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气动系统节能设计及应用
点击次数：273 发布时间：2012-7-14
气压传动和控制是生产过程自动化和机械化的zui有效手段之一，但其工作介质（压缩空气）的制造成本高，能量的利用率又相当低。提高气动系统使用的经济性，已成为当前应该重视的问题。
对气动系统来说，减少耗气量就是节能。气动系统的节能可以从几个方面着手：
（1） 完善气源系统 要解决气动系统的节能问题，应从完善气源系统入手，即从压缩空气的生产、处理、输送、分配的整个气源系统全盘考虑，采取综合措施。
结构型式不同的空气压缩机生产同样多的压缩空气，由于其效率不一，消耗的能量就有差异。速度型的透平式空压机的效率低，如把10m3自由空气压缩成0.6MPa的压缩空气，由排量为1000 m3/h的透平式
空压机生产，耗能1.77kW•h。而生产同样数量和压力的压缩空气，如用同样排量的活塞式空压机生产，仅耗能0.83kW•h。因此，从节能角度出发，空压机的节能与空压机的结构型式有关。
在选择空压机时，采用具有完善级间冷却的多极压缩机可节省能量、提率。例 如二级压缩比单级压缩节能15%以上，三级压缩比二级压缩又节能5%~10%。
改变传统的设计观念，将全厂集中的由大型空压机供气的空压站，转变为由在气动系统附近的分布在厂区内的多台较小型空压机供气更为经济。例如，由一个空压站集中供气，压缩空气输送管道长
，沿程压力损失大，为保证用气设备有足够的工作压力，空压机出口压力较高。而用多台空压机的供气系统，空压机在耗气车间附近安装，沿程损失小，可以降低出口压力。试验证明*一项可节能20%
。
空压机吸入空气的温度每增加3℃，就要增加压缩功约1%。因空压机房室内温度均高于室外温度，因此，空压机进气管道应接到室外温度较低，环境干净，干燥的地方。在冬季室外比室内温度低15℃，可
节能约5.1%。
使空压机在生产压缩空气时，气体流经过滤设备的压力损失小，是气源系统减少损失的又一个节能因素。所以过滤设备必须保持良好的工作状态。
消除气动系统的泄漏，是气动系统节能的另一个重要措施。泄漏使压缩空气的能量白白消耗掉，而使生产成本上升。
（2） 采用气—电或气—液复合传动控制系统，实现节能 由于微电子技术的飞速发展，计算机的应用也进入了气动控制技术的领域。用于控制气动执行元件的，由普通气动元件组成的，复杂的气动逻辑
控制回路，现在已可由微型计算机或可编程序控制器代替。只要编制不同的程序便能实现气动装置生产自动化的不同过程。目前，气动电磁阀的电磁铁消耗功率大多在1.8W以下，小型阀也有功率仅为
0.45W的，直动型阀的功率一般也都小于4W。电磁铁低功耗的意义不仅仅在于节约电能，提高电磁铁的可靠性，另一方面也为气动技术与微电子技术相结合，创造了必要条件。低功耗的气动元件，作为可
编程序控制器直接驱动的元件，实现复杂的大规模程序控制，可获得很好的节能效果。
（3） 开发节能气动元件 开发气动节能元件，可从以下几方面进行：
减少漏气，降低能源消耗。开发防泄漏、耐磨性能好的、无给油的材料制成软密封件。
开发低功耗气动元件，降低能量消耗。
采用无给油润滑，使润滑油消耗减少，改善环境污染。无给油润滑气动系统是由过滤器、减压阀何不供油润滑的阀类、气缸组成的系统。无给油润滑气动系统所用的工作介质——空气中不含油雾，排出
的废气中也不含油雾。无给油润滑气动元件是一种在元件中预先注入润滑脂，可长时间工作而不需补充润滑脂的气动元件。无给油润滑气动系统中可不设油雾器。无给油润滑气动系统简单、成本低、维
修方便，国外设备普遍采用这种系统。这种系统在工作过程中润滑条件基本不变，也不受外界条件变化的干扰，因而性能稳定，寿命长。
无润滑气动系统中的无润滑气缸是一种构造特殊，并选用有自润滑性材料制造的元件，由于材料和制造困难，目前也有应用。
（4） 合理设计气动系统、择优选取和合理使用气动元件，减少耗气量把气动流体力学、气动系统动力学的理论与实验相结合，运用计算机仿真技术，可对气动系统进行优化设计，择优选取*参数。
例如气缸的公称直径是按公比1.25的等比级数分档的，如把气缸直径随意的扩大一个档次，则耗气量要增大56%。若行程再增加，耗气量还将增加。所以参数的择优选取对节能是十分重要的。合理使用元
件也是节能的措施，例如对短行程的气缸，使用单作用弹簧复位的气缸，显然较双作用气缸节省压缩空气，减少了耗气量。
（5） 在气动系统中使用不同的工作压力气动系统重要的节能途径之一是对系统的不同部分根据不同情况使用不同的工作压力。例如，对气压传动系统供给高压气源，对气动控制系统供给低压气源；在
气缸克服外负载的工作行程供给高压气源，无外负载的行程供给低压气源，可获得可观的节能效益。有关资料介绍使正行程用高压气源，回程用低压气源（0.1~0.2MPa表压），可节能25%~35%。
（6） 重复利用无杆腔中的有压空气使活塞返回，变双程耗气为单程耗气。
生产实践中广泛使用的气缸，许多是正行程有外加负载，回程只需克服自身的摩擦力。对这种系统把活塞杆伸出后无杆腔中的有压气体用于活塞的退回，使原双程耗气改为单程耗气，可达到节能近50%的
效果。