來源：中國工控網??作者：馬工肖恩

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什么是壓縮空氣節(jié)能？?

就從“隔壁老王”說起吧，別看他是修自行車的，卻是個壓縮空氣節(jié)能的專家！老王心靈手巧，愛琢磨新技術，頭腦靈活，善于管理。從在街角開修車攤的時候，王師傅就開始?“壓縮空氣節(jié)能”事業(yè)了。

他天天跟壓縮空氣打交道，修車鋪就是“節(jié)能公司”，打氣筒就是“活塞空氣壓縮機”，騎自行車的就是“客戶”，自行車就是“用氣終端”，車胎里的就是“壓縮空氣”。打氣筒就是利用氣筒里面的皮碗來回運動，把取之不竭免費的空氣，壓縮成一定壓力的氣體，給自行車用。

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年輕時老王有力氣，所以每次緊握手柄，拉起壓下，幾個往復就把輪胎打的硬邦邦的（能源粗放運行），然后收錢完事。這時候老王就意識到氣就是錢?。。諝獠恢靛X，壓縮空氣很值錢）。

開始老王發(fā)現(xiàn)快節(jié)奏的打氣，會很累（能耗大），慢慢的打氣吧，也會很累（能耗也大，因為時間拉長了），而不緊不慢的打氣（空壓機最佳運行頻率），既能把車胎打足，花費的力氣也最少。（第一種節(jié)能方式，出氣與需求匹配時耗能最少，變頻什么的以后再講）

過了一段時間，老王發(fā)現(xiàn)打氣有些費勁，以前拉壓8次打足，現(xiàn)在需要10下。老王把打氣筒外殼（氣缸缸體）拆了一看“哦，是活塞的皮碗磨損了（有漏氣點），氣從里面漏掉了（內部泄漏），白浪費了我20%的力氣！”于是老王換了個皮碗，又可以8次打足了，這是最簡單的空壓機改造（第二種，提高空壓機效率的節(jié)能方式）。

打氣筒用了一年多，老王發(fā)現(xiàn)即便換了皮碗，還是得打10下才行。經過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)是打氣筒的氣管（氣路）上有裂紋，貼近耳朵甚至還能聽到“呲呲”地漏氣（聲波查漏，超聲波的以后再講），老王補漏是內行，很輕松的就把漏點補上了，又可以8次打足了。（第三種，檢查和減少泄漏）

當然，有些自行車多少下也打不起來，這個簡單，就是自行車內胎壞了（終端設備），因此扎胎的補胎（補漏），氣嘴壞的更換成新型的氣嘴（換閥門）。（第四種，提供可靠的終端用氣設備）。

生意變好了，一個打氣筒不夠用了。小有盈利的老王決定再買一個打氣筒，而且是電動的，個頭大出氣量多（不同功率的空壓機）。經年累月，修車鋪有了很多打氣筒（不同品牌和年代的空壓機），于是打氣筒群（空壓機群）出現(xiàn)了。

下次講講空壓機群怎么控制來實現(xiàn)節(jié)能。

這次講講空壓機群是怎么集控的。

修車王師傅現(xiàn)在有七個電動打氣筒了，他在修車鋪一角蓋了個打氣筒專用房間（空壓機房）。所有打氣筒的出氣管都匯總到一個鐵罐里（壓縮空氣氣罐），然后通過一條粗的管子（總管），送到修車鋪的外面。老王在外面接了十二個小氣嘴給大家用（用氣管網）。這就是空壓機群的集中供氣。

每天上下班高峰期間，來打氣的人多，老王就把這七個大大小小的打氣筒陸續(xù)合上開關（所有空壓機滿負荷工作）。而低峰時期，只開三、四個打氣筒就夠了（個別空壓機工作，其它停止），這樣運行，既能滿足打氣的需求，耗電量也最小。（空壓機運行優(yōu)化）。

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那什么是空壓機群的集控呢？

問題是這樣的，為了節(jié)省電費，這些打氣筒既要充足的供氣，還要盡量避免空轉，所以老王頻繁穿梭于修車鋪和打氣筒房，來及時的按動開關（分別控制）。老王累壞了，他想“肯定有更好的辦法！”。后來他把所有打氣筒的電源都扯根電線，把開關安裝在了修車鋪的小棚子里，他就坐在那里，看見打氣的人多了，就開啟一個開關，反之就關閉一個開關，這樣就省事多了（集中控制）。

