优化当今的气动系统

在过去的十年中，气动系统的设计发生了巨大的变化，这主要是由于制造它们的技术的发展。气动制造商用于确定部件尺寸的在线工具不断发展，现场总线系统不断变化，部件设计不断改进，工业物联网（IIoT）等网络设备重塑了行业。所有这些进步在优化气动系统的效率方面发挥了重要作用，但不能忽视长期以来的例行维护实践。本文将重点介绍正确的空气压缩机尺寸、正确的气动部件尺寸和可预测的预防性维护。

任何压缩空气系统的核心都是空气压缩机本身和相关部件，如储气罐、后冷器和干燥器。应根据环境、占空比、压力和所需立方英尺/分钟（cfm）以及未来扩展的安全系数，向合格的空气压缩机供应商咨询所需的特定部件类型。在进行系统分析时，将考虑这些因素中的每一个。如果特定机器功能需要的压力高于其他所需功能的压力，则与增加空气压缩机的压力相比，储液罐和空气放大器是向系统支腿提供附加压力的有效方法。

为了使系统尽可能高效地执行任务，适当的组件设计和规模非常重要。为此，由于许多制造商的在线尺寸工具允许最大限度的系统效率，从来没有更多的工具可以用于组件的尺寸调整。在优化整体系统效率方面，昨天最常见的组件今天也适用。调节器，压力和流量控制，过滤和正确安装的管道系统都可以提供主要的效率和延长寿命的好处。

工业监管机构

工业监管机构通常有两种建筑类型，第一种是三明治风格。在这种结构中，调节阀位于底座或歧管和阀体之间。这种布局很方便，但不是最有效的，因为阀体尺寸是由阀门的宽度决定的。这可以减少阀门部分的总流量，最多可达50%，这就要求阀门过大，以获得所需的流量，以满足所要完成的工作。更有效的调节阀是内联式，它具有反向流量止回阀，可以放置在阀门和执行机构之间，实现双压力功能。双压力是一种简单但被忽视的方法，以提高效率，因为许多执行器周期只有一个动力冲程(负载在一个方向)。通过在无动力冲程上添加调节器，可以降低压力以满足需求，从而节省能源并提高性能。

电动气动压力控制

电动气动压力控制有不同的设计类型，可以集成到机器逻辑中，根据电压或电流命令信号改变压力。这种类型的调节器可以放置在难以到达的位置的执行机构附近，仍然提供高效的操作．如果需要已知的压力调整，设计师也可以建立“压力配方”，或者与机器控制器接口。这些应用程序可能有很大差异，包括以下列出的一些选项：

• 压辊(根据产品/应用需要不同的力)
• 点焊机(这也需要不同的力取决于金属规格)
• 焊膏分配
• 医疗调剂
• 机器人喷漆
• 气缸速度控制
• RPM电机/涡轮控制(添加速度传感器作为反馈，可以实现非常精确的速度控制)
• 舞蹈辊(如纸或织物)
• 反平衡控制
• 刹车力的控制

电动气动压力控制

流量控制

流量控制限制执行机构的速度，保存压缩机产生的流量。常用的两种样式是内联和直角。两者都可在“仪表输入”或“仪表输出”，后者是更好的选择，由于空气的可压缩性。直角风格的设计，以管道直接进入执行器端口，在那里可以获得最好的结果。此外，在执行机构上安装了流量控制安全元件，当软管或管道被切断时，执行机构可以以所需的速度移动，而不是出现不受控制的逃逸效应，这可能会导致设备损坏或人身伤害。

过滤

过滤可延长系统部件的使用寿命，标准阀门和执行机构的工业部件的微米尺寸范围为5μm至40μm。系统所需的过滤程度由部件制造商公布。一些更关键的应用，如仪器仪表、制药、食品饮料和空气逻辑可能需要0.001μm，这意味着需要预过滤器和凝聚过滤器。

为气动系统的特定支腿选择正确的过滤与选择正确的阀门和执行机构同样重要。此外，应仔细考虑过滤器上使用的污染指示器，以满足系统的重要性。过滤器指示器包括一个简单的低成本压力表、红色/绿色可视指示器、电气指示器和压力开关。知道何时更换滤芯很重要，因为过早更换滤芯将无法充分利用滤芯的使用寿命，而且可能成本高昂，尤其是在凝聚滤芯方面。或者，等待时间过长会对系统功能产生不利影响。

视觉类型指示器需要努力查看它们，“看不见，想不起来”规则可能会起作用。但是，电动和压力开关型指示器将更难忽略，因为它们可以提供任意数量的指示报警。

预防性维护组件

预防性维护部件，如智能气动模块（SPM），是优化整个气动系统的下一步。它通过利用IIoT监控系统性能，将其保持在峰值性能水平，并显著减少了成本高昂的停机时间。SPM可以提醒相关人员特定部件的预期寿命即将结束——这可以在不占用宝贵的机器控制器内存的情况下完成。

正确设计的管道系统

适当设计的管道系统还可以通过减少尖角的数量来提高效率。一个90度弯头的湍流会导致3-5 PSI的压降。另一个需要考虑的因素是湿度。水分是压缩空气系统的副产品，会导致某些类型的管道生锈。在管道系统中形成的锈斑会导致部件污染和过早失效。此外，在管道内部形成的锈垢会引起额外的气流湍流，这是压力下降的直接反映。使用铝制管道可以避免生锈问题。滴管腿排水管也可以提供一种方法，在管道系统的特定点排水。联管的支腿应该从顶部取下，而不是底部，因为底部会积聚水分。

最终目标始终是了解整个系统的势能、控制势能、适当维护系统（包括去除水、水分和杂质）以及设计气动控制电路以实现最佳效率。在考虑了上述所有因素后，试图制定系统当前和未来的目标是实现该目标的关键因素。

关于作者

Bill Nevills是Valin Corporation的认证流体动力专家，为技术、能源、生命科学、自然资源和交通运输行业提供领先的技术解决方案。华菱提供个性化的订单管理、现场支持、全面培训和应用专家工程服务，利用自动化、流体管理、精密测量、过程加热、过滤和流体动力产品。华菱还提供了管理本文提到的压缩空气系统的解决方案。欲了解更多信息，请访问www.valin.com。

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