Российский производитель стабилизаторов напряжения | Москва
+7 (495) 363-52-21
телефон № 1
+7 (495) 724-31-17
телефон № 2
Время работы
Пн - Сб 8:00 - 19:00
Филиал СПб
ООО «Норма М»
» » ​Экономьте энергию, перерабатывая воздух

​Экономьте энергию, перерабатывая воздух

​Экономьте энергию, перерабатывая воздух Уникальность данного текста 100.00%
Клапаны Nexmatix спроектированы как запасные замены для клапанов, соответствующих ISO 15407 и 5599. Они также имеют цветовую кодировку, позволяющую легко определять конфигурацию золотника на расстоянии. Каждый клапан также содержит QR-код, так что смартфон можно использовать для получения подробной информации о любом отдельном клапане.

Хотя пневматическая технология обеспечивает чистое, мощное и недорогое средство для автоматизации производства, затраты на сжатый воздух, связанные с пневматическими системами, общеизвестно высоки - на их долю часто приходится до 30% или более затрат на электроэнергию на предприятии. Только в США было подсчитано, что энергия, используемая для сжатия воздуха, превышает полквадриллиона БТЕ в год.

Компания Nexmatix LLC разработала инновационную технологию регулирующих клапанов, которая обеспечивает замену стандартного распределительного клапана в режиме «включай и работай». Как правило, это позволяет сэкономить 25% затрат на сжатый воздух без ущерба для функционирования системы. Цель этой статьи - проиллюстрировать экономию средств, обеспечиваемую технологией Nexmatix в типичном приложении с пневматическим приводом.

Стоимость сжатого воздуха

Одним из основных факторов, влияющих на высокую стоимость сжатого воздуха, является относительная низкая эффективность систем сжатого воздуха, которые обычно характеризуются эффективностью от входной электрической мощности до выходной мощности сжатого воздуха от 10% до 14%. Природа этой неэффективности не всегда хорошо понятна, и как таковые авторы используют этот раздел, чтобы получить и объяснить затраты на электроэнергию, связанные с работой системы сжатого воздуха.

При оценке затрат, связанных с пневматической системой или компонентом, наиболее удобно рассчитывать затраты в зависимости от расхода воздуха на выходе компрессора. Соотношение между электрической потребляемой мощностью компрессора и пневматической мощностью на выходе компрессора:

Po = ηm × ηc × Pi (1)
где:
Po - выходная мощность (доступная пневматическая мощность);
Pi - мощность в (электрическая мощность, подаваемая на компрессор);
ηm - КПД двигателя от потребляемой электрической мощности до мощности вращения вала
выход (обычно от 85% до 95%); а также
ηc - КПД компрессора от мощности, потребляемой вращающимся механическим валом, до мощности воздуха на выходе постоянного давления (обычно от 10% до 18% для компрессоров с принудительным рабочим объемом).

Доступная пневматическая мощность предполагает, что пневматический компонент, использующий эту мощность, не будет отводить тепло при работе со сжатым воздухом. В качестве альтернативы указывается, что температура сжатого воздуха, когда используется пневматический компонент, не является значительно выше, чем температура окружающей среды системы. Другими словами, после сжатия воздух выполняет работу так же, как и гидравлический компонент. Это согласуется с тем, как пневматические компоненты выполняют работу в среде автоматизации. Учитывая это предположение, мощность, которую можно использовать от постоянного давления и объемного расхода, равна:

Po = (po - pi) Qo (2)
где:
po - абсолютное давление на выходе из компрессора;
pi - абсолютное давление на входе в компрессор; а также
Qo - объемный расход на выходе из компрессора.
Определяя давление на выходе, pg, как (po - pi), уравнение 2 также можно записать как:
dWo / dt = pg × dvo / dt (3)

где:

