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节能环保是气动技术发展的重要方向!

编辑:巴黎人厂家 澳门巴黎人赌场:www.pwtca.com 点击:103 次

    气动技术是以压缩空气为劳动介质来传动与控制机械设备的一门自动化技术,具有污染小、劳动高效、成本低、平安可靠等优点。气动技术诞生在数世纪之前,直到20世纪60年代初才得到应用,起初射流技术发展很快,因其无可动部件,在理论上使用寿命无限长,又不需要任何信号转换即可构成控制回路,但后来射流技术的缺陷逐步显示出来,这首要是持续消耗压缩空气,信号传递速度又太慢,当电子可编程序控制器PLC问世后,很快抢占了射流技术市场,宣告了轰动一时的射流技术时代的结束,到了60年代末,技术人员发现具有可动部件的气动元件不需要持续消耗压缩空气,动态响应速度较快,劳动可靠性高,加上气动控制回路根本都可用PLC替代,与电子技术结合使得气动技术的发展如虎添翼,现在气动技术无疑已成为工业自动化的主角之一,而且在食品、医药、纺织、电子、包装等产业已占据了无可替代的地位。但是,任何一种控制技术不或许十全十美,与电子液压传动技术相比,气动技术也存在一些不足之处,这首要是:能耗较大,速度控制比较困难,在环保方面虽然优势明显,但也还存在油雾、噪声、冷凝水等污染环境问题,如果大家不能将能耗较大幅度降下来,如果大家仍允许气动油雾器来喷油润滑,那么气动技术的发展将会受到较大影响,所以大家必须把节能环保作为气动技术发展的重要方向。
    一、必须千方百计把压缩空气能耗降下来
    气动技术的能耗首要包括空气压缩机的能耗及气动元件、气动系统的能耗二个方面,压缩机的作用是将电能转化成压缩空气的压力能(0.2
~0.8MPa),供气动仪表、气动工具、气动元件等使用。压缩机的能耗是很大的,约占工厂总耗电量的10%~20%,有些工厂甚至高达35%,其中只有约20%的压缩机功率可转化成为可供使用的有用功,其余的作为热能、漏气而白白浪费掉了,所以大家应该认识到压缩空气的成本是很高的,在当今原油日益紧张,能源问题十分突出的形势下,压缩机耗气量大,气动元件及气动系统能源效率偏低,而浪费又十分严重的问题不得不引起大家的高度重视,所以大家应该千方百计寻求节能办法。
    1、空气压缩机及气压管路的节能办法
    (1)、选用节能环保空气压缩机
    常用的空气压缩机有活塞式、滑片式及螺杆式三种结构,为了节能与环保,一般选用效率高的既节能又环保的螺杆式压缩机,因为螺杆式
压缩机有两个啮合的螺旋转子,以相反方向转动,转子与机壳之间相互不接触,则不需要加润滑油,既可输出不含油的压缩空气,又可以连续持续地输出无油无脉动的大流量压缩空气。
    (2)、使用气动增压阀可获得高压气源
    工厂气路中气压通常在1.0MPa以下,当气路中有些地方需要少量、局部高压气源时可用气动增压阀,它可使气压增加2~4倍(不超过2MPa
),这样做与建立高压气源相比可大大节能,增压阀的动作原理,如图1所示,输入气源分二路,一路打开单向阀气源进入小气缸增压室A及B,另一路经调压阀及机控换向阀向大气缸B充气,A排气,大活塞连带小气缸一起左移,小活塞B腔增压,打开单向阀后从出口输出高压气体,当小活塞行至终端,迫使机控换向阀换向,则变成大活塞A进气,B排气,大活塞连带小活塞右移,小活塞A增压,打开单向阀,从输出口输出高压气体,以上动作反复实行,便可以从出口处得到高压气体,当出口压力反馈至调压阀,便可使出口压力保持在某一定值上,当需要改变出口压力时,可调节调压阀手轮,便能得到增压比范围内的任意出口压力,使用增压阀的增压回路。现浙江奉化市威泰气动有限企业已有此产品,产品型号为WTSA系列。
    (3)、空压站应设多台空气压缩机
    空压站应设多台气量不同的空气压缩机,使用时应按照实际用气量来调节空气压缩机运转台数,不要在任何情况下全开空压机,这样做可
做到大大节能。
    (4)、需用气量不大的高压气源或使用低气压气源时的节能办法
