當(dāng)用戶提出壓縮空氣需求時(shí),需要綜合考慮用戶需求、工藝流程、投資規(guī)模、工程條件等因素來提出選型解決方案。
(1)供氣方案的確定
根據(jù)工程規(guī)模、用氣點(diǎn)分別情況、供氣壓力等級以及壓縮空氣品質(zhì)要求等因素,綜合考慮經(jīng)濟(jì)性,一般有以下幾種供氣方案:
①集中供氣方案。即設(shè)立專門的壓縮空氣站(房),這種方案主要用于中小型工廠和用氣較為集中的大型工廠。對于某些種類的空氣壓縮機(jī),只能適合這種供氣方式。
②區(qū)域性空壓站(房)供氣方案。在工程規(guī)模較大,壓縮空氣用氣量大且主要用戶又較為分散時(shí),為減少管網(wǎng)的壓力損耗,保證重點(diǎn)用氣點(diǎn),常采用這種供氣方案。各區(qū)域站房之間有管道連通,以達(dá)到相互調(diào)節(jié)負(fù)荷,互為備用的目的。
③就地供氣方案。當(dāng)工廠用氣量不大,用氣點(diǎn)少而分散時(shí),可考慮用小空壓機(jī)機(jī)組在用氣點(diǎn)附近就地安置。
④集中與分散相結(jié)合方案。在某些大、中型工廠里,其主要用氣點(diǎn)較為集中,次要用氣點(diǎn)較為分散,特別是夜間用氣較少,適宜采用這種方案。
⑤分級供氣方案。當(dāng)工廠需要供應(yīng)不同壓力的壓縮空氣時(shí),而且高、低壓力用氣量均較大時(shí),考慮采用不同壓力等級的供氣系統(tǒng),配置不同壓力等級的空氣壓縮機(jī),盡量杜絕降壓使用,造成能源浪費(fèi)。同時(shí),供氣壓力蕞好不要超過兩種以上。
⑥集中供氣局部增強(qiáng)方案。當(dāng)工廠部分部分用氣點(diǎn)需要供應(yīng)較高品質(zhì)的壓縮空氣時(shí),可考慮使用高品質(zhì)氣源設(shè)備(如全無油空氣壓縮機(jī))或后處理設(shè)備就近供氣。具體采用哪些方案,應(yīng)視具體用氣量的大小和用氣點(diǎn)的位置等,經(jīng)綜合比較后確定。
綜上所述,供氣方案的確定是一個(gè)需要綜合考慮的問題,它涉及到用戶初期的投資、生產(chǎn)工藝流程的管理,特別是對擴(kuò)大生產(chǎn)而增加用氣的用戶,更需要結(jié)合原有的壓縮空氣供氣系統(tǒng)的布置。需要提醒的是,有些種類的空氣壓縮機(jī)需要安裝基礎(chǔ)或空壓機(jī)站(房),因此,以上方案不能一概而論,也需要考慮這些問題。
(2)用氣量的確定
確定用氣量有兩種情況:
①新工廠、新建的壓縮空氣系統(tǒng),相對較為簡單。只需要根據(jù)用氣設(shè)備要求的用氣量進(jìn)行計(jì)算累加即可,但需要注意區(qū)別需求壓力和對壓縮空氣的品質(zhì)要求。用氣方式基本可分為連續(xù)用氣、斷續(xù)用氣、瞬時(shí)用氣三種。連續(xù)用氣就是持續(xù)的用氣,這種情況就是用氣量的累加即可。斷續(xù)用氣是周期性的短時(shí)用氣,氣量計(jì)算方法之前課程有介紹過。瞬時(shí)用氣是斷續(xù)用氣的極端情況,即用氣間隔時(shí)間較長,單次用氣量較大。通常這種需求需要配置較大的儲(chǔ)氣罐,以滿足單次用氣。將單次用氣量平均到間隔時(shí)間即可估算出需求的壓縮機(jī)容積流量值。
②新增產(chǎn)能后新增的壓縮空氣需求。這里又分兩種情況,大量增加和少部分增加。前者可能是增加另幾條相同的生產(chǎn)線,這種情況直接比照已投產(chǎn)生產(chǎn)線的用氣量或按新建處理即可。后者通常是因?yàn)闅鈮哼_(dá)不到要求而需要新的壓縮空氣系統(tǒng)。這主要是因?yàn)樵黾恿瞬糠钟脷庠O(shè)備或壓縮機(jī)性能下降或用氣設(shè)備因?yàn)槟p造成用氣量增大。
