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小心空压机电费黑洞
2021-6-11
来源:未知
点击数: 255          作者:未知
  • 在当前工业压缩空气系统中,能源浪费主要表现为泄漏偏大,空压机配置及运行仅以保压为目的,供气压力不合理、气枪


    喷嘴低效、设备用气存在浪费、现场工人用气节能意识淡薄等问题。但表现最为明显、问题最为严重的是压缩空气的泄


    漏。


    在泄漏问题上,国内工厂中的泄漏量通常占供气量的20%-40%,泄漏在现场广泛存在,主要产生在橡胶软管接头、三联


    件、快换接头、电磁转向阀、螺纹连接、气缸前端盖和其它各种元件等处,有时一个汽车焊接车间的泄漏点就有数万个。

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    一、常见泄漏点


    压缩空气的泄漏源主要是气动元器件在使用过程中因老化、受到外力而破损等形成的,如各种气动管道的裂纹、漏孔、管


    接头磨损、阀类元件密封损坏、气缸密封圈磨损等。但泄漏同样会产生于设备安装、操作维护、元件制造及设计过程中,


    如:材料选择,密封形式设计不合理;制造中的加工工序不标准,加工精度不达标;安装中装配不当,螺纹连接处没拧紧


    等,都会导致泄漏发生。


    此外,现场还存在内泄漏现象,比如,螺杆式空压机运行一段时间后,其排气量往往有所下降,主要就是由于内部转子之


    间,以及转子和内壁之间的间隙变大发生了气体内泄漏导致的;而气缸的活塞和内壁间的间隙也会由于磨损发生内泄。这


    些气体的内泄漏不易察觉,长期泄漏会产生巨大的损耗浪费。



    压缩空气的使用成本高,泄漏占比大,泄漏导致的损失往往超出大部分人的想象,例如:汽车点焊工位的一个焊渣在气管


    上导致的一个直径1mm的小孔,每年导致泄漏损失高达约3525kw·h。除了这样直接的能源浪费外,压缩空气泄漏使气动


    工具和执行元件的工作效率降低,影响工作的正常进行,间接导致更多的能量损失。例如:泄漏导致系统压力下降,影响


    喷嘴的喷吹力、气缸的执行力以及动作速度等。这时常用的补偿措施就是提高系统的供气压力,使空压机组容量不必要增


    加,消耗更多的电能,或使气动系统需要更频繁地工作,增加设备运行与维护成本。



    现场的泄漏多数不是与生俱来的,而是在使用过程中随着零部件的老化或破损而形成的。现场泄漏量的60%-70%是寿命泄


    漏,来自使用了5年以上的设备;10%-30%是源于使用1-4年的设备中;而在设备安装阶段,由于安装不当或产品允许泄


    漏等造成的泄漏,仅占全部泄漏的5%-10%。

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    二、泄漏检测


    (一)泄漏的定量检测


    对压缩空气泄漏问题的防治应以气动元件设计、部件生产、气动回路安装、设备调试、系统使用和维护等多个方面同时着


    手,但针对压缩空气系统现场的泄漏问题,主要是在系统使用过程中做好泄漏监测,及时发现并处理的工作。简言之,监


    测技术就是发现泄漏的手段,定量检测就是为了测量压缩空气系统、设备的泄漏量,判断泄漏是否超出容许的范围。


    泄漏的概念是相对的,事实上没有气动系统或单个气动元件是******“不泄漏”的。不同应用的气动回路工作压力不同,所


    能容忍的泄漏大小也不同。所以泄漏检测要先确定气动系统或元件测定时的压力,******允许泄漏量,然后采取适当的检测


    方法。而影响泄漏的因素主要包括泄漏的形状、大小,泄漏内侧与外侧的压差,压缩空气的温度和环境温度等。


    1.单个元件的泄漏量检测


    (1)气泡泄漏检测法


    当被测元件泄漏位置内外两侧存在压差时,若低压侧有显示用的液体,泄漏的气体便会在低压侧吹出气泡,既可以依此判


    断泄漏位置,也可以从气泡的大小和出现率判断泄漏量。在实际工作中,被测元件做好封堵工艺后接至气源,打开截止阀