    需用气量不大的高压气源可用高压气瓶供气,使用方便,比建立高压空压机更节能。使用压力较低时可用气动空气减压阀将气压降至使用
压力,这也是节能的好方法。
    (5)、减少管道压力损失杜绝管路接头漏气
    A、所谓压力损失就是流体和管道内表面的摩擦阻力产生的损失,压力损失可按公式计算:Δp=λlω2ρ/2d。
    B、减少设备、缸、阀等处漏气。
    工厂设备不在劳动而供气管道仍有流量时,说明供气管道或气动设备回路中存在泄漏,尽管管道安装时泄漏标准大多低于5%,但很多工厂
的管道和设备回路的泄漏量实际高达10%-40%,这些泄漏首要产生在接头、气缸、电磁阀等处,泄漏一般很难察觉,而造成的能源浪费是非常严重的,要减少泄漏最简便的有用方法就是设备停开后随手关断气源。气动回路中装有电控或手控的二位三通换向阀,当气控设备不运转时停止向支管路(或主管路)供气,可将支管路(或主管路)上不运转设备耗气全部节省下来,其次,用超声波泄漏探测器检测出设备泄漏点,及时实行堵漏。
    二、气动元件、气动系统的节能办法
    1、阀类产品小型化、低功率化
    在2017年上海PTC展会上,Festo企业展品全部以小型化、低功率化亮相,引起国内气动行业的轰动,以前曾一度扬名的老虎阀(Tiger
)未见展出,可见小型化是节能的有用办法,是阀类产品的发展趋势。小型化产品空气消耗量很少,阀的宽度仅为10mm,功率仅为0.5~1.0W,而换向性能更好,耐久性可达上亿次,加上与PLC结合,使得气动技术越来越敏捷,应用范围越来越广泛,为气动技术的发展打开了机电气一体化的大门。
    2、节能型截止阀
    多数截止型换向阀以二位三通为主,在换向过程中都存在输出口(A)、排气口(O)和气源口(P)三路相通情况,阀的口径越大,由进
气口供给的气源直接从排气口排出的气量越大,造成的能源浪费也就越大,为了节能,可使用节能型截止阀,结构为图6所示,在接受Pc控制气源后推动活塞,活塞内密封垫将阀芯口封住,再打开气源口(P)与输出口(A)的通道,实现了先关闭排气通道(O)再打开输出通道(A),不仅节能,排气噪声也大为降低。上海气动成套企业三分厂已有节能型截止阀产品,型号为Q23JD系列。
    3、气缸的节能
    (1)、带阀气缸
带阀气缸是将气阀置于缸体内或与缸体连成一体,由于阀与缸之间仅有一根很短的连接管路,既减少了配管中管道流量,又实现了“即插即用
”功能,带阀气缸也是当今气动技术发展的重点之一,如开发带电源电缆和信号电缆的气管,使用带阀气缸更方便,带阀气缸的外形。
    (2)、异径双活塞气缸及高低压控制气缸
    A、异径双活塞气缸有两个活塞,大活塞劳动行程,小活塞回位行程,它与通用气缸相比,可节省50%以上的气量。
    B、使用普通气缸如采用高压伸出,低压返回的控制回路也可达到节能的目的,控制回路图见图9所示。
    (3)、倍力气缸
    倍力气缸是指气缸截面积增加不大的条件下,使伸出方向的力增加一倍,与串联气缸相比,长度可缩短30%,与标准气缸相比可降低动
作压力或减小缸径,故使用倍力气缸可节能。倍力气缸澳门巴黎人娱乐场为:从A口进气,气压作用在面积s1、s2上,活塞杆伸出,输出力增加一倍,从B口进气气压作用在面积s3上,活塞杆缩回,SMC企业的倍力气缸型号为MGZR。
    (4)、不宜采用缸径过大的气缸、气缸内部不应残留耗气空间气缸的用气量与缸径平方成正比,过大缸径的气缸不但耗气量大,运动不平稳,而且经济性也较差,所以气缸也应该提倡小
型化,尽量不用采用125mm以上的缸径气缸。另外:①气缸的前后盖与活塞中应无耗气的多余空间,但在市场上仍可发现存在多余的耗气空间,这或许为了省料或者铸造工艺上的需要,如属于工艺上的需要创议改进结构,端盖脱料放在外侧,如需防尘可加防尘盖,活塞采用组合式内部脱料结构;②如气缸行程较短且对缓冲要求不高,可选用紧凑型气缸(ISO21287)或薄型气缸(ISO15524),它们无缓冲空间,也不存在额外的耗气量。
