空压机技术改造为企业提供节能整体解决方案

李蘅

在过去的20多年来，开山压缩机紧紧围绕节能减排、提高能效这个主题，坚持“为中国造芯”，从“掌握核心技术”到“掌握一流核心技术”，从“为节约中国作贡献”到“为节约地球作贡献”，一步一个脚印，已经成长为我国产销规模最大、能效水平国际领先的压缩机制造企业。开山压缩机始终把“为客户创造价值”作为企业的核心使命，不断开发节能技术和节能产品，为用户提供全方位的空气系统节能解决方案，为企业和社会创造了很好的经济和环保效益。

一、空压机技术改造的背景

在能源供应日趋紧张、能源价格不断上涨的今天，生产节能、省电的空压机既是企业取得竞争优势的切入点，也是装备制造企业的责任。空气压缩机耗用了全国发电总量6.3%电力，是耗能巨大的设备。对于空气压缩机行业來说，采用高能效产品替代低能效的空压机产品，既是政府完成《节能减排规划》的需要，也是用能企业降低生产成本、增加经济效益的有效途径。

众所周知，提升大功率螺杆空压机能效水平是一件有相当技术难度的事情。开山集团已经将全部的大功率螺杆空气压缩机的能效做到了一级能效。迄今为止开山是世界上唯一可以将160kW及以上功率螺杆空气压缩机做到一级能效的企业，能效水平全球领先。在2013年国家发改委发布的国家“节能产品惠民工程”目录中，开山产品占据了36.9%，其中1级能效产品占43.5%。2013年2月，开山两级压缩螺杆空压机入选国家工业和信息化部《节能机电设备（产品）推荐目录》。11月，两级压缩螺杆空压机入选国家工业和信息化部《“能效之星”产品目录》。

二、两级压缩螺杆空压机的技术优势

相比于单级压缩，两级压缩趋近于最省功的等温压缩，从原理上，两级压缩比单级压缩节能5%—8%。采用两级压缩主机，就是采用大小不同的两组SKY螺杆转子，实现合理的压力分配，降低了每次压缩的压缩比。低的压缩比还有两个特别的优点：一是减少了内泄漏，提高了容积效率；是大大降低了轴承的负荷，提高了轴承寿命，延长了主机寿命。最关键的还是转子型线效率，由国家“千人计划”成员，中国政府特聘专家汤炎博士开发的“Y”专利型线，效率世界领先，比其它型线高出5%—15%。2017年申请专利技术的新型“Y”新型螺杆，在原有的基础上，实现了更高的能效，并因此，获得合肥通用机械产品认证有限公司颁发的拥有“超高能效、超低噪声、低衰减”认可的《产品特性认证证书》，成为行业超高能效产品的领军技术。

该技术关键点还体现在产品局部设计和各细节上，以及系统的高端配置和优化，这又比其它品牌产品效率高出5%—8%。高效的主机以及JN系列固有的进气调节设计、冷却流场设计、油气分离技术、高效电机、智能自动控制等等的创新技术，将为广大客户带来实实在在的节能效益。

三、节能基准检测与节能改造解决方案

一是要做好节能基准的检测。空压站节能改造前的总耗电量和总入网流量是评判节能改造效果的最重要依据。节能改造方案制定以前一定要在空压站电源进线处装电表，并定时抄表，一般一小时记录一次。空压站总电表数据统计和每台空压机的电表数据统计对分析判断节能效果都很重要。入网总流量和管网实际压力（可在管网装上压力传感器并上传电脑实时记录，根据电脑分析统计出该记录时间段内机器的平均使用压力）是节能改造时新压缩机选型的重要依据。入网总流量在每个生产周期的变化曲线对新压缩机选型有很大影响。降低压缩空气净化设备的压损，尽量减少净化设备的耗气量，提升空压机使用效率。空压管线通径的大小和长短对压损影响很大，过多的变径、急弯、曲折和阀门都会增加管路的压损。所以要密切注意主管路入口压力和用气点实际压力（记录空压机显示器的压力与空际用气端压力两者差值，差值大小也是一个判断标准）。输气管线和车间漏气量会严重影响空压站的耗电量。如果客户生产对压缩空气的品质有严格要求，还应增加对入网气体压力露点、尘埃和含油量的检测，压缩空气的品质对空压站的耗电量有较大影响。空压站房的通风、温湿度和含尘量也会对空压站耗电量造成影响。空压站节能改造前的数据收集往往需要数日，数据还需要取得客户的确认。

