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技術(shù)文章

壓縮空氣節(jié)能概論

點擊次數(shù):1202 發(fā)布時間:2014-11-3

壹、
前言
貳達到、
空氣壓縮機簡介
參發揮效力、
壓縮空氣系統(tǒng)介紹
肆、
壓縮空氣系統(tǒng)總成本分析
伍一站式服務、
壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能目標與節(jié)能措施
陸廣度和深度、
建構(gòu)一套率的壓縮空氣系統(tǒng)
柒、
結(jié)語
 
???????????? TOP
 
由壓縮空氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)總成本分析圖(見圖四引領作用,以5年×8000小時/年=40000小時為分析基礎)可看出:運轉(zhuǎn)能源費用約占總成本70%~80%加強宣傳、初期購置費用占總成本10%~20%、正常保養(yǎng)占總成本5%~10%用的舒心、異常修理占總成本2%~5%技術發展。 再由壓縮空氣系統(tǒng)能源費用分析圖(圖五)可得知:運轉(zhuǎn)能源費用中約40%甚至50%系起因于『泄漏』與『假性需求』。
 
 
圖四壓縮空氣系統(tǒng)總成本分析圖
 
 
圖五壓縮空氣系統(tǒng)能源費用分析圖
 
『泄漏』集成,根據(jù)美國能源部(US Department of Energy)統(tǒng)計資料指出更為一致,一般工廠之壓縮空氣泄漏量達30%~50%應用,管理較佳工廠或新廠則控制在10%~30%;5% ~10%則是較可接受的范圍(一支1/4”口徑管泄漏量約為2.8 /min品率,若以每年8000小時相貫通,每度電2元計算,每年將流失40萬臺幣積極影響,相當于300個60Watt燈炮一年的電費)自動化方案。 因此『泄漏』對于壓縮空氣系統(tǒng)運轉(zhuǎn)能源費用而言,是zui致命的*敵人越來越重要。 『泄漏』通常發(fā)生在以下幾種情形︰
(1)自動泄水器持續(xù)性泄氣
(2)管線腐蝕生銹處
(3)劣等的快速接頭
(4)老舊的法蘭墊片
(5)破損的空壓軟管
(6)吸附式干燥機定時Purge Air
(7)破裂的管路閥門..等等線上線下。
『假性需求』,顧名思義就是不需要或過度膨脹且對生產(chǎn)毫無助益的壓縮空氣需求醒悟。 多半起因于規(guī)劃選用不當及控制不良數據顯示。 例如:(1)高壓與低壓需求未分離處理(100HP空壓機,由7.5K過壓使用至8.5K也逐步提升,每年需多耗NTD110,000元/年)記得牢。 (2)因無適當控制系統(tǒng),導致空車運轉(zhuǎn)頻繁(以100HP空壓機重要的作用,空車3小時/天×300天/年×2元/度更多可能性,每年約多耗NTD45,000元)。 (3)空壓管路設計錯誤(見圖六)足夠的實力,導致末端壓力不足緊迫性,只好拼命以調(diào)高空壓機排氣壓力來因應,唯每調(diào)高設定壓力1kg/ G更適合,約需增加5%~ 7%電費高效,減少8%排氣量。 (4)空壓機房環(huán)境溫濕度未適當控制要素配置改革,空壓機排氣量因而減少深度,徒增電費(空壓機進氣溫度每增加10℃,實際排氣量減少2%~4%核心技術體系;環(huán)境溫度每降20℉開拓創新,壓縮空氣中含水量降50%)。 (5)冷凍式及吸附式干燥機選配不當必然趨勢,壓力露點未適當監(jiān)控(干燥機入氣溫度每增加10℃促進善治,需增加25%耗能,才能維持相同的壓力露點)多樣性。
 
 
圖六空壓管路布置圖
 
舉例來說道路,工廠中一臺100HP空壓機連續(xù)運轉(zhuǎn)一年(8000小時),按能源費率計算公式(表六)真諦所在、參考電價為2元/kWh(表七)指導、馬達效率為88% (表八)可得每年運轉(zhuǎn)能源費用=NTD1,355818元競爭力,其中至少有34萬元浪費于泄漏,20萬元根本是假性需求進一步完善、無謂的支出集聚。 以目前一臺100HP國產(chǎn)螺旋式空壓機售價不過60萬元,換句話說調整推進,只要管理與控制得當狀況,一年就可回本,年年換新機機製。 所以全過程,我們必須將所有焦點放在如何建構(gòu)一套省能而且穩(wěn)定的壓縮空氣系統(tǒng)上,這必須靠使用者與空壓機業(yè)者雙方共同來努力探討。
 
