非常有益的。一般规律,不是所有的用气设备同时都在满负荷工况下工作。生产出的空气量、抽真空量的调节是通过调节真空泵、压缩机的驱动电机频率来实现的。按照这种方法节约50%左右的驱动泵能源也不是不可能的。因为供气量、抽真空量是由真空泵、压缩机的转速来进行调节的,而这一转速又是与每一时刻的实际需求相匹配的。就是在集中供气、抽真空的设备中利用转速可调的电动机完成用气量、抽真空量的匹配也是节约能源的最好形式(图2)。
可调节的压缩机、真空泵对不同产品生产过程中设备用气量、抽真空量的波动也能提供最高的能源利用率。设备生产厂家和压缩机、真空泵生产厂家之间的密切合作能够为多种不同的产品生产过程设定非常合适的、随时可以按需调用的工作状态,从而实现效率的提高。除了能够节约能源、降低生产成本之外,还可以明显的缩短设备的调整时间。
若在抽真空时使用了有压缩机提供动力的喷射泵,通常都通过回收压缩机散发出来的热能来提高喷射泵(10%~15%)的效率。这一措施同样也适用于直接使用压缩机的生产过程,而不论生产过程所需的高压是否小于2bar。得到的结果显示:可以实现的效率有时高达100%。
人们常常忘记:工业化压缩空气往往是一种价格昂贵的介质。另外,压缩空气生产设备比分散式配置的真空泵和压缩机的维护保养投入要大许多。热能回收利用是一种重新利用生产过程中用不到的压缩空气的尝试,也是回收损失掉的能源的一种尝试。在这一尝试中,使用传统的加热设备生产热能是一种最经济的解决方案。
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