活塞式空压机能效分析

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能源和能耗已成为全球关注的焦点，世界上大多数国家都已把本国的能源和国民经济持续运转所产生的能耗量作为衡量经济运行好坏的-个重要指标。我国是-个能源贫国，也是-个能耗大国， 十二五”期间我国单位 GDP能耗要求降低 16%，降耗任务任重道远。

空气压缩机是国民经济的基础产业，它与国防、化工、医药、食品、石油、城建、交通及矿山开采业等行业都有密不可分的联系。据行业统计数据，空压机运行的年耗电量占国民经济总耗电量的7%t”。其耗电量的增长也和我国GDP增长同步，可见是-个大的能耗行业。因此，对空压收稿日期：2012-06-1850l 瓣 翘机节能降耗进行科学深入地分析和研究，将产生非常大的社会和经济效益，对国计民生有着极为重要的实际意义。

2 研究思路研究空压机节能降耗可从两大方面人手 ：(1)从设计制造的层面，通过科学合理的设计，以提高空压机的性能参数；通过先进的制造设备和高超的制造水平，以达到设计要求和提高空压机的品质； (2)从使用运行操作的层面，通过试验得出合理的工艺参数和运行参数；通过提高操作人员的操作水平，以合理配置工艺参数和运行参数。只有这样才能提高空压机的节能降耗效果。

本文是从使用运行操作的层面，以典型的活塞空压机 (W-1.6/5矿用微型空压机)为研究对2013年02期(总第238期)-节 能 分 析纛象，通过空压机检验检测系统，以实验研究为切入点，进行性能参数指标的变工况试验检测，根据对检测数据分析，选择出变工况试验的最佳优化区域。

3 试验情况本次通过调节 W-I.6/5型空压机的吸气阀升程、排气阀升程、余隙容积及转速等 4个参数来检测它们与容积流量、轴功率数据关系，并找出规律。具体检测数据如下：(1)吸气阀升程、容积流量、轴功率试验数据，见表 l，见图 1。

表 1吸气阀升程 容积流量 轴功率 序号(mm) (m3/min) (kw)1 1.O 1.431 l2.32 1.5 1.481 12.13 2.0 1.52 10.94 2.5 1.54 103I·81.61.41.21.0袖12：垂 ；：1.5 21 0 2.5 3.0 3.5吸气阀升程 (nlm(a)吸气阀升程与容积流量关系曲线图1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5吸气阀升程h(mm)(b)吸气阀升程与轴功率关系曲线图图 1由此可得出吸气阀升程在2.0～2.5 mm比较合理。

(2)排气阀升程、容积流量、轴功率试验数据，见表2，图2。

(3)余隙容积、容积流量、轴功率试验数据，见表 3，图3(余隙容积试验数据以活塞在气缸中运动时处于上行程时，其活塞端面与吸气阀之间的间距为研究参数)。

-2013年02期(总第238期)表 2吸气阀升程 容积流量 轴功率 序号(r/Lrn) (m3/min) (kW)1 1.5 1.372 l2.82 2.0 1.401 12.73 2.5 1.456 11.94 3.0 1.521 10.85 3.5 1.537 10.86 4.0 1.536 1081.81.61.41.21.012§耋 ：：1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5排气阀升程h(mm)(a)排气阀升程与容积流量关系曲线图1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5排气阀升程h(mm)(b)排气阀升程与轴功率关系曲线图图 2表 3余隙容积 容积流量 轴功率 序号(m ) (m3/min) (kW)1 3 1.246 12.12 2 1.378 l1.93 1.5 1.519 10.74 0.8 1.522 10.61.81.61.41.2嚣Lo12§。1；：0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6余隙容积h(mm)(a)余隙容积与容积流量关系曲线图0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6余隙容积h(mm)(b)余隙容积与轴功率的关系曲线图图 3謦 节能分 析合理由此可得出余隙容积保持在0.8-1.5 mm比较(4)转速、容积流量、轴功率试验数据，见表 4，图4。

由此可得出转速在970～1150 r/min比较合理表 4转速 容积流量 轴功率 序号(r/min) (mS/min) (kW)1 970 1.52 1O.12 1050 1.56 10.53 1100 1.57 10.74 1150 1.59 11.01.61.4嚣1.2-1重，8萋s6500 600 700 800 900 1000 1100 12O0转速(r/rain)(a)容积流量和转速关系曲线图500 600 700 800 900 lo00 l100 1200转速(r/rain)(b)比功率和转速关系曲线图图 4(注 ：1.1至 3项检测空气 压缩机 的转 速都设 定在1000r/min；2.以上数据的试验方法均采用现行国家标准GB/T3853-1998《容积式压缩机验收试验》，对应国际标准ISO1217-1996《容积式压缩机验收试验》，同时容积流量测量 饮合美 国机械工程 师协会(简称 ASME)标 准 ，即用ASME喷嘴测量流量，对应 GB/T15487-1995《容积式压缩机流量测量方法》。这是国内外测量空气压缩机最为有效的普遍方法和依据，即是国际通用的试验方法，并为我国空气压缩机全行业广为应用)。

4 结论(1)对于吸气阀，如弹簧力过大、吸气阀会提前关闭，导致吸气不足。而弹簧力过小则又会导致气阀延迟关闭，气缸内的气体向吸气腔倒流。

从本次检测研究情况分析，对于由 2O或T10加工而成的舌状阀，作为吸气阀片，其厚度为3.0-3.5 mm，端部最大行程为2.0 2.5 mm时，其综52 瓣合工作性能处于最佳状态。

(2)对于排气阀，如弹簧力过大、会导致排气阀提前关闭，在排气终了时，气缸压缩腔内气体压力增大，压缩气体未完全及时排出，至使压缩终了时余隙容积内的气体压力增大，压缩机容积流量下降，能耗上升；如排气阀弹簧力过小，将导致排气阀延迟关闭，至使气缸内活塞下行时，处于吸气状态时排气阀还未关闭，此时气缸处于相对真空状态，吸入气体产生串流，导致容积流量下降，能耗和温度上升。从本次检测研究情况分析，对于由2O或 T10加工而成的舌状阀，作为排气阀片，其厚度-般为4.5～5.0 mm，端部最大行程为3.0-4.0 mm时，其综合工作性能处于最佳状态。

从整个舌状阀系统而言，根据本次检测和相关理论计算，其对压缩机容积流量和能耗的影响可达到 7%左右。

(3)对于余隙容积大小的确定，如余隙容积太大其受压缩的空气不能有效排出，空压机的容积流量下降，能效损失浪费严重2，余隙容积太小则容易产生顶缸事故，根据检测结果，空压机活塞在其最大行程位置时，活塞顶部和吸气阀片的间距应在 0.8～1.5 mm为最佳。

(4)对本次试验样机而言，在排气压力恒定时，-般情况下空压机转速越高，其排气量越大，相对应能耗也越大，而能耗和排气量的比值 (即比功率)却减校从本次检测研究情况分析，对活塞式空压机最佳转速控制在 780～1 150 r/min时，是比较理想的状态。

综上所述，通过合理调节活塞式空压机的吸气阀升程、排气阀升程、余隙容积及转速等，可使每台机组的总能耗量下降10.9%左右。