    向其内部充气加压,使压力达到测试压力;将被测元件浸入显示用液体中,一段时间后,观察气泡溢出的情况。另外,可


    用集气容器放在泄漏位置收集气泡,以一段时间内的泄漏气体体积判断泄漏量。



    (2)气压检测法


    先向被检测元件内部充入压缩空气,再通过检测内部气体压力的变化来达到检测泄漏量的目的。气压检测法又可以分为绝


    对压力法和差压法。


    a.******压力法。


    该方法常用于测量压力容器的总漏率,其工作原理是向被检元件内充气,使压力达到一定值(工作压力值),将被检容器


    隔离,测量一定时间内元件内气压的下降值,以此计算出泄漏量。若测试压力过高,需使用大量程的压力表,因而测量精


    度受限。同时,因测量过程中温度的变化,会引起测量误差。


    b.差压法。



    其方法是设置一个基准物,用差压传感器连接基准元件和被检元件。测量时首先向被检元件和基准元件同时充入压缩空气


    达到相同的测试压力(工作压力),使差压传感器两侧气压平衡。再将基准元件和被测检元件与气源隔离,一段时间后,


    由于被检元件的气体泄漏,差压传感器两侧产生压力差,根据传感器的信号得出泄漏量。


    (3)氦质谱检测法


    该方法是用氦气做示漏的气体,充入被检元件内,并将被检元件置于真空容器中,若发生泄漏,氦元素便通过真空容器被


    质谱检漏仪检测到,通过测量氦元素量计算泄漏量。其方法精度较高,一般用于密封要求苛刻的场合。



    2.现场管路系统泄漏量检测


    在压缩空气系统的工作现场,常常需要判断系统的总泄漏量,而不是将每个疑似泄漏的元件或设备都拆下来检测,这就需


    要对管路系统进行整体或局部的测量。



    (1)流量监控法


    流量监控法是评估压缩空气系统泄漏量的最直接和最精确的方法,该方法可实时检测系统泄漏量,但事先需要在管路系统


    适当的位置布置流量计或流量传感器,操作不够灵活。


    直接通过流量计检测系统的流量来判断系统泄漏量,可以在系统正常运行时将流量传感器通过预先安装好的阀门插入到管



    道中。利用数据记录仪对泄漏量进行实时测试,也可以对系统正常生产时的系统负荷波动情况进行连续记录,进而得知系


    统的泄漏量,以及占空压机产气量的比例。


    对于带有加、卸载功能的空压机的系统,可以在系统停产期间运行一台空压机,通过记录空压机功率的方法来评估系统的


    泄漏量。


    (2)系统压力测试法


    这种方法是通过测量管路系统内压缩空气的压力变化来检测泄漏量。使用这种方法先要估算系统的总体积,包括所有的储


    气罐和系统管路的体积。测试在生产设备停止时进行,先启动空压机供气至现场管路,使压缩空气从各个泄漏点排出,当


    压力升高至测试初始压力并稳定后,停止空压机运行并开始计时,记录系统压力下降至一定测试终止压力值的时间,最终


    通过限定时间内压力的变化计算出现场管路的总泄漏量。

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    (3)基于基准流量的并联接入式检测法


    尽管测试流量是最直接和准确的泄漏量检测方法,但常用流量计都是串联式的,当需要串联接入到被测管路中时,安装拆


    卸工作量大,在工业现场难以被采用;而使用系统压力测试法的一个主要问题是,气动系统的总体积难以准确估计。采用


    基于基准流量的并联接入式检测方法即可避免这些问题,测试装置只需要并联接入到被测管道上,拆卸方便。


    其检测原理是,测量回路是由基准流量产生回路、压力及压力微分测量回路构成,基准流量产生回路的三个电磁换向阀分


    别控制着三个节流孔,它们的大小不同,在一定的压力下能分别产生不同的基准流量,其作用是匹配被测系统的实际泄漏


    量。压力及压力微分测量回路通过压力传感装置实时测量管路中的压力值,根据基准流量发生前后管路中的压力变化计算


    出实际泄漏量。其步骤首先是向被测设备管路充气至工作压力,停止供气,等待一段时间直到管路中温度恒定,然后关闭