 
表六空壓機能源費率計算公式
 
各行業(yè)平均每度電價單
行業(yè)別
平均電價(元/kWh)
行業(yè)別
平均電價(元/kWh)
半導體
1.70~1.88
紡織染整
1.63~1.81
化纖業(yè)
1.40~1.54
五金加工
2.23~2.47
石化原料
1.59~1.75
鋼鐵
1.95~2.15
食品飲料
1.79~1.97
水泥
1.54~1.70
紙業(yè)
1.54~1.70
百貨量販
1.95~2.15
橡膠輪胎
1.87~2.07
學校
2.31~2.55
塑膠原料
1.64~1.82
醫(yī)院
1.91~2.11
塑膠加工
1.99~2.19
行政機關(guān)
2.41~2.67
 
表七各行業(yè)平均參考電價
 
型式
2
4
6
8
馬力(HP)
效率(%)
效率(%)
效率(%)
效率(%)
1.0
74.0
75.0
74.0
71.5
1.5
75.5
76.5
75.5
74.0
2.0
78.0
78.5
78.0
76.0
3.0
79.5
80.5
79.5
78.0
5.0
82.0
82.5
82.0
80.0
7.5
83.0
82.5
82.0
81.0
10.0
84.0
83.5
83.0
82.0
15.0
85.0
84.5
84.0
83.5
20.0
86.0
85.5
85.0
84.0
25.0
86.5
86.0
85.5
85.0
30.0
87.0
86.5
86.0
85.5
40.0
87.5
87.0
86.5
86.5
50.0
88.0
87.5
87.0
87.0
 
表八中國臺灣常用馬達效率
 
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美國能源部(US Department of Energy)明定全美所有工廠之壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能目標為50%~70%(其中35%的耗能改善是不需要多余投資的)不負眾望。 其分配為:
 
系統(tǒng)設計部分節(jié)能目標為15%~20%
 
(1)
關(guān)閉閑置設備,減少泄漏量及假性需求調解製度。
(2)
確認尖峰及離峰用量需求(參見圖七)精準調控,規(guī)劃以多機代替單機,減少空車及容調(diào)使用臺數(shù)與時數(shù)創新內容。 并可降低備機率(如原規(guī)劃一臺100HP單機時機遇與挑戰,必須備機一臺100HP廣泛關註,共200HP善於監督;若規(guī)劃為50HP+50HP連鎖運轉(zhuǎn),備機只需一臺50HP即可就能壓製,共150HP)更合理。
(3)
減少BLOW-OFFS使用,盡量用Fan或Blower代替空壓機更優美。
(4)
高壓(3.5bar以上)與低壓需求分開處理(參見圖八)各方面,避免將高壓壓縮空氣用調(diào)壓閥降為低壓來使用。 此舉形同欲搭電梯至5F成效與經驗,卻先搭到7F適應性,再下降到5F。
(5)
無論如何稍有不慎,設法降低空壓機的排氣壓力方法。
(6)
選用耗能比值較優(yōu)(> 3.5 CFM/HP)的空壓機(參見表九),而不是排氣量(FAD)較大或進口的空壓機提供有力支撐。 淘汰耗能比值較差(< 2.5 CFM/HP)的空壓機(參見表十)切實把製度,而不是年代較久或使用時數(shù)較長的空壓機。
(7)
加大用氣端之儲氣桶自行開發,應付瞬間高用量需求進行部署。 而非如一般空壓機設備廠商建議責任,以加大空壓機馬力數(shù)來因應。
(8)
減量使用無油式空壓機及吸附式干燥機保護好。
(9)
加裝氣冷式空壓機廢熱氣回收裝置組建,例如制程加熱、冬季空調(diào)預熱系列;空壓機94%廢熱氣可回收(參見表十一)作用。
(10)
審慎決定所需壓縮空氣的品質(zhì)(含水量、含油量及粉粒子大新w驗。▍⒁姳矶┲υ黾?。
 
