以下是一些減少損耗、合適尺寸的組件和簡(jiǎn)化電路的技巧，所有這些都可以節(jié)省大量成本。

大多數(shù)工業(yè)設(shè)施的一系列操作都依賴(lài)于壓縮空氣，從簡(jiǎn)單的氣動(dòng)工具到復(fù)雜得多的氣動(dòng)控制系統(tǒng)都可以執(zhí)行。例如，在食品和飲料加工廠中，壓縮空氣系統(tǒng)支持產(chǎn)品的分類(lèi)、切割、成型和包裝等功能，以及在清潔食品和設(shè)備的同時(shí)吹掉顆粒。

壓縮空氣清潔、可靠且易于使用，但與水、氣和電相比，它通常被認(rèn)為是理所當(dāng)然的。此外，僅產(chǎn)生 1 馬力的壓縮空氣需要大約 8 馬力的電力。這使得壓縮空氣成為制造工廠中最昂貴的能源應(yīng)用之一。

首先，必須以適當(dāng)?shù)膲毫μ峁嚎s空氣以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。由于泄漏，維護(hù)不當(dāng)?shù)南到y(tǒng)可能會(huì)浪費(fèi)多達(dá)三分之一的壓縮空氣。通常，氣壓下降會(huì)被誤解為設(shè)備故障，從而引發(fā)對(duì)新壓縮機(jī)的大量投資以增加容量。出乎意料的是，制造商現(xiàn)在必須承擔(dān)新設(shè)備的成本，重新安排計(jì)劃的時(shí)間表并在更換舊設(shè)備時(shí)忍受停機(jī)時(shí)間。

壓縮空氣的低效使用不一定是機(jī)器故障的功能。相反，由于 Cv 計(jì)算不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，Cv 是一個(gè)用于表示孔口電導(dǎo)值的無(wú)量綱數(shù)。 Cv 是制造商在查看氣動(dòng)系統(tǒng)時(shí)用來(lái)確定閥門(mén)和其他組件尺寸的參數(shù)，并且比每分鐘通過(guò)的立方英尺數(shù)對(duì)閥門(mén)的性能更重要。

高速裝瓶操作需要高效、尺寸合適且維護(hù)良好的氣動(dòng)系統(tǒng)。

高速裝瓶操作需要高效、尺寸合適且維護(hù)良好的氣動(dòng)系統(tǒng)。

尺寸正確的閥門(mén)將安靜、具有精確的流量控制、不會(huì)泄漏，甚至可能會(huì)超過(guò)其預(yù)期使用壽命。 Cv 越大，流量越大。對(duì)于給定應(yīng)用來(lái)說(shuō)，太小的閥門(mén)將不允許足夠的流量。發(fā)生這種情況時(shí)，系統(tǒng)將被迫進(jìn)行補(bǔ)償。

讓我們考慮一個(gè)實(shí)際情況，其中必須進(jìn)行調(diào)整以確保壓縮空氣操作的最大效率。該系統(tǒng)從壓縮機(jī)開(kāi)始，壓縮機(jī)通過(guò)接收罐、供應(yīng)管線、干燥器、過(guò)濾器調(diào)節(jié)器和閥門(mén)向氣缸供應(yīng)流量，工作應(yīng)用在桿端。我們的目標(biāo)是在氣動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)。

客戶必須移動(dòng)一卷線軸，將其從繞線機(jī)的主線轉(zhuǎn)換而來(lái)——這是一項(xiàng)材料處理任務(wù)。應(yīng)用氣缸有一個(gè) 3.25 英寸的缸徑，10 英寸的沖程，我們希望在不到一秒的時(shí)間內(nèi)移動(dòng)它?？蛻粼噲D確定工作所需的氣缸和閥門(mén)的尺寸，但是當(dāng)他們把它們放在一起時(shí)，速度太慢了。

在線軸處理應(yīng)用中，初始計(jì)算顯示閥門(mén)的 Cv = 0.65。

在線軸處理應(yīng)用中，初始計(jì)算顯示閥門(mén)的 Cv = 0.65。

我們考慮了孔徑、行程和延長(zhǎng)時(shí)間，并在我們的選型軟件計(jì)算中考慮了 10 psi 的壓降，如“系統(tǒng)選型計(jì)算”表中所示。我們希望獲得更高的 Cv，這將是此應(yīng)用所需的 0.65（黃色）。我們選擇了一個(gè) Cv 為 1.6 的閥門(mén)。所以我們把它蓋在閥門(mén)一側(cè)。但它仍然不夠快。

