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?修車師傅的壓縮空氣節能事業

發布日期:2017-10-19 11:35:39 點擊次數:

來源:中國工控網??作者:馬工肖恩

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什么是壓縮空氣節能??

就從隔壁老王說起吧,別看他是修自行車的,卻是個壓縮空氣節能的專家!老王心靈手巧,愛琢磨新技術,頭腦靈活,善于管理。從在街角開修車攤的時候,王師傅就開始?“壓縮空氣節能事業了。

他天天跟壓縮空氣打交道,修車鋪就是節能公司,打氣筒就是活塞空氣壓縮機,騎自行車的就是客戶,自行車就是用氣終端,車胎里的就是壓縮空氣。打氣筒就是利用氣筒里面的皮碗來回運動,把取之不竭免費的空氣,壓縮成一定壓力的氣體,給自行車用。

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年輕時老王有力氣,所以每次緊握手柄,拉起壓下,幾個往復就把輪胎打的硬邦邦的(能源粗放運行),然后收錢完事。這時候老王就意識到氣就是錢?。。諝獠恢靛X,壓縮空氣很值錢)。

開始老王發現快節奏的打氣,會很累(能耗大),慢慢的打氣吧,也會很累(能耗也大,因為時間拉長了),而不緊不慢的打氣(空壓機最佳運行頻率),既能把車胎打足,花費的力氣也最少。(第一種節能方式,出氣與需求匹配時耗能最少,變頻什么的以后再講)

過了一段時間,老王發現打氣有些費勁,以前拉壓8次打足,現在需要10下。老王把打氣筒外殼(氣缸缸體)拆了一看哦,是活塞的皮碗磨損了(有漏氣點),氣從里面漏掉了(內部泄漏),白浪費了我20%的力氣!于是老王換了個皮碗,又可以8次打足了,這是最簡單的空壓機改造(第二種,提高空壓機效率的節能方式)。

打氣筒用了一年多,老王發現即便換了皮碗,還是得打10下才行。經過仔細檢查,發現是打氣筒的氣管(氣路)上有裂紋,貼近耳朵甚至還能聽到呲呲地漏氣(聲波查漏,超聲波的以后再講),老王補漏是內行,很輕松的就把漏點補上了,又可以8次打足了。(第三種,檢查和減少泄漏)

當然,有些自行車多少下也打不起來,這個簡單,就是自行車內胎壞了(終端設備),因此扎胎的補胎(補漏),氣嘴壞的更換成新型的氣嘴(換閥門)。(第四種,提供可靠的終端用氣設備)。

生意變好了,一個打氣筒不夠用了。小有盈利的老王決定再買一個打氣筒,而且是電動的,個頭大出氣量多(不同功率的空壓機)。經年累月,修車鋪有了很多打氣筒(不同品牌和年代的空壓機),于是打氣筒群(空壓機群)出現了。

下次講講空壓機群怎么控制來實現節能。

這次講講空壓機群是怎么集控的。

修車王師傅現在有七個電動打氣筒了,他在修車鋪一角蓋了個打氣筒專用房間(空壓機房)。所有打氣筒的出氣管都匯總到一個鐵罐里(壓縮空氣氣罐),然后通過一條粗的管子(總管),送到修車鋪的外面。老王在外面接了十二個小氣嘴給大家用(用氣管網)。這就是空壓機群的集中供氣。

每天上下班高峰期間,來打氣的人多,老王就把這七個大大小小的打氣筒陸續合上開關(所有空壓機滿負荷工作)。而低峰時期,只開三、四個打氣筒就夠了(個別空壓機工作,其它停止),這樣運行,既能滿足打氣的需求,耗電量也最小。(空壓機運行優化)。

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那什么是空壓機群的集控呢?

