從軸功率揭開(kāi)螺桿空壓機(jī)節(jié)能的秘密

發(fā)布時(shí)間:2021-12-17 22:39人氣:

從軸功率揭開(kāi)螺桿空壓機(jī)節(jié)能的秘密一、空壓機(jī)軸功率的定義 眾所周知,空壓機(jī)能效看機(jī)組輸入比功率,比功率大小與機(jī)組功率值有很大關(guān)系。即相同容積流量、壓機(jī)軸功率,機(jī)組功率越大,比功率越大,空壓機(jī)就越耗能......

一、空壓機(jī)軸功率的定義

 

眾所周知,空壓機(jī)能效看機(jī)組輸入比功率,比功率大小與機(jī)組功率值有很大關(guān)系。即相同容積流量、壓機(jī)軸功率,機(jī)組功率越大,比功率越大,空壓機(jī)就越耗能。

 

空壓機(jī)的機(jī)組輸入功率與電機(jī)軸功率、電機(jī)效率、電箱功率、風(fēng)扇功率等有關(guān),而占比最大的就是軸功率。

 

空壓機(jī)的軸功率是在一定容積流量和工作壓力下,電動(dòng)機(jī)(或柴油機(jī))單位時(shí)間內(nèi)給空壓機(jī)主機(jī)軸的功,稱為軸功率。

 

空壓機(jī)軸功率,我們可以從空壓機(jī)內(nèi)部(即主機(jī)的軸功率)和外部(電動(dòng)機(jī)軸功率)的功耗來(lái)揭示軸功率的意義。首先從機(jī)組輸入功率從外到內(nèi)來(lái)分析空壓機(jī)的能耗。(見(jiàn)圖1)

 

由公式(1),我們得到機(jī)組功率的組成為:

P機(jī)組功率=P電機(jī)功率+P風(fēng)扇功率+P電器箱功率——公式(1)

 

公式(2),電機(jī)功率與電機(jī)軸功率和電機(jī)效率有關(guān):

P電機(jī)功率=P電機(jī)軸功率/η電機(jī)效率——公式(2)

 

公式(3),電機(jī)軸功率跟空壓機(jī)主機(jī)軸功率及傳動(dòng)效率有關(guān)(見(jiàn)圖2):

P電機(jī)軸功率=P主機(jī)軸功率/η傳動(dòng)效率——公式(3)

 

 

在空壓機(jī)行業(yè),在標(biāo)準(zhǔn)、銘牌、宣傳冊(cè)及商務(wù)談判上機(jī)器大小通常用“驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率”(HP/kW)表示,電動(dòng)機(jī)銘牌為:“額定功率”,實(shí)際上都是指空壓機(jī)軸功率。(見(jiàn)圖3)

 

 

如果我們將公式(2)和(3)代入公式(1)可以得到公式(4):

P機(jī)組功率=(P主機(jī)軸功率/η傳動(dòng)效率)*η電機(jī)效率+P風(fēng)扇功率+P電器箱功率——公式(4)

 

由公式(4)看出機(jī)組功率中,軸功率(主機(jī)/電機(jī))、效率(傳動(dòng)/電機(jī))均在空壓機(jī)六大系統(tǒng)的的動(dòng)力系統(tǒng)中,是機(jī)組功率占比最大的部分。(見(jiàn)圖4)

 

 

螺桿空壓機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)由主機(jī)、電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)等三大部件組成:

 

 

從公式(4)看出,要想知道空壓機(jī)的機(jī)組功率,我們必須先知道主機(jī)軸功率。

 

二、主機(jī)軸功率

 

1.主機(jī)軸功率的計(jì)算

空壓機(jī)主機(jī)軸功率,是主機(jī)用來(lái)提升壓縮空氣的壓力勢(shì)能所需的綜合機(jī)械(或熱)能。與空壓機(jī)指示功率及絕熱效率有關(guān),但不包括外傳動(dòng)(如齒輪或皮帶傳動(dòng))損失的功率(見(jiàn)公式(5))

 

Ps=Pad/η絕熱效率——公式(5)

Ps為主機(jī)軸功率

Pad為空壓機(jī)指示功率

η絕熱效率=0.7~0.85

 

空壓機(jī)設(shè)計(jì)人員通常在設(shè)計(jì)空壓機(jī)之前都要計(jì)算或知曉空壓機(jī)的主機(jī)軸功率。

例1,假設(shè)要設(shè)計(jì)一臺(tái)螺桿空壓機(jī),排氣壓力0.7MPa(表壓),容積流量為16.67m3/min,進(jìn)氣壓力為0.1MPa(絕壓)。該空壓機(jī)的軸功率是多少?應(yīng)該配多大的電動(dòng)機(jī)?

