当前位置:网站首页技术文章 > 如何改进压缩空气系统?

如何改进压缩空气系统?

发布时间:2021-07-16 点击量:178

以下是一些减少损耗、合适尺寸的组件和简化电路的技巧,所有这些都可以节省大量成本。

大多数工业设施的一系列操作都依赖于压缩空气,从简单的气动工具到复杂得多的气动控制系统都可以执行。例如,在食品和饮料加工厂中,压缩空气系统支持产品的分类、切割、成型和包装等功能,以及在清洁食品和设备的同时吹掉颗粒。

压缩空气清洁、可靠且易于使用,但与水、气和电相比,它通常被认为是理所当然的。此外,仅产生 1 马力的压缩空气需要大约 8 马力的电力。这使得压缩空气成为制造工厂中最昂贵的能源应用之一。

首先,必须以适当的压力提供压缩空气以实现生产目标。由于泄漏,维护不当的系统可能会浪费多达三分之一的压缩空气。通常,气压下降会被误解为设备故障,从而引发对新压缩机的大量投资以增加容量。出乎意料的是,制造商现在必须承担新设备的成本,重新安排计划的时间表并在更换旧设备时忍受停机时间。

压缩空气的低效使用不一定是机器故障的功能。相反,由于 Cv 计算不当,可能会出现问题,Cv 是一个用于表示孔口电导值的无量纲数。 Cv 是制造商在查看气动系统时用来确定阀门和其他组件尺寸的参数,并且比每分钟通过的立方英尺数对阀门的性能更重要。

高速装瓶操作需要高效、尺寸合适且维护良好的气动系统。

高速装瓶操作需要高效、尺寸合适且维护良好的气动系统。

尺寸正确的阀门将安静、具有精确的流量控制、不会泄漏,甚至可能会超过其预期使用寿命。 Cv 越大,流量越大。对于给定应用来说,太小的阀门将不允许足够的流量。发生这种情况时,系统将被迫进行补偿。

让我们考虑一个实际情况,其中必须进行调整以确保压缩空气操作的最大效率。该系统从压缩机开始,压缩机通过接收罐、供应管线、干燥器、过滤器调节器和阀门向气缸供应流量,工作应用在杆端。我们的目标是在气动系统中实现更快的响应。

客户必须移动一卷线轴,将其从绕线机的主线转换而来——这是一项材料处理任务。应用气缸有一个 3.25 英寸的缸径,10 英寸的冲程,我们希望在不到一秒的时间内移动它。客户试图确定工作所需的气缸和阀门的尺寸,但是当他们把它们放在一起时,速度太慢了。

在线轴处理应用中,初始计算显示阀门的 Cv = 0.65。

在线轴处理应用中,初始计算显示阀门的 Cv = 0.65。

我们考虑了孔径、行程和延长时间,并在我们的选型软件计算中考虑了 10 psi 的压降,如“系统选型计算"表中所示。我们希望获得更高的 Cv,这将是此应用所需的 0.65(黄色)。我们选择了一个 Cv 为 1.6 的阀门。所以我们把它盖在阀门一侧。但它仍然不够快。

然后我们查看了管子,它是 1/4 英寸的管子。从阀门到执行器,管道大约运行 6 英尺。因此,对于 1/4 英寸管,Cv 为 0.255。我们已经扼杀了系统。因此,我们提供了 3/8 英寸的管道,Cv 为 0.724。来自阀门的六英尺跨度的管道应该不成问题。

原始设计使用 Cv 为 0.255 的 1/4 英寸管,这会阻止流动。需要升至 3/8 英寸的管道。

原始设计使用 Cv 为 0.255 的 1/4 英寸管,这会阻止流动。需要升至 3/8 英寸的管道。

但是应用程序仍然不够快。

然后我们注意到安装在阀门排气口上的是 1/4 英寸消声器,其 Cv 为 0.1。我们取消了消声器和 Cv 限制,然后提高了气缸速度。但是客户仍然希望消声器可以防止碎屑进入阀门并导致问题。所以我们安装了一个更大的消声器 (Cv = 1.4),为应用程序提供足够的流量并解决了这个问题。

泄漏和空气成本

说到产生压缩空气,没有“免费"这样的东西。如果我们看一下典型的 100 马力压缩机,系统的初始成本可能在 20,000 美元到 35,000 美元之间(取决于压缩机的类型)。但另一件事,即实际成本,是该系统的年度电力成本,即每小时千瓦。还有维护成本,每年至少占系统实际初始成本的 10%。