問題是這樣的,為了節省電費,這些打氣筒既要充足的供氣,還要盡量避免空轉,所以老王頻繁穿梭于修車鋪和打氣筒房,來及時的按動開關(分別控制)。老王累壞了,他想肯定有更好的辦法!。后來他把所有打氣筒的電源都扯根電線,把開關安裝在了修車鋪的小棚子里,他就坐在那里,看見打氣的人多了,就開啟一個開關,反之就關閉一個開關,這樣就省事多了(集中控制)。

可即便是這樣,老王也不滿足,因為他總得親眼盯著,總得親手操作,來開關這些電動打氣筒。

這時電腦派上了用場。他在外面的用氣總管上安裝了一個小儀器(壓力傳感器),可以知道管子里的氣壓是多少。然后用一根線把這個信息傳到電腦里,讓電腦做出判斷。通常用氣的人多了,管子里壓力就會降低,這時候電腦就發出指令,開啟一臺電動打氣筒,增加供氣。反之,用氣的人少了,壓力就會升高,電腦就關閉一個打氣筒(智能集中控制)。

電腦還可以做更多的事??偣艿臍鈮菏嵌嗌?,有幾臺打氣筒是開著的,電腦都知道,并且可以24小時的不知疲倦的工作,老王連睡覺也不用擔心掙錢了。(這實現了空壓機群的自動監測和集中控制)

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以上講了空壓機群的集中控制。這時市場發生了變化,來打氣的除了自行車,還有摩托車和汽車,甚至老王還要給隔壁的養魚池供氣。也就是說客戶需求多樣化了,有高壓空氣,有低壓空氣,有的需要氣量大,有的小。那下次就來講高低壓溢流這種節能方式。

這次講講高低壓溢流,是怎么運行的。

上次講到市場需求發生變化了,有的人要高壓空氣,有的要低壓空氣,而且用氣量也不一樣。比如汽車輪胎充氣需要相對少量的高壓空氣,而一個巨大的氣球就需要大量的低壓氣體。以上兩種都是間歇供氣。有的是持續供氣,比如老王給隔壁養魚池供氣,以增加水中的含氧量,這個就不能中斷。于是,老王就把他的電動打氣筒分成兩類,一類打的氣壓高,一類打的氣壓低。然后他又增加了一個氣罐,這樣就有了高壓氣罐和低壓氣罐,當然氣管也鋪設了兩路。(高低壓空氣管網)。

那為什么要在高壓和低壓空氣之間,增加一個溢流裝置呢?

問題是這樣的,當一些汽車輪胎和巨大氣球都要打氣的時候,高壓和低壓打氣筒都開始工作,很快就把兩個氣罐充滿了,并且開始供氣。汽車很快充滿開走了,高壓打氣筒雖然停止了,可是滿滿一罐子的高壓空氣就這么放著。而巨大氣球那邊才充了一點,低壓打氣筒雖然全負荷的開動,但進展也很緩慢。老王開始琢磨了,能不能把那罐高壓空氣派上用場呢?

于是,他在高壓管路和低壓管路中間,安裝了個閥門(溢流裝置閥)。等汽車開走幾輛后,不需要那么多高壓空氣的時候,他就把閥門打開一點,讓一部分高壓空氣進入到低壓管路中,給低壓空氣幫忙。當汽車全部都充氣完成后,他就把閥門開到最大,讓所有的高壓空氣,都溢流到低壓管網中,全力以赴的幫助低壓空氣。當然,如果這時候又來了汽車要充氣,那就得把閥門再關小一些,以滿足高壓空氣的需求。這樣沒有浪費,節省了氣,也就是省錢了(壓縮空氣節能)。

有時候甚至低壓打氣筒都壞了,而需要持續供氣的養魚池不能停氣,怎么辦?這時候溢流單元也起作用了,源源不斷的把高壓空氣,變成低壓空氣,給養魚池供氣。(提高系統可靠性)

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這樣,一個溢流閥,就實現了高低壓空氣之間的搭配工作,提高了可靠性和效率。當然老王不能天天盯著這個閥門,還不停的用手關大關小,所以他也引入了自動化控制。在高低壓管路上,都裝上了壓力傳感器,把手動閥門也換成了電動的。于是他把高壓和低壓空氣的數值,都輸入到一個小控制器里(PLC),讓這個控制器根據壓力大小自己去操作了。

