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国内空压机行业能效求精之路探究
日期:2015年09月10日 来源:上海long8国际(www.ccpue.com.cn)

 

  压缩机标准技术委员会在2009年制定了GB19153-2009,这确实是做了一件大大的好事,抓住了空压机节能这个要脉,为贯彻节能减排的国策助力了一把。随着GB19153-2009的发布,一场保3级能效,展示1级能效的活动风起云涌,国内外有远见的企业亦快速跟进……截止2015年7月20日已有66家制造商的1150项1级能效产品列在中国能效标识网上。

  压缩机产品的能效不仅体现了制造商的技术水平,而且也体现了制造商的技术生产管理综合水平。压缩机的能效和可靠性又决定了市场的走向和制造商的兴衰。

  空压机制造商在创1级能效方面可谓无所不用其极,一些有能力的制造商一再扩大其麾下的1级能效空压机规模;一些能力差一些的制造商,也想方设法搞几个规格的1级能效产品充数;实在达不到1级能效,搞几个2级能效的空压机产品也能装点一下门面;连2级能效也达不到的制造商,设法让自己的空压机3级能效,也能低价销得出去,如此这般。

  当人们感到规格较大一些的单级螺杆空压机达到1级能效很困难时,有人祭起了两级压缩的神器,在1级能效的博弈中取得先机。

  国内的空压机就在这种博弈中延续着、变化着、发展着。有些制造商原来感到达到2级能效都很困难,想方设法也能1级能效;有些原来达到1级能效的品牌,不知什么原因主要产品又沦落为2级能效产品。

  看来容积式空压机达到稳定1级能效也不是那么容易。

  尽管如此,还有一些压缩机精英硬是在单级螺杆空压机上达到1级能效。

  1、值得揣摩

  除了atlas.copco外,值得揣摩的当属凯撒压缩机“KAESER KOMPRESSOREN Group”。 凯撒压缩机在中国沉寂多年后,从2014年10月4日起在中国能效标识网上有包括大中小型27种空压机达到1级能效,令业内刮目相看。用在1973研制出的SIGMA型线单级螺杆空压机并不费力的达到1级能效。他们的做法不外乎“精”、“准”。

  1968年,54岁的卡尔·凯撒·朱尼奥尔,没有花钱买螺杆压缩机技术,自己在专利文献馆苦心钻研5年,终于在1973年搞出了自己的螺杆压缩机型线:老凯撒把他的心仪之作称之为SIGMA型线,这是世界第一个5:6齿高能效型线。作者揣摩之所以老凯撒把他的型线称之为SIGMA型线,意即该型线综合了前人型线的优点。他们的数据是气量增大10%,节能15%。并以此演化为公司的下一阶段的战略决策:发展螺杆压缩机。每一个凯撒螺杆压缩机的心脏都是一个新的节能型转子的转子副和壳体,新的螺杆式压缩机的制造开始于1973。在随后的几年中,凯撒公司发展成为领先的国际螺杆压缩机制造商。

  KAESER KOMPRESSOREN Group以他们的SIGMA型线为宝,在1998年推出的基于PC的空压机控制器也命名为SIGMA CONTROL,2001年推出整个空压机站的管理系统称之为SIGMA CONTR OL2.。

  凯撒压缩机的精品性质得益于德国先进的材料标准,材料特性和制造商对制造工艺的苛刻追求。使得他们的技术和材料在创造精品压缩机方面相得益彰,游刃有余。

  1985年,在青岛举办的巴伐利亚工业展览会上,凯撒公司展出了他们的的5m³/min,配道依茨柴油机的移动螺杆空压机和3m³/min固定机组。当时一些国内外的压缩机公司对他们的数据表示怀疑。

  老凯撒的儿子托马斯·凯撒1985负责国际贸易,老凯撒对他的儿子很严格,从青岛离开时,就给托马斯·凯撒留了3000美元。当时德国人觉得用马克换美元很吃亏,凌晨2:00到达潍坊鸢飞大酒店,舍不得花钱进房间,想在大厅的沙发上熬到天明,早上就到潍坊生建机械厂调试他们的配道依茨柴油机的5m³/min移动螺杆空压机。调试比想象的还要顺利。按照小凯撒的要求,我们准备了预备充电器。小凯撒往电瓶内加入附带的电瓶液后,电瓶电压逐步升起,15分钟就达正常数值,未用预备充电器就可起动。也就在当年,卡尔·凯撒让托马斯·凯撒担任公司总经理。

