Nell'industria moderna, i compressori d'aria, in quanto importanti apparecchiature di potenza, sono ampiamente utilizzati in diversi processi produttivi. Tuttavia, il consumo energetico dei compressori d'aria è da sempre al centro dell'attenzione delle aziende. Con la crescente consapevolezza ambientale e l'aumento dei costi energetici, il risparmio energetico è diventato una questione cruciale nell'utilizzo e nella manutenzione dei compressori d'aria. Questo articolo analizzerà in dettaglio diversi aspetti del risparmio energetico dei compressori d'aria, aiutando i lettori a comprendere i punti chiave del risparmio energetico e a realizzare un funzionamento efficiente e rispettoso dell'ambiente. Commenti e suggerimenti per correggere eventuali inesattezze sono benvenuti.
I. Trattamento delle perdite
Si stima che la perdita media di aria compressa in fabbrica raggiunga il 20-30%, mentre un piccolo foro di 1 mm², a una pressione di 7 bar, perde circa 1,5 l/s, con una conseguente perdita annua di circa 4000 yuan (per tutti gli utensili pneumatici, tubi flessibili, raccordi, valvole, ecc.). Pertanto, l'obiettivo primario del risparmio energetico è controllare le perdite, ispezionare tutta la rete di distribuzione e i punti di erogazione del gas, in particolare giunti, valvole, ecc., per intervenire tempestivamente sui punti di perdita.
II. Trattamento del calo di pressione
Ogni volta che l'aria compressa attraversa un'apparecchiatura, si verifica una perdita di pressione e la pressione della fonte d'aria si riduce. In genere, all'uscita del compressore d'aria, la caduta di pressione non deve superare 1 bar, più rigorosamente non deve superare il 10%, ovvero 0,7 bar. Nella sezione del filtro a secco-freddo, la caduta di pressione è generalmente di 0,2 bar. In fabbrica, è necessario predisporre una rete di tubi ad anello il più possibile, bilanciando la pressione del gas in ogni punto e procedendo come segue:
Attraverso la sezione della tubazione, installare un manometro per rilevare la pressione, controllare in dettaglio la caduta di pressione di ogni sezione e verificare e riparare tempestivamente le sezioni problematiche della rete di tubazioni.
Nella scelta delle apparecchiature per aria compressa e nella valutazione del fabbisogno di pressione delle apparecchiature a gas, è necessario considerare in modo completo la pressione e la portata del gas di alimentazione, evitando di aumentare indiscriminatamente la pressione dell'aria di alimentazione e la potenza totale dell'apparecchiatura. Per garantire la continuità della produzione, la pressione di scarico del compressore d'aria dovrebbe essere ridotta il più possibile. Ogni riduzione di 1 bar della pressione di scarico del compressore d'aria consente un risparmio energetico di circa il 7% - 10%. In realtà, sebbene le bombole di molte apparecchiature a gas abbiano una pressione di 3-4 bar, alcuni manipolatori richiedono una pressione superiore a 6 bar.
In terzo luogo, adeguare il comportamento relativo all'uso del gas
Secondo dati autorevoli, l'efficienza energetica di un compressore d'aria è solo del 10% circa, e circa il 90% di questa energia viene dispersa sotto forma di calore. Pertanto, è necessario valutare le apparecchiature pneumatiche dello stabilimento e verificare se sia possibile sostituirle con un sistema elettrico. Allo stesso tempo, è opportuno porre fine a comportamenti irrazionali nell'utilizzo del gas, come ad esempio l'impiego di aria compressa per le pulizie di routine.
In quarto luogo, adottare la modalità di controllo centralizzato.
