Na indústria moderna, como um importante equipamento de energia, o compressor de ar é amplamente utilizado em diversos processos de produção. No entanto, o consumo de energia do compressor de ar sempre foi uma preocupação das empresas. Com o aumento da consciência ambiental e a elevação dos custos de energia, como economizar energia de forma eficaz tornou-se uma questão fundamental no uso e na manutenção de compressores de ar. Este artigo discutirá em profundidade vários aspectos da economia de energia em compressores de ar, ajudando os leitores a dominar os pontos-chave para a economia de energia e a alcançar uma operação sustentável e eficiente do compressor de ar. Críticas e correções são bem-vindas para eventuais lacunas.
I. Tratamento de vazamentos
Estima-se que o vazamento médio de ar comprimido em uma fábrica chegue a 20% a 30%, enquanto um pequeno furo de 1 mm², sob pressão de 7 bar, vaza cerca de 1,5 L/s, resultando em uma perda anual de aproximadamente 4.000 yuans (considerando todas as ferramentas pneumáticas, mangueiras, conexões, válvulas, etc.). Portanto, a principal ação para a economia de energia é o controle de vazamentos, a verificação de toda a rede de transmissão e pontos de gás, especialmente juntas, válvulas, etc., para solucionar os vazamentos o mais rápido possível.
II. Tratamento da queda de pressão
Cada vez que o ar comprimido passa por um equipamento, ocorre perda de ar comprimido e a pressão da fonte de ar diminui. Em geral, a queda de pressão entre a saída do compressor e o ponto de distribuição de gás não pode exceder 1 bar, sendo mais rigorosamente de 10%, ou seja, 0,7 bar. Na seção de filtro a frio e seco, a queda de pressão é geralmente de 0,2 bar. A fábrica deve instalar, sempre que possível, uma rede de tubulação circular para equilibrar a pressão do gás em cada ponto, seguindo as seguintes orientações:
Ao longo do trecho da tubulação, instale um manômetro para detectar a pressão, verifique detalhadamente a queda de pressão em cada seção e inspecione e realize a manutenção das seções problemáticas da rede de tubulação em tempo hábil.
Ao selecionar equipamentos de ar comprimido e avaliar a demanda de pressão dos equipamentos a gás, é necessário considerar de forma abrangente a pressão e o volume de fornecimento de gás, e não se deve aumentar indiscriminadamente a pressão de fornecimento de ar e a potência total do equipamento. Para garantir a produção, a pressão de exaustão do compressor de ar deve ser reduzida ao máximo. Cada redução de 1 bar na pressão de exaustão do compressor de ar economiza cerca de 7% a 10% de energia. De fato, enquanto os cilindros de muitos equipamentos a gás têm pressão de 3 a 4 bar, alguns manipuladores exigem mais de 6 bar.
Terceiro, ajustar o comportamento do consumo de gás.
Segundo dados oficiais, a eficiência energética de um compressor de ar é de apenas cerca de 10%, sendo que aproximadamente 90% dessa energia é perdida em forma de calor. Portanto, é necessário avaliar os equipamentos pneumáticos da fábrica e verificar a possibilidade de substituição por sistemas elétricos. Ao mesmo tempo, práticas inadequadas de uso de gás, como a utilização de ar comprimido para limpeza rotineira, devem ser eliminadas.
Quarto, adote o modo de controle centralizado.
Vários compressores de ar são controlados centralmente, e o número de unidades em funcionamento é controlado automaticamente de acordo com a variação do consumo de gás. Se o número for pequeno, um compressor de ar com conversor de frequência pode ser usado para ajustar a pressão; se o número for grande, o controle centralizado interligado pode ser adotado para evitar o aumento da pressão de exaustão causado pela configuração de parâmetros de múltiplos compressores de ar, resultando em desperdício de energia do ar comprimido. As vantagens específicas do controle centralizado são as seguintes:
Quando o consumo de gás é reduzido a um determinado nível, a produção de gás diminui com a redução do tempo de carregamento. Se o consumo de gás for ainda mais reduzido, o compressor de ar com bom desempenho parará automaticamente.
Reduzir a potência de saída do eixo do motor: adota-se o modo de regulação de velocidade por conversão de frequência para reduzir a potência de saída do eixo do motor. Antes da transformação, o compressor de ar descarrega automaticamente ao atingir a pressão definida; após a transformação, o compressor de ar não descarrega, mas reduz a velocidade de rotação, diminuindo a produção de gás e mantendo a pressão mínima na rede de gás, reduzindo assim o consumo de energia entre a descarga e a carga. Ao mesmo tempo, a operação do motor é reduzida para uma frequência abaixo da frequência da rede, o que também reduz a potência de saída do eixo do motor.
Prolongue a vida útil do equipamento: utilize o dispositivo de conversão de frequência para economia de energia e aproveite a função de partida suave do conversor de frequência para que a corrente de partida parta de zero e não exceda a corrente nominal, reduzindo assim o impacto na rede elétrica e as exigências de capacidade de fornecimento de energia, além de prolongar a vida útil do equipamento e das válvulas.
Redução das perdas de potência reativa: a potência reativa do motor aumenta as perdas na linha e o aquecimento do equipamento, resultando em menor fator de potência e potência ativa, o que leva ao uso ineficiente do equipamento e a um desperdício significativo. Após a utilização do dispositivo de regulação de velocidade por conversão de frequência, devido à função do capacitor de filtro interno do conversor de frequência, as perdas de potência reativa podem ser reduzidas e a potência ativa da rede elétrica aumentada.