Wo - результат работы;
vo - громкость звука; а также
время пришло
Предполагая, что установившиеся условия, обе стороны уравнения 3 могут быть интегрированы для получения:
Wo = pg × vo (4)
Аналогично, обе стороны уравнения 1 могут быть интегрированы для обеспечения взаимосвязи между входной энергией и выходной работой:
Wo = ηm × ηc × Ei (5)
где:
Ei - это входная энергия.
Объединение уравнений 4 и 5 и решение для входной энергии приводит к:
Ei = pg × po / ηm × ηc (6)
Следующие отношения используются для представления затрат на анализ:
C = α × Ei / (1– β) (7)

где:

С - стоимость эксплуатации компрессорной системы, $;
α - стоимость электроэнергии, $ / Дж); а также
β - безразмерный фактор стоимости эксплуатации компрессорной системы (обычно от 0,2 до 0,3).
Коэффициент затрат β зависит от конкретной площадки и обычно включает в себя техническое обслуживание, амортизацию капитала, затраты на охлаждение водой и другие накладные расходы, связанные с системой.
Подставляя уравнение 7 в уравнение. 6 и решение по себестоимости:
Co = α × pg × vo / [ηm × ηc (1– β)] (8)

или в качестве стоимости, определенной для объема:

ÄŒo = α × pg / [ηm × ηc (1– β)] (9)
где ÄŒo - стоимость за объем сжатого воздуха в его сжатом (выходном) состоянии.
Коэффициент преобразования применяется, чтобы поместить это уравнение стоимости в более часто используемые единицы:
ÄŒo = 0,0543 × α × pg / [ηm × ηc (1– β)] (10)

где:

ÄŒo находится в $ / MCF (1 Mft3 = 1000 фут3);
α выражена в $ / кВт-час; а также
pg - манометрическое давление, фунт / кв.дюйм

Этот расчет стоимости воздуха в сжатом состоянии является критическим отличием от воздуха на входе в компрессор. Хотя вычисление стоимости воздуха относительно потока на выходе является наиболее прямым, оно также требует знания давления на выходе для данного приложения. Чтобы устранить зависимость от давления на выходе, вместо этого стоимость можно преобразовать, используя закон идеального газа, в эквивалентный объем воздуха на входе (то есть при стандартных условиях). Чтобы определить стоимость сжатого воздуха относительно входного потока, просто примените закон идеального газа.

Для данной массы газа при заданных температурных эффектах закон идеального газа упрощается до:

po × vo = pi × vi; vo = pi vi / po (11)
Температура сжатого газа, используемого для пневматического приведения в действие, обычно равна стандартной температуре, как и воздух на входе. Подставляя Уравнение 11 в Уравнение 8, деление на vi дает стоимость сжатого воздуха на входной объем.
Применяя коэффициент преобразования единицы:

ÄŒi = 0,0543 × α pg / [ηm ηc (1– β)] × pi / po (12)

Или проще:

ÄŒi = pi / po × ÄŒo (13)

Пример расчета

Этот расчет предназначен для того, чтобы представить пример средней стоимости сжатого воздуха в типичных промышленных условиях США с использованием реальных данных. Предположения для этого сценария включают стандартные условия на входе (14,7 фунтов на квадратный дюйм и 20 ° C) и давление на выходе 90 фунтов на квадратный дюйм. Остальные средние входные

переменные были получены из различных источников, включая кривые производителей компрессоров и пользовательские данные:

КПД двигателя, ηm, составляет 90%;
КПД компрессора, ηc составляет 15%;
Стоимость электроэнергии α составляет 0,07 долл. США / кВт-час; а также
Коэффициент стоимости компрессорной системы β составляет 24%.

Используя уравнения 10 и 13, стоимость MCF воздуха на входе и выходе показана в таблице 1.
Таблица 1 Опубликованные данные по стоимости сжатого воздуха варьируются от 0,18 долл. США / MCF до 0,66 долл. США / MCF. Этот диапазон является стоимостью для входного потока. Стоимость выходного потока обычно в семь-восемь раз выше из-за того, что та же масса воздуха сжимается в меньший объем.