  2005年初,该公司在科堡遗址开创了一个新的产品开发中心,它提供了开发工程师的最佳工作条件。“我们的目标”,首席执行官托马斯在就职仪式上说,“是带来市场的更大数量的创新,以客户为导向的产品,速度快于规定的日期。”创新系统的关键组成部分是一个新的完全自动化的高存储库和一个新的配送中心,德国凯撒也有望实现零缺陷,提高交货的可靠性,由此实现更高的客户满意度。

  凯撒压缩机开辟了一条全新的节能制冷机称为secotec系列,德国最先进的冷冻式干燥机制造厂1994在基拉开业。

  凯撒最新的油冷却螺杆压缩机CSD 和 CSDX凭借其多功能和紧凑型设计,实现了高效的性能和能量效率,每种系列所包含的五个型号可实现的马达功率范围为45 kW- 90 kW,自由排气范围为8.3 - 16.1 m³/min,设计压力可达15bar。

  凯撒最新的螺杆压缩机CSD和CSDX系列的重大节能效果主要表现在以下四个方面:1、CSD和CSDX系列压缩机配备了安装高效最优流向马达的大型低转速的西格玛外形转子,结合附加的优化措施,如最小化内部压损和凯撒的能效设计;使其与之前的型号相比,功率系数减少了3 -6 %。2、 凯撒的螺杆压缩的转子通过IE3效率等级的驱动马达供给,实现了最高的性能和可靠性。3、凯撒高效的1:1直联设计消除了齿轮和V型皮带驱动系统带来的传输损失,而直接经由马达驱动转子。4. 最新的基于工业电脑发展的“Sigma Control 2”压缩机控制器确保了压缩机性能与实际空气需求之间的精确匹配,实现了额外的能量节约。

  凯撒最新的Sigma Control 2也提供了更多的优势:该先进的控制系统通过其多界面和创新的可插拔通讯模块, 使得操作变得更加灵活。 因此,建立与节能的主控制系统、电脑网络和/或远程诊断和监控系统,让凯撒的远程电话服务之间连接就变得更加容易。控制面板上的宽大显示使得站点系统之间的通讯变得更加简便,同时,SD卡插槽加速了数据的读取和更新过程。而且, 附加的RFID确保了维护的持续性,增加了安全性能, 大幅度地提高了服务质量。“Sigma Control2”同样也可监控相关的压缩机,冷干机和变频器。

  高效的冷却系统确保了较低温度的压缩气体排放,同时,每个冷凝物分离器都配备了自动的排水监测。使得超过95%的聚集冷凝水可从空气中进行分离。冷却器被安放在机器的后端, 宽大尺寸的进气口确保了冷却空气的进入面。该系统可避免冷却空气被预热, 从而达到了最优化冷却效果的作用。下游的压缩空气处理设备的有效性和可靠性也得到了相当大地提高。环保型设计同样也被应用在油过滤物质中,这些配件通常为非金属制品,并且能在使用后燃尽,而无需进一步处理。

  正如凯撒标准的系列一样,该系列也包含配有变频控制和内置冷干机的相应型号,满足最小空间需求下的压缩空气供给和干燥。与之前的型号相比,最新的型号更加高效,如,冷媒的使用量降低了50%,最新的干燥机设计适用于更高的环境温度,并能在最小的压损条件下可靠运行。而且,由于安装了独立地外壳,干燥机完全不会受到来自压缩机的热能影响。

  凯撒推出其西格玛控制压缩机控制器,内部开发的基于工业PC的控制系统,降低生命周期成本,进一步提高了系统正常运行时间——它已经融入了1998凯撒螺杆压缩机。

  西格玛控制成功推出后,凯撒公司进行计算机控制整个压缩空气站。创新的西格玛空气管理器压缩空气管理系统将现代工业计算机和互联网技术融合为第一次压缩空气系统,再次显着提高压缩空气系统的可靠性,效率和成本的透明度。

  通过这些措施,可实现热效率更高的目的,达到不仅主机节能系统更节能的效果。

  2、达到1级能效真那么不容易吗

  作者与国内一位在单螺杆空压机领域颇有建树的老板谈到1级能效空压机时,这位老板不经意地说:我们精雕细刻的话,达到1级能效并不难。既然“精雕细刻”就可以达到1级能效,那么为什么不精雕细刻呢?!为什么不通过电脑控制作业,实现广泛地“精雕细刻”呢?!实际上这是一个技术前沿课题,如果压缩机制造商在此方面能取得进展,将大幅度提升产品水平。