 
圖七尖峰與離峰空壓用量圖
 
 
圖八高低壓壓縮空氣監(jiān)控系統(tǒng)布置圖
 
 
表九耗能比值較優(yōu)空壓機
 
 
表十耗能比值較差空壓機
 
 
表十一廢熱回收計算公式
 
系統(tǒng)設備及控制部分節(jié)能目標為15%~20%
 
(1)
使用微電腦多機連鎖控制系統(tǒng)(參見圖九)連鎖后之電能耗損可節(jié)省近25%。 避免使用壓力開關(guān)式的控制系統(tǒng)(彈簧式壓力設定科技實力,空重車間壓力范圍大且容易失準處理,需定期校正)。
(2)
縮小空壓機空車與重車間之壓力設定范圍(參見圖十)在此基礎上,亦可節(jié)能助力各行。
(3)
空壓機停機時,同時關(guān)閉冷凍式干燥機自主研發。
(4)
換線確定性、假日、夜間用風量小時損耗,僅啟動小馬力空壓機來使用講故事。
(5)
搭配使用VSD型變頻式空壓機來應付變動性負荷。
(6)
確毙阅芊€定?諌簷C潤滑油溫不致過高(<100℃@ 7K)或過低(>78℃@ 7K)全面革新。
(7)
架設能即時提供各空壓機運轉(zhuǎn)狀態(tài)(重車、空車情況正常、容調(diào)行業分類、停機;運轉(zhuǎn)壓力落實落細、溫度相結合、電流;過濾器壓差等)及空重車運轉(zhuǎn)比例的控制系統(tǒng)製高點項目,并定期收集壓縮空氣系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)做為改善與調(diào)整的依據(jù)為產業發展。
 
操作及維護的改善部分節(jié)能目標為20%~30% (含泄漏管制)
 
(1)
如無特殊要求,干燥機的壓力露點要求盡可能調(diào)高(約較使用地環(huán)境溫度低10度即可)認為。
(2)
加裝無熱吸附式干燥機之露點控制器服務好,使得當壓縮空氣之含水量超過需求值時,才開始進行吸附再生反應能力,以減少無熱吸附式干燥機之吹泄耗氣量(Cycle time約10min共謀發展,每次需7~14% Purge Air)學習。
(3)
無論如何,設法降低空壓機房之環(huán)境溫度聽得懂。
(4)
根據(jù)出水溫度高低來控制冷卻水塔風扇的開閉應用優勢。
(5)
定期檢視或更新冷卻水塔的水噴嘴及風扇平衡。
(6)
降低精密過濾器之入口溫度和初始壓差值全方位,口徑盡可能加大高效節能。
(7)
監(jiān)控并定時清理空壓機的熱交換器,避免阻塞大局。
(8)
監(jiān)控進氣濾清器新創新即將到來、機油過濾器及油細分離器的壓差值(空壓機內(nèi)部機油過濾器初始壓差約0.5K~1.0K,建議更換壓差為1.8K有序推進,油細分離器初始壓差約0.1~0.2K設施,建議更換壓差為1.0K),適時換新堅定不移。
(9)
主電源三相電壓保持平衡組合運用。
(10)
適時調(diào)整及更換往復式空壓機的V型皮帶紮實做。
(11)
使用防漏及防腐蝕性接頭及閥門總之。
(12)
建構(gòu)環(huán)狀管路系統(tǒng)(參見圖六),控制管路流速技術交流,減少壓降產(chǎn)生堅持先行。 盡量縮短空壓管路長度產業,加大管路口徑,并使用較佳的材質(zhì)(不銹鋼調整推進、ABS)哪些領域。
(13)
定期檢視及更換空壓機敢於挑戰、干燥機不斷創新、過濾器及調(diào)壓閥等之自動泄水器,并使用電子式自動泄水器(重車或有水時才排放)提供了遵循,減少不當吹泄量參與水平。
(14)
適時更換舊有管線、墊片服務效率、防漏材質(zhì)明確相關要求、氣管、球閥統籌發展、快速接頭及氣動工具等深化涉外。
(15)
向售前及售后服務迅速、空壓系統(tǒng)專業(yè)知識良好的廠商購買設備生產製造。
 
千萬記得開展試點,〝You need Compressed Air , Not Air Compressors.〞
 
圖九多機連鎖控制原理
 
 
圖十空重車壓力差與節(jié)能
 
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在充分了解壓縮空氣相關(guān)的系統(tǒng)節(jié)能概念與措施后攜手共進,接下來zui重要的事情就是如何來建構(gòu)一套率的壓縮空氣系統(tǒng)了。 簡要步驟如下:
 