    (5)、换向阀应尽或许安装在气缸附近为了缩短阀与缸连接管路,换向阀应该尽或许安装在气缸附近,这样做可减少管路中气流损失,另
外为了节能应尽量采用分散安装阀岛,对于集成阀或控制阀集成,由于加长了阀缸之间的管路,对节能不利,选用时也应考虑到这一点。
    (6)、使用气液增压缸能够节能
以压缩空气为动力源,利用气液增压缸的气缸一侧受力与液压缸的一侧受力相等原理,经过低气压力获得高压的油压力,气液增压缸的增压比
从几倍到几十倍,可在动作行程短(5~15mm)而输出力极大(5~50T)的场合中使用,例如冲孔、铆接、打弯、打印等,这与使用液压泵或高压气源相比明显节能,气液增压缸的应用回路。
    4、气动装置的节能
    常用的气动装置有气枪、气动工具、气动仪表,真空阀等,在使用时也可以做到节能:
    (1)、气枪:用喷嘴口径为φ1.5的比使用喷嘴口径为φ4.0的可节省75%的气量;
    (2)、在风动工具气源进口处安装过滤减压阀,这与不安装过滤减压阀相比可节气25%;
    (3)、气动量仪:在回路中增设两通气阀和三通机控阀,当工件靠近三通阀时即将要开始测量时,两通阀才开始供气,无工件时则停气
,这样的控制回路可节气95%;
    (4)、使用带单向阀的真空产生器比不带单向阀的节省气源。
    三、气动技术应更环保
    1、应尽早淘汰气动油雾器产品积极采用无油润滑技术
    在气动元件与气动控制系统中,此刻仍较普遍采用气动油雾器作为润滑工具,含油雾、水分和杂质的压缩空气最终从气动系统排回大
气,再与大气中的粉尘混合(据报道在1立方米大气中约含1亿4千万颗粉尘,这些粉尘中80%小于2μm)形成污染空气的杀手,当人们呼吸带油雾、粉尘的空气后对健康造成伤害。此刻我国气动元件使用量还不大,污染程度还不严重,随着气动技术的发展,应用范围的扩大,这种污染会越来越加重,所以气动技术不使用润滑油是个非常重要、非常值得重视的问题,在欧洲市场早已将气动油雾器列为淘汰产品,普遍采用无油润滑技术,但在我国还未引起行业领导及专家们的重视,行业中仍有不少厂家在扩大气动油雾器的生产与销售,所以,大家希翼尽快将气动油雾器系列产品列为淘汰产品,研究出台有用办法,积极研发无油润滑技术,推广使用具有储油脂功能的密封件和具有自润滑功能的导向材料。对食品、饮料、医药、包装等行业,除严刻使用无油润滑的气动元件外,还应该采用无菌、无味、除臭的过滤器产品。
    2、无油润滑产品
    所谓无油润滑气动产品并不是指产品中无滑动部位,而是经过对密封方式,密封材料的改进来减少滑动局部的摩擦阻力,最大限度地
减少滑动部位的磨损,即使在不供油的情况下,产品的性能也不受影响,能包管使用寿命。
    (1)、间隙密封换向阀
金属间隙密封换向阀也称硬密封换向阀(靠橡胶密封的称软质密封阀),是靠阀套与阀芯之间微小间隙(3~5μm)密封的,劳动时阀芯悬浮在
阀套中间,相互不接触,在无油润滑的条件下,使用寿命可高达上亿次,但间隙密封对气源的净化程度要求非常高,任何污物都不许进入阀芯,常见的产品结构。
    (2)、截止式换向阀
    截止式换向阀的结构为阀芯大于阀座孔径,换向的密封件沿阀座的轴向移动来切换空气的通路,特点为用很小的位移便可使阀芯全开
,故流通能力强,适用于大口径两位三通换向阀,一般采用软质平面密封,不需要油雾润滑,二位三通结构,二位五通阀结构见图14。
    (3)、陶瓷密封型滑板式换向阀
    滑板式换向阀是靠改变滑板与阀座间的相对位置来实现气路通断的阀,阀座为陶瓷材料,密封磨损最小,使用寿命长且有极佳的劳动可靠性,属无油润滑换向阀。
    (4)、膜片气缸
    膜片气缸澳门巴黎人娱乐场:气压在膜片上形成合力,克服弹簧压缩力后,推动膜片位移,气压消失后靠弹簧压缩力回位,膜片为滚动膜片,
不需要加油润滑。
    (5)、无油润滑气缸
    无油润滑气缸是指压缩空气中不含油雾,相对运动件之间的润滑是靠预先在密封圈内添加的润滑脂,活塞上的耐磨环可提高气缸的导