可即便是這樣，老王也不滿足，因為他總得親眼盯著，總得親手操作，來開關這些電動打氣筒。

這時電腦派上了用場。他在外面的用氣總管上安裝了一個小儀器（壓力傳感器），可以知道管子里的氣壓是多少。然后用一根線把這個信息傳到電腦里，讓電腦做出判斷。通常用氣的人多了，管子里壓力就會降低，這時候電腦就發(fā)出指令，開啟一臺電動打氣筒，增加供氣。反之，用氣的人少了，壓力就會升高，電腦就關閉一個打氣筒（智能集中控制）。

電腦還可以做更多的事?？偣艿臍鈮菏嵌嗌伲袔着_打氣筒是開著的，電腦都知道，并且可以24小時的不知疲倦的工作，老王連睡覺也不用擔心掙錢了。（這實現(xiàn)了空壓機群的自動監(jiān)測和集中控制）

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以上講了空壓機群的集中控制。這時市場發(fā)生了變化，來打氣的除了自行車，還有摩托車和汽車，甚至老王還要給隔壁的養(yǎng)魚池供氣。也就是說客戶需求多樣化了，有高壓空氣，有低壓空氣，有的需要氣量大，有的小。那下次就來講高低壓溢流這種節(jié)能方式。

這次講講高低壓溢流，是怎么運行的。

上次講到市場需求發(fā)生變化了，有的人要高壓空氣，有的要低壓空氣，而且用氣量也不一樣。比如汽車輪胎充氣需要相對少量的高壓空氣，而一個巨大的氣球就需要大量的低壓氣體。以上兩種都是間歇供氣。有的是持續(xù)供氣，比如老王給隔壁養(yǎng)魚池供氣，以增加水中的含氧量，這個就不能中斷。于是，老王就把他的電動打氣筒分成兩類，一類打的氣壓高，一類打的氣壓低。然后他又增加了一個氣罐，這樣就有了高壓氣罐和低壓氣罐，當然氣管也鋪設了兩路。（高低壓空氣管網）。

那為什么要在高壓和低壓空氣之間，增加一個溢流裝置呢？

問題是這樣的，當一些汽車輪胎和巨大氣球都要打氣的時候，高壓和低壓打氣筒都開始工作，很快就把兩個氣罐充滿了，并且開始供氣。汽車很快充滿開走了，高壓打氣筒雖然停止了，可是滿滿一罐子的高壓空氣就這么放著。而巨大氣球那邊才充了一點，低壓打氣筒雖然全負荷的開動，但進展也很緩慢。老王開始琢磨了，能不能把那罐高壓空氣派上用場呢？

于是，他在高壓管路和低壓管路中間，安裝了個閥門（溢流裝置閥）。等汽車開走幾輛后，不需要那么多高壓空氣的時候，他就把閥門打開一點，讓一部分高壓空氣進入到低壓管路中，給低壓空氣幫忙。當汽車全部都充氣完成后，他就把閥門開到最大，讓所有的高壓空氣，都溢流到低壓管網中，全力以赴的幫助低壓空氣。當然，如果這時候又來了汽車要充氣，那就得把閥門再關小一些，以滿足高壓空氣的需求。這樣沒有浪費，節(jié)省了氣，也就是省錢了（壓縮空氣節(jié)能）。

有時候甚至低壓打氣筒都壞了，而需要持續(xù)供氣的養(yǎng)魚池不能停氣，怎么辦？這時候溢流單元也起作用了，源源不斷的把高壓空氣，變成低壓空氣，給養(yǎng)魚池供氣。（提高系統(tǒng)可靠性）

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這樣，一個溢流閥，就實現(xiàn)了高低壓空氣之間的搭配工作，提高了可靠性和效率。當然老王不能天天盯著這個閥門，還不停的用手關大關小，所以他也引入了自動化控制。在高低壓管路上，都裝上了壓力傳感器，把手動閥門也換成了電動的。于是他把高壓和低壓空氣的數值，都輸入到一個小控制器里（PLC），讓這個控制器根據壓力大小自己去操作了。