 

解:

1) 容積流量換算:Q=16.67m3/min=277.78l/s

2) 壓縮空氣所需的指示功率計(jì)算:

 

3) 假設(shè)該螺桿空壓機(jī)的絕熱效率:η=80%

根據(jù)公式(1),主機(jī)軸功率:Ps=Pad/η絕熱效率=79.34/0.8=99.15kW

 

應(yīng)該配多大電機(jī)?后面再計(jì)算。

 

在圖6中可以看出,空壓機(jī)在壓縮過(guò)程中既不可能做等溫壓縮(壓縮過(guò)程空氣溫度不變),也不可能做絕熱壓縮(壓縮過(guò)程與外界沒(méi)有任何熱交換)。因此應(yīng)該是多變壓縮過(guò)程。

 

 

通過(guò)實(shí)驗(yàn),由于噴油螺桿空壓機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)較高,被壓縮氣體在壓力升高過(guò)程中,與噴入的潤(rùn)滑油之間的熱交換很不充分,在壓縮過(guò)程結(jié)束時(shí),氣體的溫度遠(yuǎn)高于油的溫度,在排氣過(guò)程中才最終實(shí)現(xiàn)熱量平衡,達(dá)到相同的排氣溫度。

 

因此,誤認(rèn)為通過(guò)噴油可以實(shí)現(xiàn)接近等溫壓縮過(guò)程是不準(zhǔn)確的。實(shí)驗(yàn)證明,實(shí)際噴油螺桿空壓機(jī)的最高效率仍比絕熱壓縮效率低一點(diǎn),所以在機(jī)頭軸功率計(jì)算中,與絕熱壓縮聯(lián)系起來(lái),而不是等溫壓縮。

 

空壓機(jī)主機(jī)工作是動(dòng)力系統(tǒng)功率的能量消耗的作俑者,因此要想空壓機(jī)節(jié)能,首先要主機(jī)節(jié)能。(見(jiàn)圖7)

 

 

2.主機(jī)軸功率影響因數(shù)

我們?cè)谟?jì)算空壓機(jī)的主機(jī)軸功率時(shí),需要輸入進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、環(huán)境溫度、工作壓力、主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)氣壓降、排氣壓降等參數(shù)(見(jiàn)圖8)。所以,這些參數(shù)都會(huì)影響到主機(jī)軸功率的大小。

 

圖8

①機(jī)組進(jìn)氣壓力的影響

雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定空壓機(jī)的制造和測(cè)試按照“標(biāo)準(zhǔn)工況”(標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣壓力Px=1.013bar)。但在實(shí)際使用工況不同(海拔高度),空壓機(jī)在不同的設(shè)計(jì)與制造及客戶現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)也會(huì)不同(進(jìn)氣壓損差異),對(duì)空壓機(jī)的軸功率產(chǎn)生影響。

 

 

圖9的橫坐標(biāo)為進(jìn)氣壓力,右邊綠色縱坐標(biāo)為軸功率。當(dāng)進(jìn)氣壓力增加時(shí),軸功率曲線下降;反之,則上升。

 

我們可以理解為,由于進(jìn)氣壓損而造成壓縮比不同導(dǎo)致軸功率不一樣。

 

例2:一個(gè)客戶在海拔3000m處使用一臺(tái)空壓機(jī)要求0.7MPa,氣量5.44m3/min時(shí)。(查資料環(huán)境壓力為:0.7bar),其壓縮比:

i=P排/Px=(7+0.7)/0.7=11 ——公式(7)

 

意味著需要相同氣量,此時(shí)軸功率比標(biāo)準(zhǔn)工況(壓縮比8)時(shí)要大,必須選擇10bar空壓機(jī)。因此當(dāng)進(jìn)氣壓力降低,軸功率增加。

 

 

例3:某空壓機(jī)空濾及減荷閥壓降為35mbar (見(jiàn)圖10),要求0.7MPa,氣量5.44m3/min時(shí)。其壓縮比:

i=P排/Px=(7+1)/0.965=8.3 ——公式(8)

