【壓縮機(jī)網(wǎng)】摘要：壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，空壓機(jī)目前己經(jīng)成為重要的工業(yè)設(shè)備, 在各大工業(yè)企業(yè)中成為主要的動(dòng)力源, 擔(dān)負(fù)著工廠設(shè)備健康運(yùn)行的重?fù)?dān)。本文對(duì)現(xiàn)有空壓系統(tǒng)進(jìn)行分析診斷后，通過查閱資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等，建立高效空壓機(jī)房理論模型，為提高空壓系統(tǒng)效率提供理論依據(jù)和實(shí)踐案例。

　　文/張偉科  伍世江  梁劍鋒  區(qū)海宇  范一格

 

　　<接上期——>

 

　　6 空壓機(jī)機(jī)型的合理配置

　　空壓機(jī)作為空壓系統(tǒng)的核心設(shè)備，其機(jī)型配置的合理性決定了系統(tǒng)能效水平的上限。在空壓機(jī)選型時(shí)，要注意選擇比功率值低的節(jié)能型空壓機(jī)，空壓機(jī)能效水平以比功率值為判定依據(jù)，比功率值越低則能效水平更高。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)備生命周期的全部費(fèi)用中，能源費(fèi)用是占了極大部分的。以某國際品牌的1000kW離心機(jī)為例：初始采購費(fèi)190萬元、年度運(yùn)行費(fèi)560萬元、年度維護(hù)費(fèi)13.3萬元。按運(yùn)行時(shí)間8000h/年、電費(fèi)0.7元/kwh計(jì)算：十年總額為5923萬元，其中，采購費(fèi)：運(yùn)行費(fèi)：維護(hù)費(fèi)=3.21：94.55：2.25。所以，選用高效的壓縮機(jī)尤為關(guān)鍵

 

　　離心空壓機(jī)和螺桿空壓機(jī)是目前使用最廣泛的機(jī)型。我廠當(dāng)前使用的螺桿空壓機(jī)主要有40立方和80立方兩種，離心機(jī)是110立方的。根據(jù)各空壓機(jī)廠家的信息顯示，機(jī)組的實(shí)際比功率大小跟具體品牌和配置等參數(shù)有關(guān)，但大致可以了解到目前這兩種機(jī)型（離心機(jī)和螺桿機(jī)）比功率隨排氣量的變化趨勢(shì)：排氣量小于60立方，螺桿機(jī)占優(yōu)，60～80立方這個(gè)區(qū)間兩者相對(duì)接近，在排氣量大于80立方，離心機(jī)占優(yōu)。在新增設(shè)備和日常運(yùn)行設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備的運(yùn)行最優(yōu)狀態(tài)來組合。如圖5。

　　離心機(jī)的比功率（kW/（m3/min））一般為5.0～5.3，多數(shù)為5.1左右，且由于是無油系統(tǒng)，過濾級(jí)數(shù)可比噴油螺桿機(jī)大大減少，因此壓差也可相應(yīng)減少約0.5bar。而根據(jù)GB19153《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》，以250kW的噴油螺桿機(jī)（額定壓力0.7MPa）為例，一、二、三級(jí)能效的比功率分別為5.3、5.8、6.4。

　　兩級(jí)壓縮螺桿空壓機(jī)是近年市面上比較熱門的高效節(jié)能產(chǎn)品，一般來說，兩級(jí)壓縮空壓機(jī)可達(dá)到二級(jí)甚至一級(jí)能效，而單級(jí)壓縮空壓機(jī)只能達(dá)到三級(jí)或二級(jí)能效。依照每臺(tái)每年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，兩級(jí)螺桿空壓機(jī)每年可節(jié)省電費(fèi)約20萬元。

　　離心機(jī)的設(shè)計(jì)年限一般可達(dá)20年，定期保養(yǎng)一般僅限于過濾器、冷卻器（視水質(zhì)而定）等工作, 年平均保養(yǎng)成本約占新機(jī)價(jià)格的2%，按100m3/min的產(chǎn)氣量，每年保養(yǎng)費(fèi)用比螺桿機(jī)少2～3萬。從使用成本上來看，生產(chǎn)等量壓縮空氣的情況下，離心機(jī)每年大約可比螺桿機(jī)節(jié)約電力10萬kWh左右。

　　當(dāng)前汽車行業(yè)大流量空壓機(jī)普遍選用離心機(jī)，小流量則選用螺桿機(jī)，而且后期增加的大部分都是大流量的離心機(jī)，選用品牌以國際知名品牌為主。離心空壓機(jī)具有出氣量大、工作持續(xù)穩(wěn)定的特點(diǎn)。但在低負(fù)荷運(yùn)行過程中存在喘振現(xiàn)象（生產(chǎn)用氣負(fù)荷低于70%時(shí)）對(duì)生產(chǎn)工藝的用氣量有一定的要求。所以實(shí)際使用時(shí)宜采用離心機(jī)和螺桿機(jī)組合運(yùn)行，保證大部分時(shí)間工廠的供氣量，避免系統(tǒng)因?yàn)闅饬空{(diào)節(jié)不到而產(chǎn)生加卸載。能耗低的作備機(jī)，當(dāng)需要保養(yǎng)時(shí)可啟用備機(jī)。