(3)機(jī)型選擇及組合
這主要涉及兩部分的內(nèi)容,一是氣源設(shè)備(空氣壓縮機(jī))的選型,第二部分是氣源處理設(shè)備(后處理設(shè)備)的選型。這兩部分存在一定的關(guān)聯(lián)性,很多情況下是高度相關(guān)的。即氣源設(shè)備的選型會(huì)影響后處理設(shè)備的選型,反之亦然。
①產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。
主要包括容積流量、壓力(壓力比)、功率和變工況的適用范圍(動(dòng)力式壓縮機(jī))、安全性等。對于空氣壓縮而言,不存在氣體壓縮安全性的問題,機(jī)型選擇主要考慮的是壓力(壓比)是否滿足需求,其次是容積流量(這里涉及到機(jī)型大小和數(shù)量的配置問題,主要考慮是通過合理的機(jī)型配置來適應(yīng)不同流量需求的情況),對于動(dòng)力式壓縮機(jī)來說,更需要考慮負(fù)荷減少時(shí)壓縮機(jī)的變工況能力。
②壓縮空氣品質(zhì)的要求。對壓縮空氣品質(zhì)的要求主要體現(xiàn)在對壓縮空氣含油、含塵的要求上,通常壓縮空氣與食品、藥品、芯片、生物等有直接接觸的場合,對壓縮空氣的品質(zhì)要求較高,而不含液態(tài)水是幾乎所有壓縮空氣的通用品質(zhì)要求。
在一些后處理設(shè)備中,有些設(shè)備是需要消耗一定量的壓縮空氣的,如吸附式干燥機(jī)。在選擇這些后處理時(shí),要注意在確定氣量時(shí)應(yīng)包含這些損耗。
③效率(能效)和經(jīng)濟(jì)性。
壓縮空氣系統(tǒng)的初始投資在設(shè)備的全壽命周期僅占很小一部分,約70%都是能源消耗。因此壓縮機(jī)的效率對于投資成本至關(guān)重要。對于容積式空氣壓縮機(jī)有國家標(biāo)準(zhǔn)GB19153-2019《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級》的規(guī)定。其中包含了常見功率段的活塞式、單螺桿式、雙螺桿式、滑片式等容積式空氣壓縮機(jī)。
能效等級的判定依據(jù)是比功率,單位kW/(m3/min)(千瓦分每立方米),值越小表明能效越好。根據(jù)比功率值分為一、二、三級能效等級,一級為蕞優(yōu)的能效等級。
需要特別注意的是,除了空氣壓縮機(jī)本身的能源效率水平外,合理的機(jī)型配置,后處理設(shè)備的選擇、管道的配置以及運(yùn)行方式都會(huì)影響整體壓縮空氣系統(tǒng)的能源效率水平。
④不同機(jī)型的組合配置。
對于新增需求的機(jī)型選型,要特別考慮與現(xiàn)有機(jī)型的配合,要從全廠壓縮空氣系統(tǒng)的整體層面考慮。必要的情況下,對原系統(tǒng)進(jìn)行改造升級更是一種對用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度。在與原有空氣壓縮機(jī)安裝在一個(gè)站(房)時(shí),應(yīng)注意往復(fù)式空氣壓縮機(jī)的氣流脈沖問題,往復(fù)式壓縮機(jī)出口管路應(yīng)安裝止回閥,在經(jīng)過緩沖罐后才與其它壓縮機(jī)管路并聯(lián)。如仍沿用原壓縮空氣管道,應(yīng)注意管徑是否足夠。同理,電源負(fù)荷也是需要考慮的因素,且站(房)低壓開關(guān)柜中空開應(yīng)與壓縮機(jī)設(shè)備一一對應(yīng),不允許共用。
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