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壓縮空氣泄漏損失及其對(duì)策

在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)工廠總耗電量10-20%，有些工廠甚至高達(dá)35%的壓縮空氣系統(tǒng)在我國(guó)將不可避免地會(huì)成為節(jié)能工作的對(duì)象。壓縮空氣系統(tǒng)由于其元器件價(jià)格低廉、系統(tǒng)構(gòu)成及維護(hù)容易等特點(diǎn)，從70年代開始在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，至今已形成全球年銷售額約110億美元的市場(chǎng)規(guī)模，在中國(guó)年銷售額達(dá)到55億人民幣。但是，在日益高漲、能源問(wèn)題突出的今天，壓縮空氣系統(tǒng)使用中浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題也引起了人們的關(guān)注，壓縮空氣系統(tǒng)的節(jié)能在我國(guó)正成為一個(gè)重要而迫切的課題。

如圖一、圖二所示，壓縮空氣系統(tǒng)能耗的96%為工業(yè)壓縮機(jī)的耗電，我國(guó)工業(yè)壓縮機(jī)的耗電量2006年1800億度，2007年高達(dá)2000億度，約占全國(guó)總耗電量的6%。而當(dāng)前GDP約為我國(guó)1.2倍的日本的工業(yè)壓縮機(jī)耗電量?jī)H為400億度。這說(shuō)明我們?cè)谡{(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還需大力提高壓縮空氣系統(tǒng)的能源利用效率。

m- v圖1 壓縮空氣系統(tǒng)中的能耗

二、壓縮空氣系統(tǒng)使用中的泄漏問(wèn)題

在當(dāng)前我國(guó)企業(yè)的壓縮空氣系統(tǒng)中，能源浪費(fèi)主要表現(xiàn)為泄漏偏大、壓縮機(jī)配置及運(yùn)行僅以保壓為目的、供給壓力不合理、噴嘴低效、設(shè)備用氣存在浪費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)工人用氣成本意識(shí)

淡薄等等問(wèn)題。但表現(xiàn)為明顯、問(wèn)題為嚴(yán)重的是壓縮空氣泄漏。

在泄漏問(wèn)題上，我國(guó)工廠中的泄漏量通常占供氣量的20-40%，而管理不善的工廠甚至可能高達(dá)！圖1為一家非常具有代表性的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的用氣分布圖，其中泄漏量占比達(dá)到29%。

圖1 一家機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的用氣分布圖

泄漏在現(xiàn)場(chǎng)廣泛存在，有時(shí)一個(gè)汽車焊裝車間的泄漏點(diǎn)就有數(shù)萬(wàn)個(gè)。通過(guò)對(duì)這些泄漏點(diǎn)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)泄漏主要產(chǎn)生在橡膠軟管接頭、三聯(lián)件、快換接頭、電磁閥、螺紋連接、氣缸前端蓋等處，其現(xiàn)場(chǎng)照片如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)泄漏點(diǎn)照片泄漏不是與生俱來(lái)的，而是在使用過(guò)程中隨著零部件的老化或破損而形成。如圖3所示，現(xiàn)場(chǎng)泄漏量的60-70%是壽命泄漏，來(lái)自使用了5年以上的設(shè)備；10-30%是在使用了1-4年的設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的；而在設(shè)備安裝階段由于安裝不當(dāng)或產(chǎn)品允許泄漏等造成的泄漏僅占全部泄漏的5-10%。% q! q/ o/ x8 A9 o# O

圖3 泄漏的分類

泄漏不是與生俱來(lái)的，而是在使用過(guò)程中隨著零部件的老化或破損而形成。如圖3所示，現(xiàn)場(chǎng)泄漏量的60-70%是壽命泄漏，來(lái)自使用了5年以上的設(shè)備；10-30%是在使用了1-4年的設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的；而在設(shè)備安裝階段由于安裝不當(dāng)或產(chǎn)品允許泄漏等造成的泄漏僅占全部泄漏的5-10%。% q! q/ o/ x8 A9 o# O

圖3 泄漏的分類

由此可見(jiàn)，泄漏的存在并不可怕，需要的是我們對(duì)泄漏的正確認(rèn)識(shí)，以及由此所需采取的對(duì)設(shè)備的定期點(diǎn)檢和維護(hù)。在工廠，完全堵死泄漏不現(xiàn)實(shí)，即使采取大規(guī)模的堵漏運(yùn)動(dòng)，半年后泄漏仍會(huì)重新出現(xiàn)。所以，對(duì)企業(yè)而言，堵漏工作應(yīng)該常態(tài)化，必須將其作為一項(xiàng)日常工作來(lái)實(shí)施，這樣才能將泄漏動(dòng)態(tài)地控制在水平。