　　一級(jí)能效空壓機(jī)比二級(jí)和三級(jí)的同類產(chǎn)品分別節(jié)能15%和30%左右。因此在條件允許的情況下應(yīng)該優(yōu)先考慮選用能效高的空壓機(jī)，并淘汰能效低的空壓機(jī)。

　　除了選擇高效的設(shè)備外，還要注重空壓機(jī)額定產(chǎn)氣量的合理搭配。在工廠實(shí)際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)情況的變化必定對(duì)壓縮空氣的需求量產(chǎn)生波動(dòng)。以我廠壓縮空氣需求范圍為300～500m3/min時(shí)為例，如全部開啟螺桿機(jī)，則開啟的臺(tái)數(shù)較多導(dǎo)致用電量增加，如全部開啟離心機(jī)，機(jī)器在負(fù)荷變化明顯時(shí)容易喘振。此時(shí)宜采用離心機(jī)和螺桿機(jī)組合運(yùn)行，這種配置下，可保證離心機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)行，效率較高，同時(shí)利用螺桿機(jī)的調(diào)節(jié)作用，可滿足多種工況條件。比較合理的空壓機(jī)選擇可以是配置3臺(tái)110的離心機(jī)、2臺(tái)80和1臺(tái)40的螺桿機(jī)，且其中1臺(tái)40的螺桿機(jī)選用變頻空壓機(jī)，這樣可以最大程度地適應(yīng)實(shí)際的需求。當(dāng)然，理想的壓縮空氣站配置應(yīng)實(shí)現(xiàn)多段式供氣范圍，可以更好地匹配企業(yè)生產(chǎn)過程中不同工況的壓縮空氣需求。

　　影響氣量選擇的因素比較多，故一般是按所有用氣設(shè)備的氣量總和再加上15%或以上的裕量。但根據(jù)車間設(shè)備的使用情況，間斷還是連續(xù)用氣，高峰和低谷氣量也會(huì)有很大的變化，需要配合智控系統(tǒng)及時(shí)對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行調(diào)度，使效率最佳。

 

　　7 供氣管路合理布置

　　多臺(tái)空壓機(jī)應(yīng)布置在一個(gè)壓縮空氣站內(nèi)時(shí), 供氣管路需形成一個(gè)環(huán)形管網(wǎng), 避免出現(xiàn)就近設(shè)置多個(gè)小型空壓機(jī)系統(tǒng)的情況。壓縮空氣的環(huán)形管網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)各空壓機(jī)供氣量的融合和調(diào)度。在壓縮空氣需求量降低的工況下, 可減少空壓機(jī)的開啟臺(tái)數(shù), 有效的提高了空壓機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。壓縮空氣后處理設(shè)備間的管道連接及集氣管的安裝, 除設(shè)備和閥門要采用螺紋或法蘭連接外, 其余均需采用焊接方式連接。焊接方式連接比較可靠、密封性好, 可以有效地避免后期使用過程中管道的泄漏。通往各車間供氣管道的管徑要大于車間的管道管徑, 雖然管徑加大會(huì)增加投資, 但可以減少輸氣壓力的損失, 使各用氣設(shè)備能夠得到較為均勻的氣源壓力, 同時(shí)又使系統(tǒng)有較大的容積, 有利于更經(jīng)濟(jì)地控制空壓機(jī)的運(yùn)行。因此, 從經(jīng)濟(jì)效益考慮, 加大集氣管管徑比加大儲(chǔ)氣罐容量更為經(jīng)濟(jì)。

　　8 關(guān)于高效空壓機(jī)房的幾點(diǎn)思考

　　團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近幾年的項(xiàng)目改造及對(duì)其它優(yōu)秀項(xiàng)目的考察后，得出幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和思考，在此進(jìn)行歸納，僅供參考，如表2。

　　以上為團(tuán)隊(duì)在推進(jìn)高效空壓機(jī)房建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn)心得，目前只完成了部分措施，應(yīng)更好地匹配末端的氣量使用需求，減少不必要的浪費(fèi)才能使整體系統(tǒng)效率最大化，同時(shí)在推進(jìn)建設(shè)的過程中進(jìn)一步完善高效空壓機(jī)房模型，如圖6。

　　結(jié)語

　　高效空壓站房的建設(shè)要準(zhǔn)確把握需求，除了提升機(jī)組比功率值以外, 還應(yīng)結(jié)合能管平臺(tái)、干燥機(jī)、過濾器、排水器、儲(chǔ)氣罐、供氣管網(wǎng)、能量回收等系統(tǒng)組成部分對(duì)整個(gè)空壓站房系統(tǒng)進(jìn)行綜合改造。空壓機(jī)機(jī)組能效等級(jí)、空壓站機(jī)型配置合理性、干燥機(jī)壓縮空氣消耗量、供氣管網(wǎng)布置、壓縮空氣泄漏情況、管理系統(tǒng)優(yōu)化、能量回收等都將對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行能效水平產(chǎn)生重大影響。沿著建設(shè)高效空壓站房的思路能夠幫助發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)系統(tǒng)的不足和節(jié)能潛力，逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)房運(yùn)行的遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、數(shù)字化、平臺(tái)化、智能化，運(yùn)行人員及能效的高效化。

　　在后續(xù)的工作中，我們會(huì)繼續(xù)引入合適的新技術(shù)、新工藝，用先進(jìn)的管理手段推進(jìn)建設(shè)高效空壓機(jī)房。

　　<本文連載完！>

　　參考文獻(xiàn)

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