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螺杆空压机节能与可靠性矛盾分析

2017-08-02 tag标签:

1、螺杆机转速越高越节能,但是可靠性随转速升高而降低

机头的内泄漏是影响螺杆机耗能的最关键因素,一台特定的螺杆机泵头在一定排气压力下泄漏量是常数,提高转速可以改善相对泄漏量,提高效率。例如,泄漏常量0.5m3/min的机头,在3000转每分钟下打3m3/min,相对泄漏量是0.5/3=0.17,即17%;在6000转每分钟下打6m3/min,相对泄漏量是0.5/6=0.083,即8.3%;也就是说在较高转速下相对泄漏量显著减小,所以能效明显提高。

高转速下,轴承和轴封磨损加剧;润滑油的冷却效果降低,机头内温远高于排气温度,润滑油加速老化,润滑性能降低。

用户对空压机的核心诉求是安全性和可靠性,牺牲可靠性换取节能是本末倒置,得不偿失。

2、机头间隙越小越节能,但是过小的间隙对污物敏感转子和轴承容易拉伤和卡死

机头间隙小自然内泄漏就少,减小间隙是提高机头能效的有效措施,但是螺杆机的润滑油非常脏。有进气带进系统的尘埃,有冷凝水造成的润滑油乳化物,有金属零件锈蚀在系统内生产的氧化物。由于螺杆机油过滤器精度一般大于15微米,所以大量污物伴随润滑油循环,当泵头内部间隙过小时,污物极易聚集,拉伤和卡死轴承及转子。

3、螺杆机排气温度越低越节能,但是温度低造成零部件生锈加剧磨损、堵塞节流孔和阀门

当螺杆机排气温度80度,环境温度30度,油分罐内壁温度会低于60度,压缩空气中的水分会在油分罐内壁和油分罐盖板内壁形成露水,水分伴随润滑油循环。停机后,水分从油中析出,沉在润滑油下方,造成存油的各部位被水浸泡,加剧零部件生锈。

4、节流孔越小越节能,但是节流孔缩小更容易被堵塞导致机器耗油量增大,排气含油量增大

油分芯滤除的润滑油必须返回系统,这部分润滑油被油分罐盖板的生锈形成的氧化物、油分芯的纤维和胶结剂脱落物污染,当回油节流孔过小时,极易被堵塞,必需停机疏通。如果不及时疏通,机器耗油量和排气含油量加大,甚至造成机头缺油,引起高温、过度磨损甚至抱死。加大节流孔机器的可靠性显著提高,但是流量减少,比功率恶化。

5、两级压缩节能,但是关键零部件数量翻倍导致可靠性大幅下降

两级压缩螺杆机节能主要取决于级间冷却,但在冷却过程中水分从空气中析出,含液态水的压缩空气和润滑油进入二级泵头,导致二级泵头的润滑较差,锈蚀倾向加大,磨损加剧。两级压缩的螺杆机二级泵头是薄弱环节,是故障高发点。

此外,两级压缩的螺杆机泵头运转零部件数量是单级压缩的2.3倍,零部件越多故障率越高。

6、变频压缩机其实不节能,但是降低了螺杆空压机的可靠性

变频器自身消耗输入功率的5%,机头和电机偏离设计转速,效率降低5%左右,电机反复加速和减速(制动)耗电显著大于恒速运转,折算到每一立方压缩空气的耗电量和生产成本,明显大于工频螺杆机。

反复加减速导致转子和轴承遭受交变冲击性负荷,如果转子是铸铁材料制造,易造成材料的疲劳破坏。

此外,轴电流提高了电机轴承温度,易造成润滑脂流失,导致电机轴承磨损。

变频器是个复杂的电器组件,还易受到供电品质和外界电磁干扰,所以变频器自身就存在严重的可靠性问题。

7、高能效螺杆机的节能效果很短暂

高能效螺杆机往往是通过减小泵头间隙和提高泵头转速来实现的。任何螺杆机的能效评价都是在实验室或新机状态下做出的。一般200~3000小时运转后,轴承磨损,间隙增大和三滤阻力增大都造成螺杆机节能水平下降。越是能效等级高的螺杆机,节能水平下降越快。螺杆机在常态下,能保持三级能效就很不错了。做合同能源管理项目时一定要充分考虑能效下降的情况,通过大大缩短三滤和润滑油更换周期,定期调整泵头间隙来延缓能效水平的衰退。

8、警惕提升螺杆机能效等级的不正当手段

a.检测过程中刻意缩小节流孔通径;

b.检测过程中不装空滤芯;

c.检测过程中刻意降低排气温度;

d.检测过程中用蓄电池为风扇和控制系统供电;

e.检测过程中用蓄冷材料降低泵头进气温度;

f.特意为应对检测减小泵头间隙;

g.特意为应对检测采用高效电动机或工频永磁电机;

h.特意为应对检测采用特种润滑油;

i.特意为应对检测采用特制油分芯;

j.特意为应对检测采用液压马达驱动风扇。


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