這里面還有一個知識點,那就是優先保證高壓,還是優先保證低壓。還是從老王這里來講,如果來充氣的是公共汽車,必須準時準點,那就得盡快給它充氣,保證一定量的高壓空氣,那這個閥門就得根據高壓管路的壓力,進行調節,不能讓氣壓掉下來。這就是保高壓。

相反,如果養魚池的魚很珍貴,無論如何也不能停氣,那閥門的調節,就得根據低壓空氣的壓力來調,有時候就得讓汽車充氣等一等,慢一些充氣,而必須保證有足夠的壓縮空氣溢流到低壓這端來。這就是保低壓。

以上講了高低壓溢流,是起什么作用的,怎么運行的。老王的修車鋪越來越大了,氣管也越來越多了,難免有漏氣的地方。老王知道這些泄漏點其實就是漏錢的窟窿,但是面對復雜的管路,怎么能找到它們呢?下一次就講講老王發明的兩個實用的工具,檢漏掃描槍和泄漏檢測儀。

????上次講了高低壓溢流是怎么運行的。老王修車鋪的氣管越來越多,難免有漏氣的地方。精明的老王知道這些泄漏點其實就是漏錢的窟窿。這一天到底漏了多少氣?這些漏點在什么地方?老王發明了兩個實用的工具,來解決以上兩個問題。一個是泄漏檢測儀,另一個是檢漏掃描槍。

????先來說泄漏檢測儀。修車鋪里的電動打氣筒,氣罐和管路,組成了一個有壓力的空氣系統。這個系統難免有一些泄漏,那到底一小時能漏多少氣呢?如果給這個系統憋住,接個氣壓計,看看一個小時壓力降了多少,間接的就能推算出整個系統的泄漏量。但是如果這個系統很大,而且不能長時間憋著,那怎么測量呢?老王想了一個巧妙的方法,有點像立一根竹竿測量它影子的長度,然后推測山的高度一樣。

????老王做了幾個氣嘴,上面很精確的打了幾個不同直徑的小孔,把這些小孔當作管路上的泄漏點,然后精確的測量出這些小孔的泄漏量。老王把這些氣嘴通過閥門接入到修車鋪的大管路系統中,通過比較打開和關閉氣嘴時系統的壓力降,就可以推算出來整個修車鋪管網一段時間的泄漏量,從而推算出一天浪費了多少氣,多少錢。

????老王做了個金屬殼子,把這些氣嘴,閥門裝進去,又裝上電路板和顯示屏,再加上一些工業化的設計,就變成了一個泄漏檢測儀。老王不但用它給自己的修車鋪測泄漏量,還能給其他同行做檢測,檢測費也不低哦。

這些氣不能白白浪費掉,可是怎么找到這些泄漏點呢?在第一講說了聽聲音的方法,可是面對高高低低,交叉縱橫的壓縮空氣管網,怎么能快速而準確的找到這些大大小小的漏點呢?除了靠人的聽力,老王找到了一種更好的方法,就是靠超聲波來找泄漏點。

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????它的測量的原理是這樣的:當氣體從小孔中泄漏時,流出的氣體摩擦小孔會發出聲波,有些波段是人可以聽到的,比如嘶嘶的聲音。而有些波段是人聽不到的,只有超聲波探測器能更精確和全面的撲捉到這些聲波。老王把這個小探測儀裝到一個手持式的儀器中,再安裝上可以顯示聲波強弱的顯示燈。這樣對著管網上下左右的掃描,當探測器的方向越對準泄漏小孔時,顯示燈就會越亮,于是就知道這個方向上肯定有泄漏,再靠近找漏點就好找了。但是它有兩個缺點,一個是受修車鋪里叮叮咣咣這些環境噪聲影響較大。另一個是泄漏量太小了測不出來,比如用它來找車輪胎上的氣眼時,大的氣眼可以檢測出來,而小的就不行了,還得用水浸看氣泡的方法。