Экспериментальная проверка

Простой тест для иллюстрации и проверки этого анализа затрат был разработан и проведен в нашей лаборатории. Измеритель мощности использовался для измерения общей энергии, подаваемой на поршневой воздушный компрессор мощностью 2 л.с., в то время как он подавал воздух на 90 фунтов на квадратный дюйм для работы цилиндра двойного действия через 5-канальный трехпозиционный клапан. Общий рассчитанный объем вытеснения за ход цилиндра составил 5,7 дюйма. После 5000 циклов приведения в действие цилиндра энергия, потребляемая компрессором, была измерена как 1,58 кВт-ч. Общий объем вытесненного сжатого воздуха составил:

5,7 дюйма 3 / ход × 1 фут3 / 1728 дюймов 3 × 2 хода / цикл × 5000 циклов = 33 фут3
Предполагая, что стоимость энергии составляет 0,07 долл. США / кВт-час, объемная стоимость сжатого (выходного) воздуха составляет:
1,58 кВт-ч × 0,07 $ / кВт-ч × 1/33 фут3 × 1000 фут3 / м3 / 3 = 3,35 долл. / М3
При стандартных (входных) условиях (уравнение 13):
3,35 долл. / М3 / 14,7 / (90 + 14,7) = 0,47 долл. / 3

Хотя это значение находится в тесном согласии с теоретическим выходным значением из таблицы 1, оно не включает в себя фактор стоимости β, который, если он будет включен, дополнительно увеличит значение $ / MCF. Обратите внимание, что лабораторный компрессор мощностью 2 л.с., вероятно, имеет более низкую эффективность, чем предполагалось для промышленного компрессора при расчете образца, что приводит к несколько более высокой стоимости, чем предполагалось в Таблице 1.

ORNL подтверждает энергоэффективность клапанов

Национальная лаборатория Ок-Риджа опубликовала отчет об осуществимости и испытаниях легкого, энергоэффективного пневматического регулирующего клапана, производимого с добавками. Результаты подтвердили, что клапаны «так же энергоэффективны, как и было заявлено». В отчете говорится, что «при измерении расхода воздуха на завершенную работу клапан Nexmatix был на 85% лучше, чем клапан Festo», с которым его сравнивали. Загрузите копию отчета здесь.

Нетрадиционные пневматические технологии

Запатентованная технология электромагнитных клапанов от Nexmatix рециркулирует в среднем 30% воздуха, в противном случае выбрасываемого в атмосферу, тем самым снижая потребление воздуха без ущерба для работы привода. Клапаны представляют собой замену по принципу «включай и работай» стандартных стандартных ISO-клапанов, обычно используемых для управления воздушными цилиндрами. Снижение потребления воздуха приводит к снижению затрат на электроэнергию и обслуживание компрессора. Эта технология может применяться к большинству популярных 5-портовых / 3-позиционных и 5-портовых / 2-позиционных клапанных линий с незначительной разницей в затратах.

Технология работает путем кратковременного соединения двух цилиндрических (выпускных) отверстий клапана во время каждого хода. Когда клапан работает, канал цилиндра под давлением соединяется с противоположным (негерметичным) отверстием цилиндра, рециркулируя сжатый воздух от одного конца цилиндра к другому. Это эффективно предварительно заряжает разгерметизированный конец перед его подключением к источнику питания, экономя в среднем от 20% до 40% сжатого воздуха.

Два конца в сообщении по текучей среде могут ненадолго задерживаться (уравниваться) перед тем, как выпустить оставшийся отработанный воздух из первого отверстия цилиндра. Это соединение происходит порядка десятков миллисекунд и является прозрачным для пользователя. Для трехпозиционного клапана типичное поведение в центральном положении сохраняется во время отключения питания или потери давления.
27-12-2018, 20:21 / Гид покупателя

Добавить комментарий

  • Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив

up