5. Faça um bom trabalho na manutenção dos equipamentos.
De acordo com o princípio de funcionamento do compressor de ar, este absorve o ar natural e, após tratamento e compressão em múltiplos estágios, transforma-o em ar limpo de alta pressão para outros equipamentos. Durante todo o processo, o ar natural é continuamente comprimido, absorvendo a maior parte do calor convertido em energia elétrica, o que eleva a temperatura do ar comprimido. A alta temperatura contínua é prejudicial ao funcionamento normal do equipamento, sendo necessário o seu resfriamento constante. Portanto, é fundamental realizar uma boa manutenção e limpeza do equipamento, aumentar a eficiência de dissipação de calor do compressor e a eficiência de troca de calor dos trocadores de calor a água e a ar, além de manter a qualidade do óleo, de forma a garantir a operação segura, estável e com economia de energia do compressor de ar.
VI. Recuperação de calor residual
Os compressores de ar geralmente utilizam motores assíncronos, cujo fator de potência é relativamente baixo, normalmente entre 0,2 e 0,85, variando bastante com a carga e apresentando grandes perdas de energia. A recuperação do calor residual do compressor de ar pode reduzir a temperatura de exaustão, prolongando a vida útil do compressor e do óleo de refrigeração. Além disso, o calor recuperado pode ser utilizado para aquecimento doméstico, pré-aquecimento de água de alimentação de caldeiras, aquecimento de processos industriais, aquecimento em geral e outras aplicações, apresentando as seguintes vantagens:
Alta eficiência de recuperação: dupla recuperação de calor do óleo e do gás, grande diferença de temperatura entre a água de entrada e a de saída, resultando em alta eficiência de recuperação de calor. Todo o calor do óleo e do gás do compressor de ar é recuperado, e a água fria é convertida rápida e diretamente em água quente, que é enviada para o sistema de armazenamento de água quente através de tubulação isolada e, em seguida, bombeada para o ponto de água quente utilizado na fábrica.
Economia de espaço: estrutura original de aquecimento direto, tamanho reduzido e instalação prática.
Estrutura simples: baixa taxa de falhas e baixo custo de manutenção.
Baixa perda de pressão: um dispositivo de recuperação de calor residual de ar comprimido de alta eficiência é adotado para alcançar perda de pressão zero do ar comprimido sem alterar o canal de fluxo do ar.
Funcionamento estável: mantenha a temperatura do óleo na faixa ideal de funcionamento para garantir a operação estável do compressor de ar.
A taxa de carga do motor do compressor de ar é mantida acima de 80%, o que pode melhorar a eficiência energética. Portanto, é necessário priorizar motores eficientes e reduzir a capacidade de flutuação do motor. Por exemplo:
A eficiência de consumo de energia do motor guia tipo Y é 0,5% menor do que a do motor Jo comum, e a eficiência média do motor YX é de 10%, o que representa um aumento de 3% em relação à do motor Jo.
A utilização de materiais magnéticos com baixo consumo de energia e boa condutividade magnética pode reduzir o consumo de cobre, ferro e outros materiais.
A transmissão convencional (transmissão por correia em V e transmissão por engrenagens) apresenta menor eficiência e menor desempenho em termos de economia de energia. O surgimento da estrutura coaxial do motor e do rotor resolve completamente a perda de energia causada pela transmissão mecânica e aumenta o volume de ar. Ao mesmo tempo, permite o controle da velocidade de rotação do equipamento em toda a sua faixa.
Na seleção de um compressor de ar, deve-se priorizar o uso de um compressor de parafuso eficiente. Considerando o consumo de gás de produção das empresas, é necessário levar em conta o uso do gás nos períodos de pico e de baixa demanda, adaptando-se às condições variáveis de trabalho. O compressor de parafuso de alta eficiência é vantajoso para a economia de energia, pois seu motor economiza mais de 10% de energia em comparação com um motor convencional. Além disso, apresenta as vantagens de pressão constante, sem desperdício com diferença de pressão, injeção precisa de ar e sem necessidade de carga e descarga, resultando em uma economia de energia superior a 30% em relação a um compressor de ar comum. Caso o consumo de gás de produção seja elevado, pode-se utilizar uma unidade centrífuga, cuja alta eficiência e grande vazão podem atenuar o problema de consumo insuficiente de gás nos picos de demanda.
VIII. Transformação do sistema de secagem
O sistema de secagem tradicional apresenta muitas desvantagens, mas o novo equipamento de secagem pode utilizar o calor residual da pressão do ar para secar e desidratar o ar comprimido, com uma taxa de economia de energia superior a 80%.
Em resumo, o equipamento, a gestão operacional e outros fatores afetam o consumo de energia do compressor de ar. Somente uma análise abrangente, uma consideração completa, a seleção de tecnologia avançada, métodos razoáveis e viáveis e medidas de apoio podem garantir a operação segura, estável e com economia de energia do compressor de ar. Ao aplicar tecnologias e métodos avançados, como a regulação de velocidade por conversão de frequência, a equipe também deve realizar um trabalho diligente na gestão e manutenção diária do equipamento, economizando energia e reduzindo o consumo, garantindo a produção, de modo a melhorar os benefícios econômicos e sociais.
Data da publicação: 25 de outubro de 2024