Diversi compressori d'aria sono controllati centralmente e il numero di unità in funzione viene regolato automaticamente in base alla variazione del consumo di gas. Se il numero è ridotto, è possibile utilizzare un compressore d'aria a frequenza variabile per regolare la pressione; se il numero è elevato, è possibile adottare un controllo centralizzato e coordinato per evitare l'aumento a gradini della pressione di scarico causato dalla regolazione dei parametri dei singoli compressori, con conseguente spreco di energia dell'aria in uscita. I vantaggi specifici del controllo centralizzato sono i seguenti:
Quando il consumo di gas si riduce al di sotto di una certa soglia, la produzione di gas diminuisce riducendo il tempo di funzionamento. Se il consumo di gas si riduce ulteriormente, il compressore d'aria, pur avendo prestazioni ottimali, si arresta automaticamente.
Riduzione della potenza erogata all'albero motore: adottando la modalità di regolazione della velocità tramite conversione di frequenza, si riduce la potenza erogata all'albero motore. Prima della conversione, il compressore d'aria si scaricava automaticamente al raggiungimento della pressione impostata; dopo la conversione, il compressore d'aria non si scarica, ma riduce la velocità di rotazione, diminuisce la produzione di gas e mantiene la pressione minima della rete del gas, riducendo così il consumo energetico tra la fase di scarico e quella di carico. Allo stesso tempo, il funzionamento del motore viene ridotto al di sotto della frequenza di rete, il che può ulteriormente ridurre la potenza erogata all'albero motore.
Prolungare la durata delle apparecchiature: utilizzare il dispositivo di risparmio energetico a conversione di frequenza e sfruttare la funzione di avviamento graduale del convertitore di frequenza per far sì che la corrente di avviamento parta da zero e non superi il valore massimo della corrente nominale, in modo da ridurre l'impatto sulla rete elettrica e i requisiti di capacità di alimentazione, e prolungare la durata delle apparecchiature e delle valvole.
Riduzione delle perdite di potenza reattiva: la potenza reattiva del motore aumenta le perdite di linea e il riscaldamento delle apparecchiature, con conseguente riduzione del fattore di potenza e della potenza attiva, che si traduce in un utilizzo inefficiente delle apparecchiature e in un grave spreco. Dopo l'utilizzo del dispositivo di regolazione della velocità a conversione di frequenza, grazie alla funzione del condensatore di filtro interno del convertitore di frequenza, è possibile ridurre le perdite di potenza reattiva e aumentare la potenza attiva della rete elettrica.
5. Eseguire un buon lavoro nella manutenzione delle attrezzature
Secondo il principio di funzionamento del compressore d'aria, quest'ultimo aspira l'aria ambiente e, dopo un processo di trattamento e compressione a più stadi, la trasforma in aria pulita ad alta pressione, destinata ad altre apparecchiature. Durante l'intero processo, l'aria viene continuamente compressa, assorbendo la maggior parte del calore convertito in energia elettrica, con conseguente aumento della temperatura. Le temperature costantemente elevate sono dannose per il normale funzionamento delle apparecchiature, pertanto è necessario raffreddarle costantemente. Di conseguenza, è fondamentale eseguire una corretta manutenzione e pulizia delle apparecchiature, migliorare l'efficienza di dissipazione del calore del compressore d'aria e lo scambio termico degli scambiatori di calore ad acqua e ad aria, e mantenere un'adeguata qualità dell'olio, al fine di garantire un funzionamento efficiente, stabile e sicuro del compressore d'aria.
VI. Recupero del calore di scarto
I compressori d'aria utilizzano solitamente motori asincroni, il cui fattore di potenza è relativamente basso, generalmente compreso tra 0,2 e 0,85, e varia notevolmente al variare del carico, con conseguenti elevate perdite di energia. Il recupero del calore di scarto del compressore d'aria può ridurre la temperatura di scarico, prolungare la durata del compressore e il ciclo di vita dell'olio refrigerante. Allo stesso tempo, il calore recuperato può essere utilizzato per il riscaldamento domestico, il preriscaldamento dell'acqua di alimentazione della caldaia, il riscaldamento di processo, il riscaldamento industriale e altre applicazioni, offrendo i seguenti vantaggi:
Elevata efficienza di recupero: doppio recupero di calore da olio e gas, grande differenza di temperatura tra acqua in ingresso e in uscita, elevata efficienza di recupero del calore. Tutto il calore dell'olio e del gas del compressore d'aria viene recuperato e l'acqua fredda viene convertita rapidamente e direttamente in acqua calda, che viene inviata al sistema di accumulo dell'acqua calda attraverso una tubazione isolata e quindi pompata al punto di utilizzo dell'acqua calda nello stabilimento.
