优化气动系统，额外节省
寻求节能的压缩空气用户通常会将他们的空气压缩机视为主要的节能领域。但是，最终用途呢?作为CAC压缩空气基础研讨会据了解，有大量明显的措施是可以实施的，如减少泄漏，减少开启吹气和消除不适当的使用。然而，还有其他更多的技术机会，包括适当指定或重新设计压缩空气操作机器和工艺中的现有气动电路。
“过去,能源是相对便宜因此只有最初的项目成本得到机设计中考虑”,Jeff Yarnall说技术服务提供者BPA和CAC先进水平的教练,“如果气动执行任务,自动化机械设计在使用压缩空气而不是液压,直接的机电动作，甚至雇佣一个人来做这项工作。随着劳动力变得越来越昂贵，自动化和机械已经取代了枯燥、重复和有时危险的工作。
现在，能源成本大约占压缩空气系统运行总成本的75%。在过去的12年里，CAC一直在培训工厂工程师、维护经理、操作人员和工厂经理，让他们知道能源成本现在应该是压缩空气决策背后的驱动力。大多数企业已经接受了这些概念，并升级了供应面，以降低成本。我们现在正进入降低成本的下一个阶段，即适当使用压缩空气或改用另一种更有效的能源。由于能源成本不断上升，现在是时候考虑从需求方面节约了。”
公元前水电作为压缩空气倡议的一部分，多年来，压缩空气挑战赛的赞助商，已经认识到这一潜力，并鼓励客户重新检查他们的压缩空气驱动执行器使用能源的方式。以下是BC Hydro出版的《通过压缩空气系统节约能源》的改编版:
压缩空气在今天的工业中被广泛使用。尽管该系统可能运行良好，但仍值得仔细研究，以提高运行效率，因为潜在的节省可累积数千美元的运营成本，并导致每年显著减少温室气体排放。
应该考虑的一个关键问题是:“在特定的应用中，压缩空气是否具有操作和工艺上的优势，使得使用压缩空气比使用其他成本更低的电能转换方法更合适?”
选择电力系统
工业上最常用的三种动力转换系统是机电、液压和压缩空气。每种都有很好的应用，但压缩空气总是消耗最多的能源。图1展示了一个物体需要以1.5英尺/秒的速度，用2,830磅的力将其推离滚箱。完成这项工作的理论马力是7.72马力，没有效率损失。
能源损失来源及节约领域
减少过度pressures-pressure
系统运行压力因行业而异。在锯木工业中，大量压缩机通常运行在105至115 psig。另一方面，纸浆厂的压缩机通常运行在90 psig。一些二级制造业运行低至70至80 psig。系统压力不应高于功能所需的压力，因为压力越大，产生压力增加所需的能量成本就越高。随着压力的增加，一个称为压缩比(CR)的因素也会增加，如公式所示:
单级正排量旋转螺杆压缩机的经验法则是，压缩机出口压力每变化1 psi，产生压缩空气所需的能量就相应变化0.5%。
一旦建立了系统压力，就可以在不需要全系统压力的个别执行器上进一步降低压力。例如，考虑如图2所示的一个应用程序，其中工件从滚动箱中被扫走。对于下面的公式，假设完成工作所需的压力为60psi，并使用表2中的数据。
SCFM =气缸体积x循环次数x压缩比
地点:
图2 - Kicker示例(来源:BC Hydro)
气瓶双增压
另一种不造成任何生产损失的节能选择是双增压。当气瓶/执行器只需要一个方向的全压力，并且可以以最小的压力返回时，双增压成为一种有效的节能手段。在这个概念中，高压装置空气(或调节到所需压力的空气)被放入气缸的延伸端以移动重负荷，在返回行程中使用较低的压力。下表3显示了在对气缸的回程过压时能量损失的大小。
使用单作用气缸
另一个节能选择是考虑单作用气瓶与重力或弹簧复位的地方，高压空气只需要在一个方向。在返回冲程上，可以使用重力或弹簧将气缸返回到原来的位置。如表4所示，这将节省大量能源。