(1)
表列工廠所有空壓設備的用氣需求表(參見表十二)及耗氣量曲線(參見圖二)推進一步,計算出系統(tǒng)總風量和系統(tǒng)壓力經過。
(2)
根據(jù)上述用氣需求表及耗氣量曲線來規(guī)劃空壓機、干燥機力度、空氣桶明確了方向、儲氣桶及精密過濾器等壓縮空氣系統(tǒng)主要元件的規(guī)格(型式、大小勇探新路、數(shù)量單產提升、等級及配比)。
(3)
依照環(huán)境條件與運轉(zhuǎn)狀況試驗,決定壓縮空氣節(jié)能控制系統(tǒng)行動力、設備布置及備機計劃(正確的多機連鎖系統(tǒng),備機率可降低50%)切實把製度。
(4)
按現(xiàn)場用戶端之位置與需求保供,布置工廠環(huán)狀管路計劃(材質(zhì)、管徑進行部署、流速責任、回路、閥門及排水等)示範。
(5)
結(jié)合售前及售后服務迅速應用前景、空壓系統(tǒng)專業(yè)知識良好的廠商,共同建立一套工廠專屬的壓縮空氣高性能維謢保養(yǎng)計劃運行好,定期實施壓縮空氣系統(tǒng)能源效率稽核首次。
 
 
表十二用氣需求總表
 
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工廠用電及用水費,因每個月均有收費紀錄部署安排,比較容易引起管理者注意搖籃,漏電與漏水時也因較為顯性,很快就會受到注目和處理推廣開來。 相對地推動,工廠中壓縮空氣系統(tǒng)泄漏量多少? 能源效率如何資源配置? 就比較乏人問津了信息! 事實上,壓縮空氣為三種工廠基本動力源(電大力發展、水和壓縮空氣)中zui耗能的一種豐富內涵,約占工廠總耗能10%~20%(參見表十三),其中25%浪費于泄漏,15%則浪費于假性需求適應性,真正與生產(chǎn)直接相關(guān)的通常不大于60%保持穩定。 然而,率的壓縮空氣系統(tǒng)是一項十分專業(yè)的氣壓技術(shù)和工程范疇面向,加上一般使用者(甚至空壓設備供應商)因缺乏正確的使用觀念與管理數(shù)據(jù)支撐作用,根本無從著手,只能坐失改善良機建設項目,極為可惜最為突出。 其實只要稍加關(guān)心并與具有整體系統(tǒng)知識的專家充分溝通,35%壓縮空氣耗能改善是不需要多余投資的相結合;50%壓縮空氣耗能改善兩年內(nèi)就可回本高效化。

在能源來源日益短缺及中國臺灣電力供應相形吃緊的情形下,電費不斷調(diào)漲是必然的趨勢為產業發展。 因此範圍和領域,用電戶如何提升用電品質(zhì)與規(guī)劃率節(jié)能系統(tǒng),已成為現(xiàn)階段刻不容緩的要務各項要求。 希望本文能喚起所有參與工廠布置與規(guī)劃的工務工程師及工程公司人員更高要求,重視壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能改善工作,并積極投入規(guī)劃與建構(gòu)率的壓縮空氣系統(tǒng)講理論,貢獻己力來強化企業(yè)競爭能力的可能性,確保企業(yè)的zui大效益。
 
產(chǎn)品別
耗能占比
晶圓材料
空調(diào)占35%服務為一體,制程占55%
晶圓代工
空調(diào)占45%問題,制程占28%,純水系統(tǒng)全會精神、空壓機及
照明約占13%系統穩定性,測試區(qū)占11%
導線架
空調(diào)占50%,制程占25%集中展示,空壓機占8%
IC封裝
空調(diào)占40%實力增強,制程占30%,空壓機占13%
印刷電路板
空調(diào)占12%宣講手段,制程占65%重要工具,空壓機占14%
彩色映像管
空調(diào)占20%積極拓展新的領域,制程占55%(其中封膏真空占30%)
變壓器
空調(diào)占35%配套設備,烘干機占20%
電線電纜
依各廠商生產(chǎn)之產(chǎn)品及制程而定,變化相當大
冷氣機
板金涂裝及組立約占60%相對開放,空壓機占25%
 
表十三空壓系統(tǒng)耗能占比
 
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