三、泄漏損失及堵漏的經(jīng)濟(jì)效益

1）壓縮空氣的成本

壓縮空氣盡管來(lái)自于大氣，不是資源性氣體，但并非免費(fèi)使用。為制造壓縮空氣，工業(yè)壓縮機(jī)需要消耗大量的電力。同時(shí)，企業(yè)還需負(fù)擔(dān)工業(yè)壓縮機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用以及潤(rùn)滑油費(fèi)用等。壓縮空氣的成本構(gòu)成如圖4所示，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每立方米壓縮空氣成本約為0.1元。

圖4 壓縮空氣的成本構(gòu)成

與煤氣等資源性氣體相比，0.1元/立方米的價(jià)格很低廉，但工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣的使用無(wú)所不在，用量巨大，一般企業(yè)在壓縮空氣上的成本每年也高達(dá)數(shù)百萬(wàn)到數(shù)千萬(wàn)元。如表1所示，某典型紡織企業(yè)一年壓縮機(jī)用電高達(dá)1,415萬(wàn)元，由于行業(yè)利潤(rùn)低，該用電電費(fèi)竟接近企業(yè)全年的利潤(rùn)總和。

表1 各行業(yè)典型企業(yè)的壓縮機(jī)用電量

行業(yè)典型企業(yè)	壓縮機(jī)裝機(jī)臺(tái)數(shù)	平均運(yùn)行功率	壓縮機(jī)全年耗電	折合電費(fèi)
某紡織企業(yè)	9	2,090 kW	2,021 萬(wàn)度	1,415 萬(wàn)元
某橡膠企業(yè)	8	3,075 kW	2,277萬(wàn)度	1,480萬(wàn)元
某汽車企業(yè)	3	750 kW	530萬(wàn)度	371萬(wàn)元
某機(jī)加企業(yè)	3	724 kW	680萬(wàn)度	612萬(wàn)元
某冶金行業(yè)	7	8,260 kW	6,200萬(wàn)度	1,860萬(wàn)元

2）泄漏的能耗損失

盡管泄漏占比大、壓縮空氣使用成本高，但現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)壓縮空氣成本沒(méi)有意識(shí)或遠(yuǎn)遠(yuǎn)低

估了泄漏造成的損失，這導(dǎo)致了當(dāng)前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)泄漏的廣泛存在。

泄漏所造成的損失超出了大多數(shù)人的預(yù)想。比如，如圖5所示，汽車點(diǎn)焊工位的一個(gè)焊渣在氣管上導(dǎo)致的一個(gè)直徑1mm的小孔每年導(dǎo)致的損失高達(dá)約3,525度電，幾乎相當(dāng)于兩個(gè)三口之家的全年家庭用電。

圖5 直徑1mm的小孔的泄漏損失

泄漏孔徑	泄漏量 (0.7MPa壓力下)	折算成壓縮機(jī) 年耗電量(24h×360day)
0.5mm	17l/min(ANR)	881KWH
1mm	68l/min(ANR)	3525KWH
2mm	272l/min(ANR)	14100KWH
4mm	1088l/min(ANR)	56402KWH

泄漏孔徑	泄漏量(0.7MPa壓力下)	折算成壓縮機(jī)年耗電量(24h×360day)
0.5 mm	17 l/min (ANR)	881 kWh
1 mm	68 l/min (ANR)	3,525 kWh
2 mm	272 l/min (ANR)	14,100 kWh
4 mm	1088 l/min (ANR)	56,402 kWh

3）堵漏的經(jīng)濟(jì)效益

如前所述，泄漏主要發(fā)生在橡膠軟管接頭、三聯(lián)件、快換接頭、電磁閥、螺紋連接、氣缸前端蓋等處。更換接頭、清洗三聯(lián)件中過(guò)濾器的自動(dòng)排水閥、更換電磁閥等所需要的投資都不大，投資回收期往往只需幾周到數(shù)月。0 e/ [! b$ [5 ^: p’ t. \( Q2 g- t. i

-------------查漏---------------

泄漏量:78.6L/min

壓力：0.724MPA

耗*電:0.472KW

損失:3，398度/年

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