然后我們查看了管子，它是 1/4 英寸的管子。從閥門(mén)到執(zhí)行器，管道大約運(yùn)行 6 英尺。因此，對(duì)于 1/4 英寸管，Cv 為 0.255。我們已經(jīng)扼殺了系統(tǒng)。因此，我們提供了 3/8 英寸的管道，Cv 為 0.724。來(lái)自閥門(mén)的六英尺跨度的管道應(yīng)該不成問(wèn)題。

原始設(shè)計(jì)使用 Cv 為 0.255 的 1/4 英寸管，這會(huì)阻止流動(dòng)。需要升至 3/8 英寸的管道。

原始設(shè)計(jì)使用 Cv 為 0.255 的 1/4 英寸管，這會(huì)阻止流動(dòng)。需要升至 3/8 英寸的管道。

但是應(yīng)用程序仍然不夠快。

然后我們注意到安裝在閥門(mén)排氣口上的是 1/4 英寸消聲器，其 Cv 為 0.1。我們?nèi)∠讼暺骱?Cv 限制，然后提高了氣缸速度。但是客戶仍然希望消聲器可以防止碎屑進(jìn)入閥門(mén)并導(dǎo)致問(wèn)題。所以我們安裝了一個(gè)更大的消聲器 (Cv = 1.4)，為應(yīng)用程序提供足夠的流量并解決了這個(gè)問(wèn)題。

泄漏和空氣成本

說(shuō)到產(chǎn)生壓縮空氣，沒(méi)有“免費(fèi)”這樣的東西。如果我們看一下典型的 100 馬力壓縮機(jī)，系統(tǒng)的初始成本可能在 20,000 美元到 35,000 美元之間（取決于壓縮機(jī)的類(lèi)型）。但另一件事，即實(shí)際成本，是該系統(tǒng)的年度電力成本，即每小時(shí)千瓦。還有維護(hù)成本，每年至少占系統(tǒng)實(shí)際初始成本的 10%。

在氣缸每側(cè)全壓的傳統(tǒng)設(shè)置中，年運(yùn)行成本為 1,055.42 美元。

在氣缸每側(cè)全壓的傳統(tǒng)設(shè)置中，年運(yùn)行成本為 1,055.42 美元。

考慮以下電費(fèi)，運(yùn)行一臺(tái) 100 馬力壓縮機(jī)的年成本：

0.05 美元/千瓦時(shí)是 26,000 美元。

0.10 美元/千瓦時(shí)是 52,000 美元。

0.15 美元/千瓦時(shí)是 78,000 美元。

這是運(yùn)行電機(jī)的成本，該電機(jī)通過(guò) 100 馬力壓縮機(jī)的空氣獲得等效功率，基于三班制、連續(xù)運(yùn)行和 90% 的滿載電機(jī)效率。

我們可以做些什么來(lái)最大限度地降低成本并最大限度地提高壓縮機(jī)的效率？我們必須考慮電力本身的成本；將電能轉(zhuǎn)換為電能；維護(hù)和折舊；壓縮時(shí)的實(shí)際處理；分配管道損失；泄漏;使用時(shí)的處理；以及機(jī)器本身的效率。所有這些因素都會(huì)影響空氣成本。

典型的設(shè)計(jì)有一個(gè) 5/2 閥門(mén)和一個(gè)雙作用氣缸。

典型的設(shè)計(jì)有一個(gè) 5/2 閥門(mén)和一個(gè)雙作用氣缸。

其中一大因素是泄漏。隨著管道尺寸的增加，流量也會(huì)增加，這意味著更多的空氣通過(guò)，如果存在泄漏，這可能意味著更多的金錢(qián)浪費(fèi)。

