答:日本螺杆空气压缩机的节能技术与企业的节能活动经过多年的发展,已取得了相当大的成功。从某种程度而言,日本的螺杆空气压缩机节能技术的发展代表了当今世界空气压缩机技术的发展方向。实际作为工厂电力消耗的主要来源之一的空气压缩机,其节能特性已受到了越来越多的客户的关注。因此,空气压缩机的节能经验值得借鉴。
1.变频机型的兴起日本传统喷油螺杆空气压缩机的常见控制模式有进气节流法、御压法和电动机自动起停法。空气压缩机厂家按3种控制模式的结合形成各自的产品系列。例如日立公司的OSP系列中的S型与M型空气压缩机,表1-5所示的神钢HM系列中的S型(普通型)与I型(电脑型)空气压缩机。空气压缩机在运行当中,电脑根据实际空气使用情况自动选择合适的控制模式,从而有效地降低能耗。
变频器的出现,引发了空气压缩机节能新的革命。变频空气压缩机(V系列)依据使用气量实际情况,通过变频器调整电动机的转速,“按需提供”实际所需的空气量,同时可以保持压缩空气的恒定压力。
从图1-8所示的空气使用量轴功率消耗的关系曲线中可以看到,不管是微电脑逻辑控制下的EL式还是EC式,在满负载以外的情况下也还是产生不少的能量损失。而变频空气压缩机的卸载特性非常接近理想曲线(理想的空气使用量-轴功率消耗的关系曲线为从0到对角100%的直线)。假设在平均使用空气量40%~60%的场合,与普通的进气节流式相比,变频空气压缩机节能效果可达30%~40%。神钢K0BELI0N系列、日立OSP的V系列以及三井的ZV系列都属于变频类空气压缩机。
在无油螺杆空气压缩机方面,由于变频控制方式优异的节能特性,越来越多的日本无油螺杆空气压缩机也在普通的ON/OF℉控制方式的基础上推出变频控制系列,如自立DSP的V系列、神纲ALE的V系列等。
另外,变频空气压缩机中的变频风扇的应用,一方面可以根据排气温度控制风扇转速,诚少不必要的电力损失;另一方面可以保持空气压缩机内部温度的稳定性,提高机器的耐久性。
2.彻底排除机械能耗,转子与电动机同轴式结构的出现作为压缩机的基本结构部件,增速装置、轴封、流量控制阀都是不可缺少的元件。传统的空气压缩机有传动带传动与齿轮传动两种方式。这两种机械传动方式由于存在传递效率上的损失,所以它们同时也是空气压缩机能量损失的源头之一。日本最新推出的空气压缩机采用了转子与电动机同轴式结构,彻底排除了机械传动方式产生的能量损失因素,不仅可以实现增风量运行,而且全范围都可以进行转速控制。以往的压缩机开发一般以主机的高性能化、或者电动机的高效率化为中心,如采用永久磁石同步电动机,发热少,电动机的效率更高,而且更加小型、轻量化。
但是,为了更进一步提高效率,日本对压缩机结构进行了创新开发和改进。如图1-9所示,最新系列空气压缩机的最大特征是:机器中不用增速机构,而采用了转子与高速电动机同轴式结构。结构紧凑、轻量化的永久磁石同步电动机不仅满足了高速运转的要求,而且也解决了转子轴刚性的问题。由于这种转子与电动机同轴式结构以及完全封闭的耐油性PM高速电动机的采用,机械式油封不再需要,因此自然地也不存在机械式油封带来的机械损失。综上所述,因为在电动机与转子之间没有了能源传递效率上的损失,所以可以说这是节省能耗的一种最有效的方法。与以往的空气压缩机相比,这种新型系列在节能方面得到了很大的提高,满负载时提高了5.2%,在部分负载特性中最大可提高32%。