  企业做大是一种追求,做精何尝不是一种追求。空压机控制器追求动态的更加合理的排气压力、气量和频率的匹配,更加合理的排气温度,以降低能耗,提高可靠性。

  国内有些压缩机制造商拼命地扩大产能,而其生产的空压机却达不到1级能效,比1级能效的空压机多耗10%的电能。这些空压机投入使用的话,将给用户,最终给国家浪费10%的能源——这样的螺杆空压机是技术、环境和经济的倒退。

  我们不妨平心静气的思考一下,排除国籍的影响,那些单级压缩能达到1级能效而不费力,采用两级压缩能效必然会提升到超1级能效的产品和技术是否应该得到推广。超过2级能效起始值17%的超1级能效空压机,满负荷运行18个月所节省的电费就足以购置一台超豪华的超1级能效螺杆空压机。这一点人们真的是不相信?!是看不到,还是有其它难言之隐?!

  3、好的精制的压缩机不仅仅是型线高超,而是表现在各方面的精致

  好的精制的压缩机不仅仅是型线高超,而是表现在各方面的精致,客户找点毛病都不太容易。工业时代的先驱者毕生的追求就是对其发明创造和产品精益求精,以满足客户的愿望和需求。

  以下笔者举几个例子说明:

  ① 笔者帮别人修理过一些外资压缩机制造商和国内名气较响的制造商的螺杆空压机,多次发现铝制进气阀,最小压力阀等卡死的严重故障。按道理说,螺杆空压机的这些配套件设计制造应该很考究才对。这种情况主要是阀件材料失当,间隙失当所致。这些故障有些发生在运行中的空压机,但多发生在备用机启动时,对用户来说,这些故障足以使用户很难受。

  ② 德国有些螺杆压缩机的机体和端盖没有定位销,国内有些不解。

  比较有经验的修理商修理这种压缩机时,往往是在解体前,先钻成销钉孔,配定位销,然后才敢解体。

  有一次,一个大修商,在未配做定位销的情况下,分解了螺杆主机。在修理更换零件后,组装压缩机主机时,无从定位。作者帮助他们设计制作了专用工具,借助于此专用工具,主机得以很好复位。其实很多企业都很明白,螺杆压缩机的机体和端盖不用定位销,就能很好定位。他们的人员说他们有一套高效率的机电一体化组装设备保证组装的准确性。

  ③ 国内螺杆压缩机制造商生产过程控制的间隙比国外压缩机大不少,因而用同样的零件组装出来的国内压缩机能效低于国外压缩机。作者拆检过不同国外制造商的压缩机,分解前,都是先做性能测试,留下性能基准,然后才解体大修,大修后再做性能测试,看是否恢复原机规定性能。在拆检后复原时发现,必须把螺杆排气册间隙调到小于0.02mm,否则复测性能数据难以达到厂家规定的性能数据或分解前的性能数据。这时就需要特殊的装配方法,才能保证转子与端盖不会因间隙小而拉伤。实际上,国外高性能压缩机就是这么要求的,因为间隙大了,性能就下来了。

  4、智能控制和喷油

  压缩机的智能控制水平在日益提高,但与空调,汽车差距控制水平越来越大,本来应该做的很好的显示、控制项目却远不如人意。国外压缩机的智能控制水平远比国内水平高。

  一个原因可能是由于国内众多的压缩机修理人员不适应或无力检测高水平的智能控制;另一个原因是压缩机制造商缺乏这方面的人才,或不愿在此方面花费投资。

  1、螺杆空压机不显示气量是非常不合理的,空压机控制器应当显示瞬时气量和累计气量。电表也应显示实时电功率和累计耗电量,天然气输气管道的压缩机都有瞬时气量和累计气量显示。

  2、螺杆压缩机智能控制应该提供最合理的运行温度。

  3、绝大部分喷油螺杆空压机使用的是压力式自动喷油,这种结构简单实用,但是也有不少弊病,尤其是在开机时喷油量不能及时喷一定量的油,造成瞬时温度上升过快;进气调节工况,喷油量过大。两级压缩时有可能会造成高压油分的润滑油全部流入低压油分,二级排气温度升高。

  当螺杆压缩机采用变频容积式油泵后,实际是进入了较高级的状态。在采用主电机变频控制后,讲究的螺杆空压机已采用齿轮油泵供油,齿轮油泵电机与主电机频率相同。这种喷油方式并不多耗电,油泵只起一个限速作用,有的制造商称之为伺服油泵喷油。现在看来,这是一个方向,不仅不多耗电,而且安全,可靠,排气温度稳定,压缩机油寿命得到延长。此举不失为精益求精螺杆空压机推向中高端主流市场的利器。