数据分为静态数据和动态数据，静态数据是指压缩机铭牌数据和压缩机控制器显示的数据，以及离线检测的数据。动态数据是指使用在线仪表取得的压缩机或空压站流量和耗电量随时间变化的曲线。含即时数据和累计数据。在线仪表含功率分析仪、流量计和数据记录仪及相应分析软件。在改造前的空压站预装Ikaishan压缩机监控软件，也可以获得动态数据。

喷嘴法测得的压缩机流量精准，但是无法在线检测，无法反映用气量随时间变化的情况。用流量计和数据记录仪可以在线检测和记录压缩机流量随时间变化的情况，但是流量计测得的流量值与喷嘴法测得的数据有较大差异，不能反映真实流量。结合两种仪表取得的数据的特点，可以用喷嘴法测得的流量值标定同一时刻的利用流量计和数据记录仪取得的曲线上的点位值。例如利用利用流量计和数据记录仪取得了8小时的流量变化曲线，同时每隔一小时又记录了压缩机群加载和卸载状态，当某一时刻只有一台50m3/min压缩机加载，对应的曲线点就是50m3/min，在另一时刻有两台50m3/min压缩机加载，该时刻的曲线点代表100m3/min。经过这样标定的流量随时间变化的曲线，就取得了较精确的用户用气特性曲线。不同客户的用气特性曲线有不同的特点。

二是根据用气特性曲线初步确定改造后空压站的压缩机配置。可以把用气特性曲线分成三个区，24小时都在使用的气量是第一区；某一时段，例如8点到16点一直使用的增量气量，是第二区；高于增量用气的短时波段性用气量为第三区。如果第一区为110m3/min，可以使用两台JN250-54/8-II压缩机来供气；如果第二区为40m3/min，可以使用一台JN185-38/8-II压缩机来供气；如果第三区在40m3/min到20m3/min之间波动，可以考虑用一台变频压缩机供气。这样划分区间和配置压缩机，可以最大限度减少压缩机空载率，保持所有压缩机都在最高效率状态下工作。最终的空压机配置方案，还要考虑维护保养、管理调度和备机，还要考虑压缩空气净化设备的节能运行。

三是选择压缩空气净化设备。压缩空气净化设备含冷干机、过滤器和吸干机。通常一台冷干机加前后过滤器压力损失达0.1MPa，冷干机和过滤器排污时也泄放了一定量的压缩空气。冷干机的预冷器回温不完善会导致冷干机耗能增大。目前节能型冷干机加前后过滤器压损小于0.05MPa，排污装置有液位控制，有效防止气体泄放出来，压缩空气回温完善，冷干机耗能小。吸干机的耗能主要表现在耗气量，10%—20%的耗气量意味着压缩空气系统消耗同样比例的能量。选用零耗气吸干机时，要关注吸干机的电能消耗，鼓风式和加热式零耗气吸干机耗电量不可忽略。

四、开山节能空压机的应用

永钢集团采用浙江开山压缩机股份有限公司的JN系列的超高能效螺杆压缩机，替换原有的低能效压缩机，进行节能改造。经永钢集团相关部门的长期跟踪和检测，开山压缩机的节电率超过了20%，为企业创造了良好的经济效益和社会效益，值得大力推广。

江苏永钢集团有限公司在2014年以烧结厂为改造试点，采用了开山节能空压机替换原有设备，吨矿电耗下降了21.92%，节能效果超出预期。在此基础上全面推广空压机节能改造，并采用开山技术人员的“系统节能”建议，对空压机选型、变频技术的应用，及空气净化设备、输气管道等进行全方位的评估和改造，解决了“大马拉小车”“频繁加卸载”“高压供给低压使用”等耗能问题，综合节电率达到39.15%，静态投资回收期不到12个月。

（作者为浙江开山压缩机股份有限公司压缩机市场部总监）