SMC压缩教材空气节能培训XXXXVer30

末端用气节能
加工型企业中喷嘴的耗气量>50% 24
喷嘴使用中的问题及对策
现状
0.6MPa(G)
0.1MPa(G)
③ 流量大
对策
0.6MPa(G)
① 管内压力损失大
② 出口喷速小
0.5MPa(G)
③ 流量小
① 管内压力损失小
② 出口声速喷出
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喷嘴改善的实验验证数据
u 喷嘴的参考理论吹力 = ρa × Qa ×
初期成本：7% （压缩机、安装工程、附带设备） 选用节能效率和控制性能更佳的压缩机
压缩空气的电费
单位能耗 （元／m3）
＝
需要动力 × （kWh）
电费 （元/kWh）
排气量 × 60 (m3/min） (min)
一般工场压缩空气的电费：0.1 元/m3(ANR) 13
补充概念：
基准状态和标准状态
温度[℃]
流量 1 m3/min(ANR)的流动空气的气动功率
需要指出的是： 压缩空气与液体不同，在传
送传送能的同时，如前所述还具 有利用其膨胀性进行对外做功的 能力，我们称利用膨胀对外做功 的能量为压缩空气的膨胀能；
压缩空气在压缩状态下流动 时，与液体一样传送该能量，我 们称该能量为压缩空气的传送能
压缩空气的可压缩性而产生 的膨胀功率在气功功率占有很大 的比率。
气动功率(kW) Air power P (kw)
4.5
Expansion power
4.0
Transmission power
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Absolute pressure p(MPa)
空气绝对压力(MPa)
轴功率比(%) 单位能耗(%)
螺杆式空压机
利于节能的压缩机。 降低压力时，空气量稍有增 加，动力下降。
离心式空压机
降低压力时，空气量增加， 但动力几乎无变化。 想要降低动力必须改变叶片的形 状等。
活塞式空压机
出乎意料地利于节能。
降低压力时，空气量增加， 动力也下降，一箭双雕。6
缓冲净化系统的组成及现状
大气密度 大气状态下的流量
出口流速
g L/min
冲击力比较
500 400 300 200 100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 MPa
φ2.5喷嘴 φ5铜管
流量比较
500 400 300 200 100
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Mpa
φ2.5喷嘴
2
内容
1.压缩空气系统的组成及特性 2.压缩空气的使用比例及成本 3.压缩空气的节能路线 4.压缩空气系统节能改造的途径 5.节能改造实施步骤 6.节能改造成功案例 7.压缩空气节能高潜力行业
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1.压缩空气系统的组成及特性
压缩机
储气罐
・空气量、输出功率、压力 ・油冷式、无油式？ ・水冷、空冷？ ・台数 ・变频机？ ・运转方法？
体积流量为Q [l/min]，其基准状态和标准状态下的体积流量可用如下公式求得：
Q NTP
Q P 101.3
273
[Nl/min]
(1)
Q ANR
Q
P 100
293
[l/min(ANR)
(2)
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3.压缩空气的节能路线
气动功率的概念
空气流动时，空气流束所含的有效能表现为动力形式，称之为气动功率 。
・容量
干燥器
・容量 ・露点
旁通管路
滤清器
・容量 ・洁净度
旁通管路
分隔阀
冷凝水
空气过滤器
冷凝水
油雾过滤器
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空压机的分类
①活塞式空压机
②螺杆式空压机
③离心式空压机
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空压机的性能特性
空气量比(％)
活塞机在排气压力下降时空 气量会增加。
轴功率比(％)
螺杆机和活塞机排气压力下降 动力也下降。
离心式
螺杆式
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说明：当前气缸的驱动回路中，膨胀能量基本没有得到有效利用，这也是将来
提高气缸效率必须面对的一个问题。
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气动功率的计算
大气温度 1000 l/min(ANR)
0.7 MPa (G)
大气温度 1000 l/min(ANR) 0.5 MPa (G)
p1, Qa
a
3.49 kW
p2, Qa
a
功率损失 = 0.49 kW
φ5铜管
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省能用节能喷嘴
KNH高效喷嘴
KNS喷嘴
KN喷嘴