這里面還有一個知識點，那就是優(yōu)先保證高壓，還是優(yōu)先保證低壓。還是從老王這里來講，如果來充氣的是公共汽車，必須準時準點，那就得盡快給它充氣，保證一定量的高壓空氣，那這個閥門就得根據高壓管路的壓力，進行調節(jié)，不能讓氣壓掉下來。這就是保高壓。

相反，如果養(yǎng)魚池的魚很珍貴，無論如何也不能停氣，那閥門的調節(jié)，就得根據低壓空氣的壓力來調，有時候就得讓汽車充氣等一等，慢一些充氣，而必須保證有足夠的壓縮空氣溢流到低壓這端來。這就是保低壓。

以上講了高低壓溢流，是起什么作用的，怎么運行的。老王的修車鋪越來越大了，氣管也越來越多了，難免有漏氣的地方。老王知道這些泄漏點其實就是漏錢的窟窿，但是面對復雜的管路，怎么能找到它們呢？下一次就講講老王發(fā)明的兩個實用的工具，檢漏掃描槍和泄漏檢測儀。

????上次講了高低壓溢流是怎么運行的。老王修車鋪的氣管越來越多，難免有漏氣的地方。精明的老王知道這些泄漏點其實就是漏錢的窟窿。這一天到底漏了多少氣？這些漏點在什么地方？老王發(fā)明了兩個實用的工具，來解決以上兩個問題。一個是泄漏檢測儀，另一個是檢漏掃描槍。

????先來說泄漏檢測儀。修車鋪里的電動打氣筒，氣罐和管路，組成了一個有壓力的空氣系統(tǒng)。這個系統(tǒng)難免有一些泄漏，那到底一小時能漏多少氣呢？如果給這個系統(tǒng)憋住，接個氣壓計，看看一個小時壓力降了多少，間接的就能推算出整個系統(tǒng)的泄漏量。但是如果這個系統(tǒng)很大，而且不能長時間憋著，那怎么測量呢？老王想了一個巧妙的方法，有點像立一根竹竿測量它影子的長度，然后推測山的高度一樣。

????老王做了幾個氣嘴，上面很精確的打了幾個不同直徑的小孔，把這些小孔當作管路上的泄漏點，然后精確的測量出這些小孔的泄漏量。老王把這些氣嘴通過閥門接入到修車鋪的大管路系統(tǒng)中，通過比較打開和關閉氣嘴時系統(tǒng)的壓力降，就可以推算出來整個修車鋪管網一段時間的泄漏量，從而推算出一天浪費了多少氣，多少錢。

????老王做了個金屬殼子，把這些氣嘴，閥門裝進去，又裝上電路板和顯示屏，再加上一些工業(yè)化的設計，就變成了一個泄漏檢測儀。老王不但用它給自己的修車鋪測泄漏量，還能給其他同行做檢測，檢測費也不低哦。

這些氣不能白白浪費掉，可是怎么找到這些泄漏點呢？在第一講說了聽聲音的方法，可是面對高高低低，交叉縱橫的壓縮空氣管網，怎么能快速而準確的找到這些大大小小的漏點呢？除了靠人的聽力，老王找到了一種更好的方法，就是靠超聲波來找泄漏點。

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????它的測量的原理是這樣的：當氣體從小孔中泄漏時，流出的氣體摩擦小孔會發(fā)出聲波，有些波段是人可以聽到的，比如“嘶嘶”的聲音。而有些波段是人聽不到的，只有超聲波探測器能更精確和全面的撲捉到這些聲波。老王把這個小探測儀裝到一個手持式的儀器中，再安裝上可以顯示聲波強弱的顯示燈。這樣對著管網上下左右的掃描，當探測器的方向越對準泄漏小孔時，顯示燈就會越亮，于是就知道這個方向上肯定有泄漏，再靠近找漏點就好找了。但是它有兩個缺點，一個是受修車鋪里叮叮咣咣這些環(huán)境噪聲影響較大。另一個是泄漏量太小了測不出來，比如用它來找車輪胎上的氣眼時，大的氣眼可以檢測出來，而小的就不行了，還得用水浸看氣泡的方法。