 

意味著需要相同氣量,此時(shí)軸功率比標(biāo)準(zhǔn)工況(壓縮比8)時(shí)要大3.6%。因此當(dāng)進(jìn)氣壓力降低,軸功率增加。

 

②環(huán)境溫度的影響

雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定空壓機(jī)的制造和測(cè)試按照“標(biāo)準(zhǔn)工況”(標(biāo)準(zhǔn)溫度T=20℃)。但在實(shí)際使用時(shí)工況不同,空壓機(jī)在不同的客戶現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)也會(huì)不同。環(huán)境溫度差異對(duì)空壓機(jī)的功率會(huì)產(chǎn)生影響。

 

 

圖11的橫坐標(biāo)為環(huán)境溫度,右邊綠色縱坐標(biāo)為軸功率。當(dāng)環(huán)境溫度增加時(shí),軸功率曲線下降。但是由于容積流量曲線下降斜率更大(藍(lán)色曲線),機(jī)組的比功率反而上升(紅色曲線);反之亦然。例4見(jiàn)圖12。

 

 

③工作壓力的影響

在相同主機(jī)和轉(zhuǎn)數(shù)情況下,排氣壓力越大,空壓機(jī)軸功率越大?。ㄒ?jiàn)圖13)

 

 

在這里,我們可以區(qū)分三種情況:

a) 空壓機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)壓降:在相同工作壓力下,空壓機(jī)主機(jī)后到出氣口前的氣路系統(tǒng)壓降越小,主機(jī)排氣壓力就越小,主機(jī)的軸功率就越小,機(jī)組比功率就越小,空壓機(jī)越節(jié)能;反之則耗能。

 

b) 空壓機(jī)后系統(tǒng)壓降:在相同工作壓力下,空壓系統(tǒng)(空壓機(jī)后的管路、凈化設(shè)備及輔件等)由于浪費(fèi)成品氣(管路泄露、凈化設(shè)備耗氣量大、不合理用氣等)或系統(tǒng)壓降大(管路壓降、凈化設(shè)備壓降、系統(tǒng)配置不合理等等)造成主機(jī)排氣壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其正常工作壓力而導(dǎo)致主機(jī)軸功率增大,機(jī)組比功率就增大,空壓機(jī)耗能;反之就節(jié)能。

 

當(dāng)空壓機(jī)工作一段時(shí)間后,由于空濾芯及油氣分離器芯隨著工作時(shí)間及環(huán)境影響,會(huì)增加阻損,從而造成主機(jī)工作壓力上升,到達(dá)維護(hù)保養(yǎng)要求前,主機(jī)軸功率也會(huì)增加。出于電動(dòng)機(jī)的安全考慮,必須要增加這部分余量,在電動(dòng)機(jī)部分會(huì)有詳細(xì)量化。

 

 

④主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的影響

在相同主機(jī)和工作壓力下,主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)增加或減少,軸功率就增加或減少?。ㄒ?jiàn)圖15)

 

 

例5,某品牌變頻螺桿空壓機(jī),可以進(jìn)行兩種壓力控制模式:

a. 在工作壓力不變的情況下,可以隨負(fù)荷變化通過(guò)改變主機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的;(見(jiàn)圖16左)。

 

b. 同時(shí)也可以在軸功率不變的情況下,隨工作壓力的改變通過(guò)改變主機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)增減排氣量,從而達(dá)到變頻空壓機(jī)利用最大化。這就是為什么這款空壓機(jī)有100Hz的變量(見(jiàn)圖16右)。

 

 

⑤主機(jī)的效率影響

不管什么主機(jī),每檔主機(jī)都會(huì)有其效率曲線(見(jiàn)圖17),當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低時(shí),主機(jī)因?yàn)樾孤对龃髮?dǎo)致機(jī)組比功率高(所以變頻空壓機(jī)的頻率都在20Hz以上,再低不但耗能,且可能打不出氣);當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)高時(shí),主機(jī)的機(jī)械摩擦增大導(dǎo)致機(jī)組比功率高(市場(chǎng)俗稱:小馬拉大車)。

 

 

