空壓機(jī)節(jié)能技術(shù)離心空壓機(jī)節(jié)電王在制藥企業(yè)的應(yīng)用

【案例研究目的】

離心壓縮機(jī)（當(dāng)壓縮對象為空氣時(shí)稱為離心空壓機(jī)），是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中使用的核心動(dòng)力設(shè)備，承擔(dān)著主要的供氣任務(wù)，其容量較大、能耗水平高。由于其能耗占比很高，離心壓縮機(jī)的節(jié)能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

離心壓縮機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)、流量大、設(shè)計(jì)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著流量調(diào)節(jié)較為困難、容易發(fā)生喘振的缺點(diǎn)。離心壓縮機(jī)常用的三種流量調(diào)節(jié)方式為：

1、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得離心壓縮機(jī)的輸出流量改變，進(jìn)而調(diào)節(jié)管網(wǎng)氣壓。其優(yōu)點(diǎn)為：

（1）不引入阻力損耗。通過轉(zhuǎn)速的降低，葉輪做功呈現(xiàn)自然下降，流量和輸出壓力呈現(xiàn)下降趨勢，不需要引入阻力環(huán)節(jié)，就能對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于沒有阻力環(huán)節(jié)，不會(huì)因?yàn)樽枇Χ鴵p失能量。

（2）壓縮過程中的損耗有所降低。通過轉(zhuǎn)速的降低，葉輪與空氣的相對運(yùn)動(dòng)速度減緩，摩擦等損耗有下降趨勢，體現(xiàn)在壓縮過程中的產(chǎn)熱量下降，損耗降低能夠節(jié)省壓縮時(shí)的功耗。

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是離心壓縮機(jī)節(jié)能的一種有效的調(diào)節(jié)方式，由于不引起阻力損耗、降低壓縮損耗的作用，是最省功的調(diào)節(jié)方式，在蒸汽透平壓縮機(jī)中使用廣泛，具有很多的應(yīng)用實(shí)踐，因此，節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式。但是，對于電機(jī)拖動(dòng)的離心壓縮機(jī)，其轉(zhuǎn)速是基本固定的，很難采用簡單的方式進(jìn)行調(diào)速，通常的變頻調(diào)速又容易引起壓縮機(jī)發(fā)生喘振，因此，應(yīng)選擇先進(jìn)的、成熟的技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在本案例中，該問題獲得了圓滿解決，將進(jìn)行重點(diǎn)敘述。

2、調(diào)節(jié)閥門。調(diào)節(jié)閥門是離心壓縮機(jī)的一種簡單的調(diào)節(jié)方式，通過閥門的調(diào)節(jié)，開度減小，在閥門兩側(cè)形成壓力差，將系統(tǒng)的有效輸出壓力減少，氣體流動(dòng)受限，從而使得流量減少，系統(tǒng)運(yùn)行在所需的平衡點(diǎn)上。閥門分為進(jìn)氣閥門和排氣閥門，分別具有不同的作用：

（1）進(jìn)氣閥的阻礙作用，降低了實(shí)際的進(jìn)氣壓力，形成了一定的真空度，進(jìn)入的氣體變得相對稀薄，使得流量下降。同時(shí)，進(jìn)氣閥也會(huì)提高進(jìn)氣溫度。

（2）排氣閥的阻礙作用，提高了實(shí)際輸出壓力，使得壓縮機(jī)向壓力增大、流量減小的工作點(diǎn)移動(dòng)，限制了流量。

綜上，閥門的作用概括起來就是，通過引入流動(dòng)阻力，使得流量降低，從而滿足工藝的要求，會(huì)造成能量的損失。事實(shí)上，離心壓縮機(jī)節(jié)能主要是發(fā)掘閥門損失的能量，并盡量減少壓縮過程中的附加能耗，使得排氣溫度下降、壓縮功下降，實(shí)現(xiàn)較好效果。

3、調(diào)節(jié)導(dǎo)葉。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)是離心壓縮機(jī)的一種調(diào)節(jié)方式，是通過誘導(dǎo)氣體沿著具有傾角的導(dǎo)流葉片流動(dòng)，使氣體預(yù)旋，從而降低氣體與旋轉(zhuǎn)葉輪之間的相對速度，做功減少，壓縮程度減輕，流量減少。導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的效果和能量損失介于速度調(diào)節(jié)和蝶閥調(diào)節(jié)之間。

綜上所述，離心壓縮機(jī)節(jié)能的核心原理是，采用更優(yōu)越的“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)”代替“閥門調(diào)節(jié)”，降低壓縮功，減少熱量產(chǎn)生，增大排氣量，提高壓縮效率。實(shí)現(xiàn)這個(gè)原理的關(guān)鍵在于，采用合理的硬件、軟件設(shè)計(jì)，使得電機(jī)拖動(dòng)的離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)成為可能，主要在于避免兩個(gè)嚴(yán)重的隱患：喘振和葉片疲勞。本案例基于長期的現(xiàn)場研究，精心研制了一套硬件和軟件系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，采用特有的專家控制算法，并配置一套綜合控制操作臺，對壓縮機(jī)和管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定的速度調(diào)節(jié)模式，從調(diào)節(jié)方法上進(jìn)行改進(jìn)，避免閥門的能量損耗，同時(shí)降低氣體溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而且，降低溫度的同時(shí)也會(huì)有助于減低壓縮功耗，因此，節(jié)能效果出現(xiàn)疊加，獲得了顯著的節(jié)能效果。

通過本案例的研究，我們就離心壓縮機(jī)的節(jié)能研究進(jìn)行一個(gè)小結(jié)，向工業(yè)領(lǐng)域介紹這項(xiàng)可靠并且效果顯著的節(jié)能技術(shù)，以期獲得廣泛的推廣，為廣大用戶帶來福音。

【案例應(yīng)用單位】

山東某生物工程有限公司。

【項(xiàng)目投資】

項(xiàng)目總投資480萬元。

【節(jié)能效果】 

實(shí)施前耗電為2600萬kWh/a，實(shí)施后耗電為2028萬kWh/a，節(jié)約572萬kWh/a，節(jié)能率22%，年產(chǎn)生節(jié)能效益203萬元。

【投資回收期】

靜態(tài)投資回收期為2.4年。

【適用對象】

本案例可復(fù)制的對象為大型離心壓縮機(jī)，包括：空壓機(jī)、合成氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)等，要求是電機(jī)拖動(dòng)的。適用的行業(yè)有：生物制藥、半導(dǎo)體、紡織、汽車、化工等，本技術(shù)是針對大型設(shè)備開發(fā)的，對于大型的、依靠閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)具有優(yōu)勢。

【案例應(yīng)用節(jié)能技術(shù)情況】

對于本案例，我們采用空壓機(jī)節(jié)電王，提高空壓機(jī)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。