????這次講了老王發(fā)明的兩件利器：泄漏檢測儀和智能泄漏掃描槍。它們不但可以測量出整個管網泄露了多少氣體，還能夠找出具體的泄漏點。這些泄漏消除了，修車鋪的電動打氣筒減少了空耗，為老王省了不少錢。老王最近有個新業(yè)務，就是給玩具氣槍的高壓儲氣筒灌氣，它的特點是壓力很高，比修車鋪的最高壓還要高出一點，那能實現(xiàn)嗎？接著我們講講局部增壓的技術。

上面講了老王發(fā)明的兩件利器：泄漏檢測儀和智能泄漏掃描槍。它們可以測量出整個管網泄露量的大小，還能協(xié)助找到泄漏點。而提到修車鋪的新業(yè)務，也就是給玩具氣槍的高壓儲氣筒灌氣，是怎么回事呢？原來修車鋪打氣筒的最高壓力是7公斤，而氣槍儲氣罐需要10公斤壓力（假設），它比修車鋪的高壓還要高出一點。聰明的老王又想出了一個技術創(chuàng)新，最終接下這筆業(yè)務。

????這個技術創(chuàng)新，就是局部增壓技術，還是用修車鋪的打氣筒為例。一般的打氣筒有兩個氣孔（進氣孔和出氣孔），有一個密封皮碗（活塞），皮碗將筒體的一端密封成一個壓力腔（假設7公斤），另一端也就是手柄這邊形成另一個壓力腔（大氣壓）。老王的創(chuàng)新是這樣的：把兩根普通打氣筒的筒體頭尾相連起來，并將連桿焊接在一起。于是這兩個并聯(lián)打氣筒變成了有四個氣孔，兩個活塞，四個壓力腔的增壓打氣筒。這里不妨將這四個壓力腔稱作上部上腔，上部下腔和下部上腔和下部下腔。兩個進氣孔也接上7公斤壓力的氣體。這樣增壓打氣筒的硬件就具備了。

????以下就是用低壓氣產出高壓氣的奧妙之處：首先在上部上腔和下部上腔注入7公斤的低壓氣體，而上部下腔排空，這樣在兩個活塞的作用下，下部下腔的氣體被壓縮到了14公斤，通過打開的排氣口排出。接下來反向運行：在上部下腔和下部下腔注入7公斤的低壓氣體，而下部上腔排空，這樣在兩個活塞的作用下，上部上腔的氣體被壓縮到了14公斤，也通過排氣口排出。這樣周而復始的運行，就會從下部下腔和上部上腔中源源不斷的排出增壓了2倍的壓縮氣體來。當然因為皮碗和筒體的摩擦力，以及打氣筒的密封效果等因素的限制，這個增壓比是略低于2倍的，也就是低于14公斤的。

另外，還可以通過調節(jié)排氣孔什么時候打開，來獲得不同的增壓比。舉例來講，如果注入這個增壓打氣筒壓縮氣體的壓力是7公斤的，那在增壓到12公斤的時候，就打開排氣孔，那就獲得了12公斤高壓空氣。理論上講排出的氣體可以是7到14公斤之間的任意值。

????修車鋪里面的打氣筒雖然都是7公斤以下的配置，但是有了這件增壓利器，就可以輕松的升壓到10公斤，給高壓氣槍灌氣完全沒問題，老王的修車鋪的業(yè)務又就拓寬了！不過這個增壓打氣筒也有缺點，大家也許注意到了剛才所講的，它的上部下腔和下部上腔的低壓氣體，在工作中被排空了，這部分錢就白白浪費了。這是氣動增壓方法的局限性，因而它適合于用氣量比較小的場合。但總體上這個增壓打氣筒還是能給老王賺錢的！

????這次我們講了修車鋪用低壓氣體產出高壓氣體的方法之一，就是利用壓縮空氣本身作為動力，給原本有一定壓力的氣體，再次進行壓縮，從而獲得更高壓力的氣體。當然也有其他動力的增壓方法，這次就不講了。下次我們講講比較普遍的變頻節(jié)能，是怎么在修車鋪里展開應用的。