喷油螺杆空气压缩机节能技术应用

董继阳 蔡侨斌

（江西金德铅业股份有限公司，江西德兴 334200）

1.喷油螺杆压缩机的工作原理

喷油螺杆压缩机是一种工作容积做回转运动的容积式气体压缩机械，其工作主要分为4步：（1）吸气过程。螺杆式压缩机没有进气和排气的组阀，只需要一个调节阀进行主进气的开关调节。当主转子和副转子的茨沟空间在转动运行到机壳的进气端壁的开口处时，它们之间的空间最大化时，这时转子下面牙齿沟内部的空气已经排空，齿沟处于真空的状态之下，当转动运行到进出口的时候，就会自动吸入外界的空气，空气沿轴流入到主转子和副转子的齿沟内。整个齿沟都充满了空气时，其转子的进气侧端面就转动离开了进气口，齿沟之间的空气就马上被封锁了。（2）封闭及输送过程。在吸气的过程完成之时，主转子和副转子的齿峰进行机壳的密封，齿沟内的空气就不再外泄，这就是封闭过程。两个转子在继续转动的过程中，其齿峰和齿沟在吸气的时候高度吻合，吻合面慢慢的向着排气的一端进行移动，这就是工作中“输入过程”。（3）压缩和喷油的过程。进行输入的过程中，吻合面向排气端运动工程中，让吻合面和排气口的齿沟的空间变小，齿沟里面空气被压缩使压力升高，这就是其“压缩过程”。在进行压缩时，因压力差的作用润滑油喷入了压缩机的同时与空气产生了混合的过程。（4）排气过程。转子的排气端和机壳相通的时候其压力最大，空气压缩进行排出一直运动到赤峰和齿沟的问题面移动到其排气端的端面，这时两个转子和排气口的齿沟为零，就完成了排气过程，紧接着又开始了下一个循环[1]。

2.能效标准情况

我国有关于压缩机相应的能效标准GB19153—2009《容积式压缩机能效限定值及能效等级》当中作出了明确的规定，机组的输入功率和功率的能效水平相关。机组的输入功率小其能效的水平就越好，它分为3个等级，当中喷油螺杆空压机两个能效相差13%左右。其生命周期通常是8～10年，采购成本是能源消耗成本的10%左右，因此喷油螺杆空压机节能潜力非常大，有必要进行研究。

3.节能技术

基于工程热力的物理理论，空压机进行压缩的过程包括多变压缩、等温压缩和绝热压缩3个工作原理。等温压缩耗费的功率最小，其实际的压缩过程是多变压缩，要实现等温过程会非常的难。要使压缩过程尽量接近等温就是空压机的设计方向，同时进行功率最大化进行实现，两级压缩就是让其接近等温压缩的最重要的手段。

我国一些生产空压机的生产企业就喷油螺杆空压机的制造技术进行了掌握，近几年行业的飞速发展使得成本很大幅度地降低。一些企业进行了两级压缩技术采用到螺杆空压机之上，其两级压缩的优势得到了很大的体现。国家统计局进行了近年来压缩机中心的年检数据，其数据明显地表明两级压缩机和单级压缩机相差很多，两级压缩机明显的高许多。特别是110kW之上单级压缩机根本不可能达到能效1级，甚至说达到2级都很难，两级压缩机的技术要达到1级却很容易，由此可以看出两级压缩机能效值是最低的，而且在耗能方面非常有优势[2]。

4.变频技术

为了下游用气进行保证，用户和设计院在进行选型的时候会对空压机的容积流量指标留有一定的剩余空间。空压机是不可能在满负荷的情况下运行，必须对其相应的情况进行调节手段。普通用户使用中用气量会存在一些变化和波动，空压机的供气必须调节来进行供气稳定性的保障。

5.一体式永磁空压机

一体式永磁空压机的技术是采用永磁同步电机和喷油螺杆空压机组成的一体空气压缩机。对三厢异步电机和永磁同步电机进行了比较，其电机的效率很大的差距进行体现。喷油螺杆空压机根据其特性进行了选择，以转速均为3000r/min的永磁同步动机与三相异步电动机中最高的YE3做出实际的比较，其结果显示永磁同步电机中的电动机具有很高的效率，在小功率其优势更为明显。所以，90kW以下的喷油式空压机进行一体式永磁结构的电机进行合理采用，其两者结合的空压机有更好的节能优势[3]。

6.永磁变频空压机的优点

（1）永磁变频空压机的气压相对稳定。对喷油螺杆空压机采用了变频技术之后，其无极调速的特点进行了很大的利用，基于内部的控制器PID调节器、控制器和变频器三部分的协调配合，可以进行平缓的启动。在气量的波动比较大的场合，还可以开展其快速的调节功能。相较工频运行中的上下限的控制作对比，其气压的稳定系数得到了明显的提升。（2）永磁变频空压机启动无冲击性。由于其变频的本身涵盖了软启动的内部功能，其启动电流相对较大，通常是额定电流120%倍。进行工频启动时其电流是额定电流的6倍之多，相比之下得知永磁变频空压机在进行机动是冲击力很小，这种冲击力过大对机械系统和整个电网的运行都有影响，冲击力的减少使运行的平稳性得到了很大的加强。（3）可变流量进行控制。使用工频驱动的空气压缩机的排气量只有一个，二变频空压机排气的范围相对就比较宽。在空压机进行运行时，其变频器通过实际运行的排气量来进行电机转速的调节，在用气量比较低的时候空压机进行自动休眠，能源的消耗大大降低。对其控制策略的优化和更新对节能的效果会更加明显。（4）永磁变频螺杆空压机适应电源的性能好。基于变频器利用了过调制的技术，交流电源的电源偏低的情况可以对其进行足够力矩的输出来对电动机的工作进行驱使；一旦发生电压偏高的情况，会对其输出的电源进行调节，不会因为电压偏高而电压偏高的情况。这种技术在自发电的场合非常实用，其变频技术都可以电压的异常情况是将电压控制在其额定电压的范围值之内。（5）永磁变频空压机噪音低。大多数变频系统都是字额定转速较低的情况下进行工作的，以这样的方式里进行主机机械噪音的降低和磨损度的变小，其主要作用是延长主机机械的使用寿命和进行主机机械的维修。如果对风机采用变频的驱动可以对空压机工作时的噪音得到有效降低[4]。

7.结语

要对空压机的能效机芯有效的降低是一个非常系统的工程，可以对多种技术进行结合采用，如变频技术、永磁技术、相应的节能技术等。进行多项技术进行融合的同时还需要对每个细节进行优化和提升。比如对转子型线的更新，采用高效离心风机的技术，或者是改变进气的结构设计，又或者是对系统的管路进行改变等方式来更新。对多项节能技术进行综合的应用，作为国内品牌的喷油螺杆空压机已经和世界一流的能效水平技术有了一些超越。

中国检测中心发布了相关的数据，我国喷油螺杆空压机普遍的水平都达到了2级，还有一部分达到了1级的能耗。额定功率为90kW以下的达到了60%。这样的数据表明，我国的能效水平从整体上得到了提升，另一方面对标准的设定表现出不能对现有的产品得到满足的方向和趋势。

我国近年来推出绿色智能的举措，对能效标准进行了修订，GB19153已经进入了我国的报批阶段，对喷油螺杆空压机在能效方面提出了更高要求。在产品的技术方面和能效标准有相互促进作用，进行空压机能效水平提升的同时对我国节能减排使用作出贡献。