由于變頻空壓機(jī)能效限定值的計(jì)算方法與工頻空壓機(jī)不一樣,因此利用好了主機(jī)的效率曲線,把在工頻空壓機(jī)不是1級(jí)能效的主機(jī)經(jīng)過(guò)調(diào)校后用在變頻空壓機(jī)上,取得1級(jí)能效的案例比比皆是。

 

 

因此,從GB19153-2019《容積式壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》可以看出,相同功率下,同樣是1級(jí)能效,工頻比功率值要求比變頻比功率值小。從空壓系統(tǒng)節(jié)能的角度來(lái)說(shuō),在滿載工況下,工頻機(jī)比變頻機(jī)節(jié)能。這與主機(jī)效率點(diǎn)選取有關(guān),在第三章《噴油螺桿空壓機(jī)能效限定值分析》中有分析。

 

⑥主機(jī)的型線影響

螺桿空壓機(jī)已經(jīng)有近百年的歷史,主機(jī)的設(shè)計(jì)主要是螺桿線型的演變。

 

 

線型設(shè)計(jì)要求:

a) 軸向氣密性和橫向氣密性高

b) 接觸線長(zhǎng)度盡量短

c) 面積利用系數(shù)大

d) 減少和避免漏氣三角形

e) 重量輕,剛性好

f) 良好的工藝性

其中,最重要的是型線的面積利用率:Cn=F/Dm,表1為幾種齒形的面積利用率比較:

 

 

其次為主機(jī)的加工工藝。

 

 

所以一款好的主機(jī),首先考慮的是安全和耐用,其次才是節(jié)能。撇開(kāi)了主機(jī)的安全和耐用而空談節(jié)能,賺的不如賠得多。

 

⑦壓縮比的影響

前面在進(jìn)氣壓力影響中提到“壓縮比”。在空壓機(jī)主機(jī)壓縮過(guò)程中不可能100%空氣都被壓縮,會(huì)有一定量的空氣泄露,壓縮比越高,泄露越嚴(yán)重;同時(shí)“壓縮比”越高,壓縮空氣的溫升也越高,當(dāng)空壓機(jī)從電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再轉(zhuǎn)換為空氣壓力勢(shì)能時(shí),空氣溫度變化越小,空壓機(jī)的主機(jī)軸功率越小,空壓機(jī)越節(jié)能。這也是兩級(jí)壓縮在大機(jī)型中比單級(jí)壓縮更容易達(dá)到1級(jí)能效的原因之一。

 

三、傳動(dòng)系統(tǒng)

 

空壓機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)指電機(jī)和主機(jī)連接部件,一般可分為直接傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)。

 

 

三種連接方式各有特點(diǎn),比較可見(jiàn)表2。

 

 

根據(jù)公式(3)可以知道,傳動(dòng)系統(tǒng)是電機(jī)軸功率傳遞到主機(jī)軸功率的橋梁,傳動(dòng)效率高低直接影響到機(jī)組功率。

 

四、電動(dòng)機(jī)軸功率

 

1.空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)

空壓機(jī)是將原動(dòng)(通常是電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體勢(shì)能(壓力表現(xiàn))的裝置,電動(dòng)機(jī)就是空壓機(jī)動(dòng)力的輸入點(diǎn)。

 

最常見(jiàn)的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)為三相異步電機(jī)和永磁(變頻)電機(jī)。

 

 

2.電動(dòng)機(jī)輸入功率

空壓機(jī)電機(jī)絕大多數(shù)都是三相電機(jī),其輸入功率計(jì)算公式為:

P= 3UIcosΦη——公式(9)

 

其中U為線電壓,I為相電流,cosΦ是電機(jī)功率因數(shù),η是電機(jī)效率。我們可以從電機(jī)銘牌上查詢。(見(jiàn)圖24,左圖為工頻電機(jī),右圖為永磁變頻電機(jī))

 

 

從公式(9)可以看出,電機(jī)輸入功率與電機(jī)效率及功率因數(shù)有密切關(guān)系。

 

①電機(jī)效率

電動(dòng)機(jī)由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,在能量轉(zhuǎn)換不可能沒(méi)有損失。這是很多因素作用的結(jié)果,例如電阻損失、通風(fēng)損失、磁化損失以及摩擦損失及發(fā)熱等。能量轉(zhuǎn)化率可以用電機(jī)效率η來(lái)表示。(見(jiàn)公式(9),P1為電機(jī)軸功率(通常電機(jī)銘牌標(biāo)注的額定功率),P為電機(jī)輸入功率)。