图3 -弹簧返回示例(来源:BC Hydro)
设计使压降最小化
系统中额外的压降每年会造成数百美元的能量损失。当流体流过物体时，就会有损失:你试图通过的空气越多，流动的阻力就越大。阻力越大，移动空气所需的力或压力就越大。用来克服这种阻力的压力称为压降。合理设计和选择空气元件和配流管道，可实现节能。
例如，500hp的压缩空气系统的压降降低了2psi。节省的能源成本可以是:500 hp x .746 kW / hp x 6000小时/年x l.0% x 10美分/千瓦时= 2238美元/年。
换向阀
在压缩空气应用中，方向控制阀用于启动、停止或改变流动方向。各种各样的这种阀门用于工业。控制阀可用于不同的应用场合。一旦选择了合适的类型，那么阀门的流量必须与应用相匹配。换向阀的流量是通过流量系数(Cv)来确定的。随着Cv的增加，在保持相同流量和最终压力参数的情况下，压力降减小。因此，在选择阀门时应仔细考虑Cv值。看到CAC压缩空气系统的最佳实践书中有更多的信息。
过滤器调节器润滑器
frl是位于执行器之前的二次空气准备组件，有时也被称为空气站。空气系统的这一部分不能被认为是理所当然的，也不能被忽视，因为它必须正确地完成所需的功能，而且必须尽可能地高效地完成它。正确的设计和选择二次制备系统是至关重要的，以减少通过它的效率损失/压力降。如果忽略压降，FRL站的压降可能超过10psi，这意味着额外的能量需求为5%。建议工作的压降为2psi。
分配管系
设计不良的压缩空气分配系统会导致执行机构压力低、压缩机容量不足和空气流量不足。分配系统的压降越大，压缩机的压力设置就必须越高，以便在最终使用时提供所需的压力。压缩机运行的压力越高，产生压缩空气所需的功率就越高。
泄漏
有经验的压缩空气审核员发现，系统中的大多数泄漏和压力损失发生在最终的最终用途(阀门、配件、软管等)。这些浪费了能量，但也会通过较低的动力冲程、较慢的操作速度和不一致的操作对气动过程的性能产生负面影响。对重要流程的监视可以揭示问题何时发生。当系统相对没有泄漏，没有使用不必要的空气，且生产处于正常水平时，可以确定空气需求、流量、压力甚至温度的基线。有了这个基线，空气系统可以在正常条件下在一段设定的时间内被监控，并可以开发出控制图或历史。这提供了正常操作条件的图片，并可以在需要时触发操作。
“很多时候，压缩空气用户的注意力都集中在空气压缩机上，因为他们需要的空气压力不足以满足他们对工艺设备的需求，”Scales空气压缩机公司的高级客户经理、CAC基础课程讲师Roger Antonioli解释道。然而，问题往往在于他们的空气分配管道系统。一些常见的问题围绕着系统的大小或最初的设计不充分，或最初的尺寸是为了满足早期的空气流量需求，但现在已经发展为不同的空气使用需求。也有许多管道系统在没有适当的注意和维修的情况下就被允许恶化，而那些设计时没有考虑到适当的存储要求以适应需求侧工艺操作。压缩空气系统所有者和运营商需要认识到，设计糟糕的空气组织系统可能会降低最初购买和安装的成本，但设计糟糕的空气组织系统的生命周期成本将远远超过最初购买和安装节省的成本。”
关于气动系统优化的进一步讨论出现在CAC的《压缩空气系统最佳实践附录4(这本325页的手册可在CAC书店)．
欲了解更多信息，请联系:Jeff Yarnall, PE，电话:(503).639.0808jeff.yarnall@rogers-machinery.com，或Roger Antonioli，电话:(610)522-8480rantonioli@scalesair.com．