向性,减少活塞密封圈的磨损,耐磨环一般用聚氨酯或聚四氟乙烯等材料组成,活塞可采用图11所示组合式结构,Y形密封圈的凹槽可储存润滑脂。
    3、在排气口安装空气消声器降低排气噪声
    气动元件排气时直接排向大气,由于排气时压差增大,排气速度升高,气体体积急剧膨胀,引起气动振动而产生剧烈噪声,这种噪声
有时高达1000dB,噪声恶化了环境,损害人体健康,长期在噪声环境中劳动,会使人感到疲劳,因此必须有用地降低排气噪声,在排气口安装空气消声器,使排气噪声降至环境允许值以下,气动排气噪声一般在80~200dB范围,使用空气消声器后噪声应该在55dB以下。常用的空气消声器有两种结构,一种为吸取型消声器,让压缩空气经过多孔吸声材料,靠气流流动摩擦生热,使气体的压力能局部转化为热能,从而达到减少排气噪声的目的,消声效果在25dB上下,吸声材料一般使用聚氯乙烯纤维,玻璃纤维或烧结铜珠等,另一种为膨胀干涉型消声器,这种消声器直径比排气口大得多,气流在里面扩散、碰撞、反射,形成互相干涉,从而达到减弱噪声强度,一般可降低噪声15~18dB,使用时可按照实际情况选用。
    4、杜绝污水随地排放
    从管道或气动元件排气口排出来的空气中含有水分及少量油雾,它不仅弄脏设备,还污染了环境,因此大家不应该随地排放,应该先
接入具有消声、除油功能的过滤器中,让空气在排入大气前被净化,减轻对环境的污染程度,最后排放到污水处理容器中。
    5、卫生型气动元件
    气动元件除了功能必须百分之百满足实际工况和应具有令人赏心悦目的外观外,还必须符合清洁卫生标准的要求。
    (1)、卫生型缸阀
    一般缸、阀的本体都采用铝合金,为了达到卫生要求,其外形应设计为平滑顺畅,无沟槽及凹部,使脏物,细菌无处藏身,并易于喷
水或用其他清洁剂也不会对气动产品造成损坏,这种符合卫生标准要求的缸阀被称为环保型气缸、环保型阀。
    (2)、洁净室用气动元件
    在食品、饮料、医药、包装、电子等行业使用的气动元件除符合卫生标准外,如用在洁净室等还应符合洁净室的洁净度标准要求(
classM3.5-M4.5),材料要用抗污染的不锈钢。密封件要用洁净型橡塑材料。
    6、ROHS指令
    用于电子电气设备的气动元件要符合限制使用含有某些有害物质的限定,即ROHS指令,首要内涵是对下列几种材料中的含量不得超过
限定限量:
    (1)、铅(pb)、汞(Hg)、六价铬(Cr6+)、聚溴联苯(PBB)、聚溴二苯醚(PBDE)不得超过0.1%(1000ppm);
    (2)、镉(cd)不得超过0.01%(100ppm);
    (3)、钢材中的含铅(pb)不得超过0.35%(3500ppm);
    (4)、铝材中的铅(pb)不得超过0.4%(4000ppm)。
    四、展望
    在日常生活中,人们每天都在直接或间接地与气动技术相接触,只是平时没有留意而已,人们吃的牛奶、饮料等若没有气动技术则各
食品企业几乎不或许拥有无污染的酿酒厂、葡萄厂、奶品厂等,若没有气动技术人们穿的衣服、鞋子、袜子也不或许价廉物美,人们出行乘车也不或许如此方便,因为气动技术为无污染自动化技术,用它来包装药品、食品对健康最抱负。总之,气动技术不但在工业自动领域扮演越来越重要的角色,在人们日常生活中无论大家身置何处,气动技术总是与大家相伴相随。
    气动技术是以压缩空气为能源的控制与传动技术,当今社会能源十分紧张,气动技术如何节能?是个十分重要的课题,气动技术虽然
在环保方面占有优势,但压缩空气中如含有油雾、水分,排放时产生噪声,会对环境造成污染,如何更环保?也是个值得大家重视的问题,希望引起行业领导、行业专家们的重视,希翼国家气动产品质量监督检验中心出台对气动元件的节能与环保实行考核。展望气动技术朝着小型化、低功率化、机电气一体化及节能环保方向发展展望气动技术能真正成为节能环保的自动化技术!

 
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