Risparmio di spazio: struttura di riscaldamento diretto originale, ingombro ridotto e installazione semplice.
Struttura semplice: basso tasso di guasti e bassi costi di manutenzione.
Bassa perdita di pressione: viene adottato un dispositivo di recupero del calore di scarto dell'aria compressa ad alta efficienza per ottenere una perdita di pressione pari a zero dell'aria compressa senza modificare il canale di flusso dell'aria.
Funzionamento stabile: mantenere la temperatura dell'olio nell'intervallo di funzionamento ottimale per garantire un funzionamento stabile del compressore d'aria.
Il tasso di carico del motore del compressore d'aria viene mantenuto al di sopra dell'80%, il che può migliorare l'efficienza del risparmio energetico. Pertanto, è necessario dare priorità al motore efficiente e ridurre la capacità flottante del motore. Ad esempio:
L'efficienza di consumo energetico del motore di guida di tipo Y è inferiore dello 0,5% rispetto a quella del normale motore Jo, e l'efficienza media del motore YX è del 10%, ovvero superiore del 3% rispetto a quella del motore Jo.
L'utilizzo di materiali magnetici a basso consumo energetico e con buona conduttività magnetica può ridurre il consumo di rame, ferro e altri materiali.
Le tradizionali trasmissioni di vecchia generazione (a cinghia trapezoidale e a ingranaggi) comportano una maggiore perdita di efficienza e riducono le prestazioni in termini di risparmio energetico. L'avvento delle strutture coassiali e del rotore del motore risolve completamente le perdite di energia causate dalla trasmissione meccanica e aumenta il volume d'aria, consentendo al contempo di controllare la velocità di rotazione dell'apparecchiatura in un intervallo completo.
Nella scelta di un compressore d'aria, si può dare priorità all'utilizzo di un compressore a vite efficiente. In considerazione del consumo di gas di produzione delle aziende, è necessario valutare l'utilizzo del gas nei periodi di picco e di calo e adottare condizioni operative variabili. Il compressore d'aria a vite ad alta efficienza è vantaggioso per il risparmio energetico: il suo motore consente un risparmio energetico superiore al 10% rispetto a un motore tradizionale, e offre i vantaggi di un'aria a pressione costante, senza sprechi dovuti a differenze di pressione, con un flusso d'aria costante e uniforme, senza necessità di cicli di carico e scarico, e un risparmio energetico superiore al 30% rispetto a un compressore d'aria ordinario. Se il consumo di gas di produzione è elevato, è possibile utilizzare un compressore centrifugo: l'alta efficienza e la grande portata possono ovviare al problema dell'insufficiente consumo di gas nei periodi di picco.
VIII. Trasformazione del sistema di essiccazione
Il sistema di essiccazione tradizionale presenta molti svantaggi, ma la nuova apparecchiatura di essiccazione può utilizzare il calore di scarto dell'aria compressa per essiccare e disidratare l'aria compressa, con un risparmio energetico superiore all'80%.
In sintesi, le apparecchiature, la gestione operativa e altri fattori influenzano il consumo energetico del compressore d'aria. Solo un'analisi completa, una valutazione approfondita, la selezione di tecnologie avanzate, metodi ragionevoli e fattibili e misure di supporto possono garantire un funzionamento stabile, sicuro ed efficiente dal punto di vista energetico del compressore d'aria. Pur applicando tecnologie e metodi avanzati come la regolazione della velocità tramite convertitore di frequenza, il personale deve anche svolgere con diligenza un buon lavoro nella gestione operativa e nella manutenzione quotidiana delle apparecchiature, risparmiando energia e riducendo i consumi, garantendo al contempo la produzione, in modo da migliorare i benefici economici e sociali.
Data di pubblicazione: 25 ottobre 2024