    基准流量回路,测量设备管路中的压力差和泄漏时,最后打开基准流量回路,测量设备管路中的压力变化和泄漏时间来确


    定系统管路的泄漏量。


    这种方法现场操作简单、高效,检测仪器响应迅速,只要使用的压力传感器精度高,该方法的测量精度就高。不但可以测


    量管路系统整体泄漏量,也可以并联到局部管路上,对局部系统或单个设备进行泄漏量的检测。


    (二)泄漏点的定点检测


    用泄漏量检测法判断了压缩空气系统的泄漏后,接下来的任务就是要查找泄漏源,才能对泄漏点进行处理。


    1.传统方法


    (1)涂液法


    利用气泡泄漏法的原理,通过压差使涂刷的液体产生气泡来显示泄漏的位置,即将涂刷的液体(一般是肥皂水)涂刷在管


    路疑似泄漏的部位,观察有无气泡产生,从而判断泄漏位置。在涂刷显示液体时,要让液体慢慢流到被检部位,以防止液


    体本身产生气泡。对于法兰连接处,必须将法兰间的所有缝隙涂满显示液,以免漏检。


    (2)听声法


    在泄漏现场直接用耳朵辨别气体泄漏发出声音的位置,也可用木质的探棒等简单工具放在耳边和管路的外壁之间,监听声


    音来源。听声法可能是最简单最普遍的方法,但当现场的环境噪声干扰很大,泄漏源较多、室内环境较小或泄漏量比较小


    时都会使泄漏源可听声难以辨别,所以灵敏度很低。


    2.声发射泄漏检测法


    传统的泄漏定位方法虽然操作简单,但自动化程度低,效率低下,检测也不够准确,声发射泄漏检测定位是目前最为行之


    有效的方法。


    压缩空气在泄漏位置向外喷射时,与泄漏孔或裂纹摩擦形成声源,声源向外辐射形成声波。声发射泄漏检测便是根据这种


    连续的声波信号来判断泄漏的大小和泄漏源的位置。


    声发射泄漏检测的是高频的超声波,作为被检信号,超声波本质上与可听声没有区别,也是一种机械波,在传播介质中,


    泄漏点在某一瞬间所具有的压力与没有声波存在时该点的压力之差形成声差,超声波的声压在超声波传播的过程中会发生


    衰减现象。


    泄漏的声发射波频带范围分布随泄漏源大小、泄漏内外压差不同而不等,为避免环境中可听声的干扰,检测中利用声发射


    传感器接收这些泄漏超声波信号,并转换成电信号,电信号经过电路中的滤波,放大等处理,再转化成人能够看到或听到


    的信号,如信号显示灯或可听声。


    声发射传感器为压电传感器,利用超声波在压电材料中传播时的机械效应,产生感声电极化,将声波的振幅转化为相应比


    例的电压信号。传感信号与声压大小成正比,信号衰减与泄漏的声源距离有关,因此通过传感器检测到的信号大小便可以


    判断泄漏源的位置。声发射泄漏检测法就是利用上述基本特性,在检测中通过改变传感器的方法和信号处理方法来达到泄


    漏定位的目的。

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    声发射泄漏检测的方法有:


    (1)按不同类型传感器分类检查方法有接触式探头测量法和定向探头测量法。


    接触式探头测量法是将接触型传感器探头安装在容器壁上,当气体泄漏时会通过泄漏位置产生应力波,在管路或容器壁上



    以兰姆波的形式传播,而传感器接收到这种应力波,将其转换成可检测的电信号。


    定向探头测量法是使用空气耦合型超声波传感器直接在空气中检测超声波。虽然这种传感器相对于接触式传感器灵敏度偏



    低,但该方法更适合于压缩空气系统的泄漏检测,因为气动现场管路复杂,泄漏位置也多出现在不便于安装传感器的位



    置。

    (2)按不同的定位技术分类检查方法分为衰减定位法和时差定位法。


    衰减定位法只需要单个传感器,利用超声波声压衰减具有方向性的规律,用超声探头在距离泄漏源较远的地方扫查,调整


    探头方向直到寻找到信号的******值,则探头指向就是泄漏源位置。


    时差定位法要用两个以上的超声波传感器,可以较为准确地确定泄漏源的位置,常用的有幅度衰减法,互相关法等?;ハ?