????這次講了老王發明的兩件利器:泄漏檢測儀和智能泄漏掃描槍。它們不但可以測量出整個管網泄露了多少氣體,還能夠找出具體的泄漏點。這些泄漏消除了,修車鋪的電動打氣筒減少了空耗,為老王省了不少錢。老王最近有個新業務,就是給玩具氣槍的高壓儲氣筒灌氣,它的特點是壓力很高,比修車鋪的最高壓還要高出一點,那能實現嗎?接著我們講講局部增壓的技術。


上面講了老王發明的兩件利器:泄漏檢測儀和智能泄漏掃描槍。它們可以測量出整個管網泄露量的大小,還能協助找到泄漏點。而提到修車鋪的新業務,也就是給玩具氣槍的高壓儲氣筒灌氣,是怎么回事呢?原來修車鋪打氣筒的最高壓力是7公斤,而氣槍儲氣罐需要10公斤壓力(假設),它比修車鋪的高壓還要高出一點。聰明的老王又想出了一個技術創新,最終接下這筆業務。

????這個技術創新,就是局部增壓技術,還是用修車鋪的打氣筒為例。一般的打氣筒有兩個氣孔(進氣孔和出氣孔),有一個密封皮碗(活塞),皮碗將筒體的一端密封成一個壓力腔(假設7公斤),另一端也就是手柄這邊形成另一個壓力腔(大氣壓)。老王的創新是這樣的:把兩根普通打氣筒的筒體頭尾相連起來,并將連桿焊接在一起。于是這兩個并聯打氣筒變成了有四個氣孔,兩個活塞,四個壓力腔的增壓打氣筒。這里不妨將這四個壓力腔稱作上部上腔,上部下腔和下部上腔和下部下腔。兩個進氣孔也接上7公斤壓力的氣體。這樣增壓打氣筒的硬件就具備了。

????以下就是用低壓氣產出高壓氣的奧妙之處:首先在上部上腔和下部上腔注入7公斤的低壓氣體,而上部下腔排空,這樣在兩個活塞的作用下,下部下腔的氣體被壓縮到了14公斤,通過打開的排氣口排出。接下來反向運行:在上部下腔和下部下腔注入7公斤的低壓氣體,而下部上腔排空,這樣在兩個活塞的作用下,上部上腔的氣體被壓縮到了14公斤,也通過排氣口排出。這樣周而復始的運行,就會從下部下腔和上部上腔中源源不斷的排出增壓了2倍的壓縮氣體來。當然因為皮碗和筒體的摩擦力,以及打氣筒的密封效果等因素的限制,這個增壓比是略低于2倍的,也就是低于14公斤的。

另外,還可以通過調節排氣孔什么時候打開,來獲得不同的增壓比。舉例來講,如果注入這個增壓打氣筒壓縮氣體的壓力是7公斤的,那在增壓到12公斤的時候,就打開排氣孔,那就獲得了12公斤高壓空氣。理論上講排出的氣體可以是7到14公斤之間的任意值。

????修車鋪里面的打氣筒雖然都是7公斤以下的配置,但是有了這件增壓利器,就可以輕松的升壓到10公斤,給高壓氣槍灌氣完全沒問題,老王的修車鋪的業務又就拓寬了!不過這個增壓打氣筒也有缺點,大家也許注意到了剛才所講的,它的上部下腔和下部上腔的低壓氣體,在工作中被排空了,這部分錢就白白浪費了。這是氣動增壓方法的局限性,因而它適合于用氣量比較小的場合。但總體上這個增壓打氣筒還是能給老王賺錢的!

????這次我們講了修車鋪用低壓氣體產出高壓氣體的方法之一,就是利用壓縮空氣本身作為動力,給原本有一定壓力的氣體,再次進行壓縮,從而獲得更高壓力的氣體。當然也有其他動力的增壓方法,這次就不講了。下次我們講講比較普遍的變頻節能,是怎么在修車鋪里展開應用的。




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