在气缸每侧全压的传统设置中,年运行成本为 1,055.42 美元。

在气缸每侧全压的传统设置中,年运行成本为 1,055.42 美元。

考虑以下电费,运行一台 100 马力压缩机的年成本:

0.05 美元/千瓦时是 26,000 美元。

0.10 美元/千瓦时是 52,000 美元。

0.15 美元/千瓦时是 78,000 美元。

这是运行电机的成本,该电机通过 100 马力压缩机的空气获得等效功率,基于三班制、连续运行和 90% 的满载电机效率。

我们可以做些什么来最大限度地降低成本并最大限度地提高压缩机的效率?我们必须考虑电力本身的成本;将电能转换为电能;维护和折旧;压缩时的实际处理;分配管道损失;泄漏;使用时的处理;以及机器本身的效率。所有这些因素都会影响空气成本。

典型的设计有一个 5/2 阀门和一个双作用气缸。

典型的设计有一个 5/2 阀门和一个双作用气缸。

其中一大因素是泄漏。随着管道尺寸的增加,流量也会增加,这意味着更多的空气通过,如果存在泄漏,这可能意味着更多的金钱浪费。

泄漏的来源有很多——连接不良、管道损坏或腐蚀、密封件和管接头不牢固、排水盖打开以及机器振动。

底线是泄漏是昂贵的。孔口尺寸越小,就越难被注意到,有时可能需要进行超声波检测才能进行检测。系统中的小泄漏可能更为普遍,并且随着时间的推移,这些泄漏会累积起来。像 3/8 英寸这样的较大孔口尺寸的泄漏更易听且更容易检测,但考虑到流量增加,它们的成本更高。

我们可以采取哪些措施来减少泄漏量?例如,考虑一下您的工厂中有多少条生产线正在运行。如果您有五个,并且在每条线路的主支路中安装了截止球阀,但只运行一条线路,则其他线路中的任何泄漏都将无法控制。因此,如果您可以关闭不使用的管线的阀门,就会节省成本。

您可以做的另一件事是将便携式流量计放入系统中。如果机器打开但没有运行,并且压缩机关闭,则流量计会显示机器关闭时是否有气流,这意味着存在泄漏。

降低回油压力将一个气缸的运行成本降低到 815 美元,节省了 240 美元。

降低回油压力将一个气缸的运行成本降低到 815 美元,节省了 240 美元。

另一个因素是压力下降。在恒定流量下,您会发现管道越大或越直,压降就越小。具有许多弯曲和转弯的更复杂的管道将意味着更大的压力下降。因此,尽量避免不必要的配件和急弯。

过滤器保护下游组件,如阀门和执行器。可能出现高压降的一个方面是过滤器维护不当;如果这些被堵塞,随着时间的推移,压降会增加。过滤器维护不当是压降的主要原因之一。

在设计合理的系统中,压力损失远小于压缩机排气压力的 10%。每 2 psi 压降,能源成本增加 1%。安装压力寿命指示器将指示何时更换这些元件。

双压回路

另一个需要考虑的因素是双压力回路。采用带有 5/2 阀和双作用气缸的标准回路。您通常会发现大部分工作是在扩展端完成的——80% 到 90% 的工作是在一个方向上完成的。端口 1 是供给端口,端口 4 是延伸端口,端口 2 是缩回端口。端口 5 和 3 是排气口。

在双压力回路中,主空气为工作冲程提供全压,而调节空气为回程提供动力。

在双压力回路中,主空气为工作冲程提供全压,而调节空气为回程提供动力。

在这个示例计算中,我们有一个 3.25 英寸。孔径,15 英寸。冲程,90.00 psi,一个 8 小时轮班 - 导致操作气缸一年的成本超过 1,055.42 美元。

如果您的应用只在一个方向上工作,请考虑使用双压力回路。我们不使用端口 1 作为压力,而是将端口 1 转为共享排气口;我们在排气口施加了两种不同的压力。通过端口 3 的延伸压力约为 117 psi,通过端口 5 的回油压力约为 14.7 psi。 因此有两种不同的压力,一种用于主压力,一种用于将活塞和组件向后移动,特别是在没有负载的情况下在相反的方向。

现在,主供气口 1 不再是主供气口 1,而是主气进入口 3,调节空气供应回程。


form NORGREN .  SMC、FESTO、CKD-艾佑工业


在线咨询

李先生

咨询热线

朱经理

13167195276

[关闭]