    关法是通过波形分析和频谱分析,利用数学互相关的方法来确定泄漏源信号到达传感器陈列个传感器的时差,进而确定泄



    漏源的位置。


    (3)声发射泄漏检测法的特点。



    可远距离、非接触式进行检测??梢猿て?、连续、整体监测。其检测的对象是直接的泄漏源信号,而不是通过外部输入对


    泄漏进行扫查。


    三、泄漏的防治



    1.建立预防和治理的意识



    泄漏的存在并不可怕,关键在于建立对泄漏的正确认识,以及对气动系统定期检查和维护工作的具体实施。



    在工厂,完全堵死泄漏不现实,即使采取大规模的堵漏措施,半年后泄漏仍然会重新出现。所以,对企业而言,堵漏工作


    应该常态化,必须将其作为一项日常工作来实施,这样才能将泄漏动态地控制在最低水平。一般而言,将压缩空气管路泄


    漏量控制在系统总供气量10%以下作为必须达到的目标。


    对现场工作人员,应结合泄漏的损失加强其泄漏防治意识,进行基本的泄漏检测培训,杜绝由于防漏意识淡薄而产生的不


    必要能耗损失。



    2.泄漏控制技术


    对泄漏的控制应当从气动元件和设备的设计、制造、安装、运行及维护各方面开展,针对压缩空气系统工作现场,除了结


    合具体的泄漏定量检测和定位检测方法进行排查工作外,还要应用相应的泄漏控制技术。


    1)预防性泄漏检测和维修


    泄漏经常发生在接头盒连接部位,有时只需要拧紧管道连接部位就可以消除泄漏,有时则需要更换存在问题的部分,如联


    轴节、管道附件、管段、软管、接头盒疏水器等,所以减少系统泄漏的第二步就是建立预防性泄漏检测和维修机制。


    (2)应用节气设备


    通过应用节气设备降低压缩空气泄漏,例如:采用具有自动控制功能的节气型排水管,既可达到及时排除管道中冷凝水的



    目的,又可防止多余的压缩空气泄漏。


    (3)切断不必要的气源供应



    不再使用的用气设备仍然连接在供气管路上时潜在的泄漏源,应该立即与管路隔离开。另外,当用气设备停止运行时应及


    时切断该设备与气源供应的连接,这样可以******限度地降低用气设备内部的泄漏。


    (4)降低并稳定系统供气压力



    保证用气设备正常工作压力的同时,降低系统供应压力,因为作用在小孔的压力越低,通过该小孔泄漏的压缩空气流量就



    越小。


    3.各部门相互配合,定期开展工作


    (1)必须整个工厂一起参与现场管路的改善活动,以明确泄漏点的位置。



    (2)定期进行全面的泄漏检查,每周管路维护工作中进行漏气检查,白天车间休息的空间或下班后也可不定期地进行泄


    漏检测。



    (3)以科室、车间为单位,开展泄漏点检查和泄漏知识培训,定期进行现场防漏改善。


    (4)在节假日或长假期间,检查有无泄漏声音,管道、设备设置场所的墙壁有无变色。



    4.检漏经验



    (1)注意泄漏点的常见位置:软管(75%)、过滤器(15%)、阀门(10%)。



    (2)注意设备的内部泄漏、联结位置、阀门、电磁换向阀等处的少量泄漏。


    (3)发出声音的泄漏要立即处理。



    (4)用手遮挡时能感到的气流要引起注意。


    (5)无负荷状态下,空压机短时间发生加载运转时肯定有泄漏。


    (6)为减少维护开支,用肥皂水能检查到的泄漏有时可以忽略。


    (7)埋设的管道无法检查其是否泄漏,因此管道尽量不要埋设。


    (8)用气系统、设备不开机时,用一次侧的ON/OFF阀停止送气。

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