上次讲了老王修车铺中节能的一个重要方法,即使用变频技术来调节打气筒的打气“节奏”,以最省力气的方式,给轮胎打足气,这满足了老王最节能最省钱的要求。但有时候需求也会发生变化,有些应用需要输出压力很稳定才行。比如修车铺旁边的生物制药厂,它的重要设备发酵罐要在非常稳定的空气压力下,其内部的生物菌的才能正常生长,如果压力波动太大,就会影响到发酵罐内的温度,氧气含量和空气流速,生产出不合格的疫苗,发生严重的事故,导致“疫苗之殇”。这节我们就来聊聊压缩空气的稳压技术,看看老王是怎样解决这个问题的。
首先是系统。要保证稳定压力,供气系统应该是大致稳定的,整个供气管网应该是合理的,这是硬件基础和背景。
比如,压缩空气系统在源头的空压机产气量要足够大,能够源源不断稳定的产出压缩空气,其次要有一个足够大的储气罐,能够应对一般的用气量波动冲击,防止被大用气量用户把系统压力拉低。如果这两项对已经建成多年的压缩空气系统来讲条件有限,那也可以尝试高低压溢流的方式(参见“修车师傅的压缩空气节能事业(三)——高低压溢流”),来抽高补低,保证气源稳定。总之,“问渠哪得清如许 为有源头活水来”,要想保证给制药厂稳定的压缩空气供应,老王必须要在硬件上加大投资,在源头布局上先准备好。
其次是稳压设备,最典型的就是稳压阀,下面参照针形稳压阀简图让老王详细道来。
稳压阀从原理上看,在供气稳定,用气不稳定的时候,也就是在入口端P1压力不变的情况下,当出口段气压力P3增加时,则气体出口端气流变慢,导致P2的压力升高。这一升高使活塞战胜了弹簧,导致针阀向右移动,开度减小,通过针型阀的气体流量减小,从而保证了P3减小到设定值,也就是保证了输出稳定,反之出口端P3减小时,原理也一样。
而在用气稳定,供气不稳定时候呢?先说P1压力减小时,则气体进口端气流变慢,就会导致P2和 P3降低,这一降低使弹簧战胜了活塞,导致针阀向左移动,开度加大,通过针型阀的气体流量增加,从而保证了P3增加到设定值,同样保证了输出稳定,反之出口端P1减小时,原理也一样。
如果大家耐心的看完修车王师傅的这段绕口令,就会发现稳压阀也并不复杂,就是不断调节反馈的过程。稳压装置还有很多种,比如稳压罐,稳压器,间歇使用的增压阀或增压泵等。
各种稳压设备有一个共性点,那就是要想得到稳压的结果,就必须把后端压力变化的情况反馈到前端的元器件上来,由这些元件来微调,两股力量来“较劲”,改变供气的流量,等到两股力量“平衡”的时候,输出压力也就稳定了。当然这一过程是动态的,根据供气和用气的情况实时变化的。
这里还有一个技术点,就是稳压装置的精度问题。对于压力波动要求越小的情况,元器件的机构灵敏度越高,也就是阀两端“较劲”的两股力量实力接近而动作快捷。
老王通过重新布局他修车铺里的空压机,气罐和管网,并采用了相应的稳压阀,终于满足了制药厂苛刻的供气要求,为疫苗发酵罐提供了压力稳定的压缩空气。这里面要注意的一点是,当用户的需求发生变化时,要重新评估供气稳定性。比如,制药厂为了节省成本,把小发酵罐改成了大发酵罐,用气超出了原有系统的调节范围,就得重新选择新型号的稳压装置,才能生产出合格的疫苗来。
老王的压缩空气业务拓宽了,也遇到了各种各样的客户需求。这次讲了老王采用稳压技术,满足用户对压缩空气压力稳定的苛刻要求。类似用户,还有些是要求压缩空气流量是稳定,也就是要“稳流”,下次我们来聊聊这个技术。
(爱索能源 马少华 李云)