  5、国外技术并非都好,注意伪技术防止上当受骗

  有些国外技术是假的,尤其是中国人在国外注册专做中国人的生意的华人公司;有些国外技术当时感觉不错,经不住历史的考验,副作用很大,人家早已不用了,可是国内还在畅销。这里举一个止痛药“布洛芬”的例子,上世纪70年代,我国的一个大型制药厂,最先开发出了止痛药“布洛芬”,其超群的止痛作用风靡一时,一批制药厂纷纷上马,生产各种布洛芬制剂。人们当时对其副作用很少考虑,其副作用表现在 ① 胃肠道反应较常见,如胃部疼痛或不适、胀气、恶心、呕吐、食欲减退、腹泻、便秘等,严重者可出现上消化道溃疡、出血及穿孔。② 过敏反应:过敏性皮炎、皮肤瘙痒、剥脱性皮炎、喉头水肿、支气管痉挛(过敏性)等。(3)眼:视力模糊、视网膜出血。④ 心血管系统:心律不齐、血压升高、心悸。⑤ 中枢神经系统:头晕、头痛、耳鸣、听力下降、精神紧张、精神抑郁、幻觉、嗜睡、四肢麻木等。⑥ 肝肾:肝损害、肾功能下降、间质性肾炎、肾病。⑦ 血液系统:鼻衄、粒细胞减少、血小板减少、溶血性贫血等。⑧ 其它:水潴留(体重增加快、尿量减少、面部水肿等)、口腔炎、多汗等。

  美国人在十几年前,已经警告人们:注意布洛芬对肾的副作用,长期服用布洛芬可能导致肾功能衰竭(与三聚氰胺差不多),肾是父母给与的,肾脏功能决定着人的生命。可是,就是现在,药房仍然在售布洛芬,有些人们仍在服用。细想一下,这是多么可怕的事情。尿中毒和肾功能衰竭是多么可怕的事情,除了透析就是换肾,现在肾源及其缺乏,过去有偷肾的,现在他们都不敢做了,以后尿中毒就更难了。全世界那么多的人开始都把布洛芬当做治疗关节类疾病和高效止痛药,没想到却换得一个肾功能损害。久服各类止痛片的人伴随的是骨质疏松症。除布洛芬外,各种激素大都有见效快的特点,但是其副作用也是可怕的。中国人肾病多,重要原因就是过量服用此类药物和注射剂。

  这里举布洛芬的例子,是提醒人们不要饮鸩止渴,要注意伪技术和技术的副作用。

  对于副作用有一个跟踪研究和鉴赏的问题。一项出自于真心的技术(不包括那些伪技术)在初期可能对其副作用在乎不多,应用规模可能不断放大,隐藏的副作用也在传播。美英在这方面比较老实,他们在不断地跟踪研究这些技术的副作用,并告诫人们。

  压缩机领域也存在一些伪技术,例如用电动机的服务系数做文章,配小电机,鼓吹在空压机上提高电机服务系数,配小电机的做法最早来源于一个著名的美国压缩机制造商的服务人员,令作者感到奇怪的是:这个美国压缩机制造商的空压机电机配备却是中规中矩,从不放大服务系数。后来,国内的有的空压机制造商竟视这种做法可依,如获至宝,堂而皇之的在各种媒体渲染、鼓吹。直到大多数人认为此做法不妥后才偷偷收敛。

  更有甚者是压缩机制造商与电机制造商合谋制作虚假铭牌;故意缩小空压机实际气量等等,坑害用户。制造商人要强,货亦要强,才是真强!人强货松,难免吹灯。

  结论

  1、中国的压缩机不能只考虑赚钱,只考虑假、大、空。应强调精益求精,精宜设计,精工制做;尤其是在政府日益清廉,招投标体系发生变化和压缩机日益将走出国门,就更需要精益求精,精细设计,精工制做的压缩机;

  2、好的精制的压缩机不仅仅是型线高超,而是表现在各方面的精致;

  3、注意伪技术,防止上当受骗;

  4、精致的压缩机产品会在压缩机舞台上久显光彩;设计水平低,质量差的压缩机产品虽然也赚了钱,但终会像过往烟云一样,消失无踪!

生产制造高压压缩机空压机空气压缩机,消防呼吸高压空气压缩机完全国产技术,打破国外产品垄断格局。


 

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