 

η=—  ——公式(10)

P = P1 /η——公式(11)

 

從公式(10)得出,電機(jī)軸功率P1不變的情況下,電機(jī)效率η越高,電機(jī)輸入功率P越低,空壓機(jī)越節(jié)能!國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》規(guī)定了電動(dòng)機(jī)能效等級(jí)分三個(gè)級(jí)別:1級(jí)、2級(jí)、3級(jí),分別對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IE4、IE3、IE2。

 

 

GB18613-2020《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》在2021年6月1號(hào)開(kāi)始執(zhí)行,把能效指標(biāo)進(jìn)一步提升(見(jiàn)圖26)。

 

 

目前,市場(chǎng)上大部分空壓機(jī)使用電機(jī)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2012《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》,三相異步電動(dòng)機(jī)一般為IE2(三級(jí)),永磁電機(jī)一般為IE4以上(一級(jí));各級(jí)電機(jī)效率η相差1~2%,額定功率越大,效率值相差越?。ㄒ?jiàn)圖27)。

 

 

在第3章《噴油螺桿空壓機(jī)能效限定值分析》中介紹了2020空壓機(jī)抽檢不合格率高達(dá)22.4%,不合格發(fā)現(xiàn)率僅次于三相異步電機(jī)23.3%,且不合格項(xiàng)目為:“機(jī)組輸入比功率和能效標(biāo)識(shí)”。

 

空壓機(jī)抽檢不合格率其實(shí)很大程度與電動(dòng)機(jī)的不合格率有關(guān)系,特別是工頻用三相異步電機(jī)。由于絕大部分空壓機(jī)采用的三相異步電機(jī)為IE2(三級(jí)),當(dāng)動(dòng)力輸入源頭就是不節(jié)能電機(jī),何來(lái)空壓機(jī)節(jié)能?

 

電機(jī)效率受到技術(shù)水平、制造成本、電壓及極數(shù)等因數(shù)影響,空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)選擇(特別是三相異步電機(jī))應(yīng)遵循以下原則:

 

a) 在相同額定功率下,電機(jī)能效等級(jí)越高,電機(jī)效率越高,空壓機(jī)越節(jié)能;(建議選用IE3以上)

 

b) 在相同額定功率下,電機(jī)極數(shù)越高,電機(jī)效率越高,空壓機(jī)越節(jié)能;(能用4極電機(jī)就不用2極電機(jī))

 

c) 在大功率電機(jī),相同額定功率下,電壓越高,電機(jī)效率越高,空壓機(jī)越節(jié)能;(250kW以上空壓機(jī),有條件選擇循序:10kV>6kV>380V)

 

d) 同一檔電機(jī),滿載比變載效率高(電機(jī)最佳效率是在100%負(fù)荷)(見(jiàn)圖28);

 

 

e) 變載運(yùn)行,永磁變頻電機(jī)是優(yōu)先;

 

f) 在滿足安全的條件下,電機(jī)防護(hù)等級(jí)越低越好。

 

例6, 75kW的電動(dòng)機(jī),一臺(tái)是IE2,一臺(tái)是IE4,其耗電量差距是多少?解答見(jiàn)圖29。

 

 

②電機(jī)功率因數(shù)

交流電路中,功率分三種功率:有功功率P、無(wú)功功率Q和視在功率S,功率因數(shù)cosΦ是有功功率P和視在功率S的比值,即cosΦ=P/S。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。

 

 

有功功率P(W):在電路中,電阻元件上所消耗的功率為有功功率,表示電源功率被利用的程度。

 

當(dāng)φ=0時(shí),直流電路,P=UI

當(dāng)φ≠0時(shí),交流電路,P= 3UIcosφ。

 

我們可以從電機(jī)銘牌上查詢功率因數(shù)。(見(jiàn)圖24,左圖為工頻電機(jī),右圖為永磁變頻電機(jī))。

 

異步電機(jī)的功率因數(shù)低,原因是它需要一部分功率來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng),以維持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這部分產(chǎn)生磁場(chǎng)的功率,不會(huì)被消耗,只存在與電機(jī)與電源之間,這就是無(wú)功功率。

 