VMG1喷枪
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减少泄露
工场中的空气泄漏：通常是供气总量的 5%～30%。
直径 1 mm
泄漏 孔径 0.5 mm 1 mm 2 mm
4 mm
68 l/min (ANR)
3,525 kWh/年
泄漏量 (0.7MPa压力下)
17 l/min (ANR) 68 l/min (ANR) 272 l/min (ANR)
0.69MPa 0.39MPa
0
0
2
4
6
穴径（mm）
配管内压力越高，泄漏量越大
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泄露点的位置及泄露量检测
PR-DNN1682
PR-DNN1681
0年 初期泄漏 5～10%
1-4 年 使用泄漏 0～30%
5 年以上 寿命泄漏 60～70%
压缩空气泄漏的形成
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管网配置
Ⅰ分散设置
分散式
①排气配管短，漏气损耗及压力损失也小。 优点 ②生产线要求可任意设定管路压力，使用方便。
状态
绝对压力 [kPa]
相对湿度
表示符号
密度[kg/m3]
基准状态 0
101.3
0% NTP1 ) 1.293
标准状态 20
100
65% ANR2) 1.185
需要说明的是：
由于0℃是冰点温度易于实现，在 测量行业基本上都采用基准状态对 流量计进行标定和表示。
基准状态下的常用流量单位为 Nl/min和Nm3/h
p E ＝ pQ lnーpa ＝
pa
Qa
p lnpーa
绝对压力 大气压力 标准状态下的体积流量
工况下的体积流量
气动功率（Watt）
在空气压力等于大气压力时气动功率为零，压力越高气动功率越大。
E
E dt
p
a
Qa
ln
p pa
dt
此气动功率由北航教授，SMC中国公司技术中心顾问蔡茂林提出；
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气动功率与压力的关系
0.38MPa(G)
0.39MPa(G)
2500L/mi (ANR)
内径20mm
2000mm
0.38MPa(G)
20
⑵局部压力损失（急变流引起的损失）
pm
1 2
u 2
局部压力损失的发生部位：弯头，阀门内的流动等
管路示意图
因此：管路设计要尽量避免局部压力损失，保证首末段压力差不大于0.15MPa
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注意：碳钢类储气罐长期使用因水气存在内部易出现锈蚀。
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干燥机
依据使用要求可分为冷冻式、吸附式和膜管式三大类。
冷冻式干燥机 原理：冷媒与压缩空气 进行热交换 高温/低温型
露点范围：+2 ～10度
吸附式干燥机 原理：高压吸附，低压脱附 无热型 耗气量≤14.5% 微热型 耗气量≤6% 有热型 耗气量≤2% 露点：-20～-40度
1)：Normal Temperature & Pressure的略写。 2)：Atomosphere Normale & Reference的略写。
换算公式：工况下的体积流量，即压缩状态下的体积流量都可换算成基准状态
和标准状态下的体积流量来表示。设绝对温度θ[K]，绝对压力P [kPa]的工况下的
削减流量
减少泄漏，选用节能喷嘴，停止搅拌用气…
降低压力
降低设备供气压力，摘出高压设备，降低配管压损…
缩短时间
停机断气，吹气连续改间歇，缩短吹气距离…
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压力损失：
⑴沿程压力损失 （缓变流引起的损失）
pl
l d
1 2
u 2
沿程压力损失
2500L/mi (ANR)
0.48MPa(G)
内径12mm
2000mm
③配合生产线的停止，可单独停止。
①日常检查、保养、定期整备等，每条生产线都要
不足
进行，管理较麻烦。 ②压缩机出现故障时，整条生产线都会停止生产。
Ⅱ分散集中设置
分散设置并 相互配合， 分散风险
对于分散设置，导入变频机可以发挥节能效果。
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Ⅲ集中设置
集中式
优点
① 大容量对应使单位耗能下降， 节省电费。 ② 可进行台数控制，根据全部所需空气量提供相应压力，自动停 止多余的空压机。 ③ 保养管理方便，所有设备均在一处进行保养管理较方便。
Q＝（P1－PsPｘ2）ｘC
Q： 泄漏量 （m3/min） C： 储气罐容量 （m3）：管道容积 Ps： 大气压力 （MPa） P1,P2：压力 （MPa） ｔ： 压力从P1降至P2所需时间 (min)
洩れ量（m3/Hr）
Ｑ(m3/min)＝0.009xｄ2xP
150
0.83MPa
高压=大泄漏量
100 50
100
90
80
0.49
0.59
0.69
活塞式