泄漏的來(lái)源有很多——連接不良、管道損壞或腐蝕、密封件和管接頭不牢固、排水蓋打開(kāi)以及機(jī)器振動(dòng)。

底線是泄漏是昂貴的?？卓诔叽缭叫。驮诫y被注意到，有時(shí)可能需要進(jìn)行超聲波檢測(cè)才能進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)中的小泄漏可能更為普遍，并且隨著時(shí)間的推移，這些泄漏會(huì)累積起來(lái)。像 3/8 英寸這樣的較大孔口尺寸的泄漏更易聽(tīng)且更容易檢測(cè)，但考慮到流量增加，它們的成本更高。

我們可以采取哪些措施來(lái)減少泄漏量？例如，考慮一下您的工廠中有多少條生產(chǎn)線正在運(yùn)行。如果您有五個(gè)，并且在每條線路的主支路中安裝了截止球閥，但只運(yùn)行一條線路，則其他線路中的任何泄漏都將無(wú)法控制。因此，如果您可以關(guān)閉不使用的管線的閥門(mén)，就會(huì)節(jié)省成本。

您可以做的另一件事是將便攜式流量計(jì)放入系統(tǒng)中。如果機(jī)器打開(kāi)但沒(méi)有運(yùn)行，并且壓縮機(jī)關(guān)閉，則流量計(jì)會(huì)顯示機(jī)器關(guān)閉時(shí)是否有氣流，這意味著存在泄漏。

降低回油壓力將一個(gè)氣缸的運(yùn)行成本降低到 815 美元，節(jié)省了 240 美元。

降低回油壓力將一個(gè)氣缸的運(yùn)行成本降低到 815 美元，節(jié)省了 240 美元。

另一個(gè)因素是壓力下降。在恒定流量下，您會(huì)發(fā)現(xiàn)管道越大或越直，壓降就越小。具有許多彎曲和轉(zhuǎn)彎的更復(fù)雜的管道將意味著更大的壓力下降。因此，盡量避免不必要的配件和急彎。

過(guò)濾器保護(hù)下游組件，如閥門(mén)和執(zhí)行器?？赡艹霈F(xiàn)高壓降的一個(gè)方面是過(guò)濾器維護(hù)不當(dāng)；如果這些被堵塞，隨著時(shí)間的推移，壓降會(huì)增加。過(guò)濾器維護(hù)不當(dāng)是壓降的主要原因之一。

在設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)中，壓力損失遠(yuǎn)小于壓縮機(jī)排氣壓力的 10%。每 2 psi 壓降，能源成本增加 1%。安裝壓力壽命指示器將指示何時(shí)更換這些元件。

雙壓回路

另一個(gè)需要考慮的因素是雙壓力回路。采用帶有 5/2 閥和雙作用氣缸的標(biāo)準(zhǔn)回路。您通常會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分工作是在擴(kuò)展端完成的——80% 到 90% 的工作是在一個(gè)方向上完成的。端口 1 是供給端口，端口 4 是延伸端口，端口 2 是縮回端口。端口 5 和 3 是排氣口。

在雙壓力回路中，主空氣為工作沖程提供全壓，而調(diào)節(jié)空氣為回程提供動(dòng)力。

在雙壓力回路中，主空氣為工作沖程提供全壓，而調(diào)節(jié)空氣為回程提供動(dòng)力。

在這個(gè)示例計(jì)算中，我們有一個(gè) 3.25 英寸。孔徑，15 英寸。沖程，90.00 psi，一個(gè) 8 小時(shí)輪班 - 導(dǎo)致操作氣缸一年的成本超過(guò) 1,055.42 美元。

如果您的應(yīng)用只在一個(gè)方向上工作，請(qǐng)考慮使用雙壓力回路。我們不使用端口 1 作為壓力，而是將端口 1 轉(zhuǎn)為共享排氣口；我們?cè)谂艢饪谑┘恿藘煞N不同的壓力。通過(guò)端口 3 的延伸壓力約為 117 psi，通過(guò)端口 5 的回油壓力約為 14.7 psi。 因此有兩種不同的壓力，一種用于主壓力，一種用于將活塞和組件向后移動(dòng)，特別是在沒(méi)有負(fù)載的情況下在相反的方向。

現(xiàn)在，主供氣口 1 不再是主供氣口 1，而是主氣進(jìn)入口 3，調(diào)節(jié)空氣供應(yīng)回程。

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