永磁電機(jī)的磁場(chǎng)是永磁體產(chǎn)生的,不需要這個(gè)無(wú)功功率,所以只需要從電網(wǎng)中吸取有功功率對(duì)外做功即可,因此它的功率因數(shù)很高。

 

例7,以銘牌功率75千瓦的永磁電機(jī)和異步電機(jī)為例,比較他們的輸入電流,就知道為什么永磁電機(jī)效率異步電機(jī)效率高。見(jiàn)表3

 

 

在變頻空壓機(jī),異步電機(jī)在80%負(fù)載以下電機(jī)效率下滑嚴(yán)重,功率因數(shù)下滑更嚴(yán)重.永磁電機(jī)在20%~120%負(fù)載之間基本保持較高的效率和功率因數(shù)、在部分負(fù)載時(shí)永磁電機(jī)比異步電機(jī)具有很大的節(jié)能優(yōu)勢(shì),甚至節(jié)能超過(guò)50%。(見(jiàn)圖31,1為永磁電機(jī),2為異步電機(jī))。

 

五、空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)額定功率的選取

 

在例1中,主機(jī)軸功率為99.15kW,電機(jī)如何選擇呢?

1) 計(jì)算電機(jī)軸功率:

根據(jù)公式(3):P電機(jī)軸功率=99.15/0.98=101.17kW (η傳動(dòng)效率=98%齒輪傳動(dòng))

 

校核1:GB 18613-2012《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中選擇90kW/4極/IE4的效率為96.2%。

 

根據(jù)公式(2):P電機(jī)功率=101.17/0.962=105.17kW (不超過(guò)下一檔110kW)

 

校核2:GB 18613-2012《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中選擇90kW/2極/IE2的效率為94.1%。

 

根據(jù)公式(2):P電機(jī)功率=101.17/0.941=107.5kW (不超過(guò)下一檔110kW)

 

2) 計(jì)算電機(jī)服務(wù)系數(shù):

通??諌簷C(jī)的電動(dòng)機(jī)服務(wù)系數(shù)sf=1.15;考慮空濾芯和精分芯服務(wù)周期內(nèi)壓降影響(8%的軸功率)

 

在例1中電動(dòng)機(jī)的服務(wù)系數(shù)要求:sf=101.17 *1.08/90=1.21>1.15,意味著,要么增加電動(dòng)機(jī)的服務(wù)系數(shù)到1.25,要么重新修改主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(減少容積流量)。

 

例8:某品牌空壓機(jī)10.5m3/min/0.7MPa /55kW/2級(jí)能效/IE3電機(jī)/齒輪傳動(dòng)/sf=1.15。假設(shè)P電箱+P風(fēng)扇=0.5kW(見(jiàn)圖32)

P機(jī)組功率=10.5*6.4=67.2kW

P電機(jī)功率=67.2-0.5=66.7kW

P電機(jī)軸功率=66.7*0.946=63.03kW

P主機(jī)軸功率=63.03*0.98=61.77kW

sf=62.03/55=1.13

 

可見(jiàn),sf接近1.15,如果機(jī)器使用一段時(shí)間后,空壓機(jī)內(nèi)部壓降由于精分芯堵塞而增大時(shí),電機(jī)服務(wù)系數(shù)將不足了,會(huì)引起電機(jī)安全運(yùn)行。

 

 

例9,圖32,在2009版能效等級(jí)為2級(jí),查2019版能效等級(jí)變成3級(jí)(因?yàn)?級(jí)比功率值為6.2),如果想要改動(dòng)少,把電動(dòng)機(jī)換成IE5(96.3%)。

P主機(jī)軸功率=61.77kW

P電機(jī)軸功率=61.77/0.98=63.03kW

P電機(jī)功率=63.03/0.963=65.45kW

P機(jī)組功率=65.45+0.5=65.95kW

ε=65.95/10.5=6.28

 

仍然無(wú)法進(jìn)入2級(jí)能效,但已經(jīng)很接近了,可以看主機(jī)的效率曲線去修正容積流量,降低一點(diǎn)主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù),就有可能進(jìn)入新的二級(jí)能效。見(jiàn)圖33。

 

 

因此深入了解“軸功率對(duì)噴油螺桿空壓機(jī)節(jié)能影響”,不僅可以在空壓機(jī)制造過(guò)程中揚(yáng)長(zhǎng)避短,盡可能將空壓機(jī)機(jī)組比功率值降低,而且還可以在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。

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