摘要：文章研究了壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)，分析了壓縮機(jī)節(jié)能運(yùn)行中存在的問題和運(yùn)行能耗機(jī)理以及變頻節(jié)能基本原理，并介紹了變頻技術(shù)、集中控制技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝參數(shù)調(diào)整等效果顯著的壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)措施。
關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；節(jié)能技術(shù)；變頻技術(shù)；集中控制技術(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；工藝參數(shù)調(diào)整
壓縮機(jī)是一種重要的工業(yè)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個方面，空調(diào)、冷庫、石油工業(yè)、化工工業(yè)都離不開壓縮機(jī)。但是壓縮機(jī)同樣也是耗電大戶，其在生產(chǎn)生活中的運(yùn)行會造成大量的電力消耗，研究壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)十分必要。
1壓縮機(jī)運(yùn)行節(jié)能
1.1壓縮機(jī)運(yùn)行中存在的問題
1.1.1出力低，能耗高。很多工業(yè)用壓縮機(jī)出于節(jié)能考慮，限制壓縮機(jī)功率，導(dǎo)致壓縮機(jī)壓縮能力低于設(shè)計(jì)值，尤其是夏季載荷升高時輸送量將明顯下降，由于散熱能力有限，使得生產(chǎn)線其他設(shè)備不能滿荷運(yùn)行，降低了生產(chǎn)效率。壓縮機(jī)雙機(jī)并聯(lián)的運(yùn)行模式運(yùn)行效率不高，穩(wěn)定性欠佳，兩臺壓縮機(jī)并聯(lián)工作，雖然能夠明顯增加總流量，但是單臺壓縮機(jī)的工作流量要比單機(jī)工作時低，因此每臺壓縮機(jī)的工作效率都下降了，雙機(jī)并聯(lián)的總壓縮流量要比獨(dú)立工作的流量小，而且并聯(lián)之后流量增加，管道阻力損失將隨之增大，機(jī)組的安全性也受到影響。
1.1.2機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)不佳。這個問題主要表現(xiàn)在壓縮機(jī)運(yùn)行周期難以滿足設(shè)計(jì)要求、夏季運(yùn)行不穩(wěn)定、故障多發(fā)等方面，一些壓縮機(jī)設(shè)備長期運(yùn)行，機(jī)械、電氣和儀表等構(gòu)件故障多發(fā)，采用事后維修的方式難以實(shí)現(xiàn)機(jī)組長時間無故障穩(wěn)定運(yùn)行，容易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致壓縮機(jī)停車，影響生產(chǎn)安全。
1.1.3運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用偏高。舊壓縮機(jī)維護(hù)費(fèi)用很高，兩機(jī)并行時，兩組壓縮機(jī)都要備用一套故障多發(fā)件，雙備份成本，同時也造成了一些備用件的冗余和浪費(fèi)。
1.2壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)與能耗
壓縮機(jī)一般根據(jù)設(shè)計(jì)工況冷量實(shí)際需求選型，一般情況下壓縮機(jī)都是全年工作，橫跨冬夏極端天氣，所以面臨著相對復(fù)雜的外部環(huán)境，而且實(shí)際工況和設(shè)計(jì)方案之間難免存在一定偏差，所以壓縮機(jī)功率要有適當(dāng)富余。現(xiàn)階段，壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)主要有間歇控制運(yùn)行、吸氣調(diào)節(jié)、氣缸卸載、旁通調(diào)節(jié)和無極變速調(diào)節(jié)等類型，其中壓縮機(jī)間歇運(yùn)行是比較常見的運(yùn)行方式，環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度，壓縮機(jī)將啟動運(yùn)行，環(huán)境溫度下降到設(shè)定溫度以下，壓縮機(jī)將停止工作。這樣的工作方式適用于環(huán)境溫度比較穩(wěn)定、負(fù)載不大的情況，但是實(shí)際使用過程中，并非任何時刻環(huán)境溫度都趨于穩(wěn)定，極端天氣和復(fù)雜工作環(huán)境下，各種生產(chǎn)活動都會造成冷量負(fù)載變化，溫度變化頻繁，發(fā)動機(jī)頻繁啟停，會造成較大的能量浪費(fèi)，而發(fā)電機(jī)瞬時電流會污染電網(wǎng)，增加電網(wǎng)波動，壓縮機(jī)的壽命也會受到影響，因此變頻技術(shù)在壓縮機(jī)中也得到了更多的應(yīng)用。
1.3壓縮機(jī)變頻節(jié)能
工況一定的情況下，壓縮機(jī)制冷量和質(zhì)量流量成正比，變頻調(diào)節(jié)的基本思路就是通過改變壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整質(zhì)量流量，從而改變總機(jī)組制冷量。
2壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)
2.1壓縮機(jī)控制工藝參數(shù)優(yōu)化
2.1.1吸入壓力調(diào)整。選擇合適的吸入壓力能夠有效降低壓縮機(jī)功耗，一般情況下，吸入壓力越低，能耗將越大，特別是壓縮機(jī)一段的吸入壓力，因此可適當(dāng)提高壓縮機(jī)的吸入壓力，在一段吸入中增加高效旋風(fēng)入口分離器，進(jìn)一步消除進(jìn)氣管網(wǎng)的阻力，在保證充足處理氣量的同時獲得更高的吸入壓力。
2.1.2壓縮機(jī)段間壓降降低。壓縮機(jī)段間壓降同樣也是壓縮機(jī)功耗的重要原因，為了降低段間壓降，可用高效換熱器代替級間冷卻器，減少不必要的管路設(shè)備和彎頭，同時改善操作條件，降低冷卻器結(jié)垢程度。
2.2壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
2.2.1三元流葉輪。三元流葉輪是專為氣體流動設(shè)計(jì)的葉輪結(jié)構(gòu)形式，大型壓縮機(jī)一般采用這種結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)有葉輪也可以通過適當(dāng)?shù)母脑焓怪哂腥魅~輪的特點(diǎn)，顯著改善葉輪的性能。相關(guān)理論研究和試運(yùn)行證明三元流葉輪的使用能夠提高葉輪運(yùn)行效率最高10%左右，對原有壓縮機(jī)葉輪的改造成本較低，但是能夠明顯提高設(shè)備生產(chǎn)能力，改善經(jīng)濟(jì)效益，壓縮機(jī)的節(jié)能性能也將明顯提高。
2.2.2葉輪拋光。葉輪的表面粗糙度和輪組損失之間有著直接關(guān)系，可通過精鑄、精車和打磨拋光的方式提高葉輪表面的光潔度。葉輪拋光的方法有很多，包括噴砂、拋光輪、液體拋光、砂帶研拋等，一般根據(jù)葉輪實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)選擇合適的拋光方案。對于表面積比較大的葉輪可進(jìn)行砂帶振動研拋，而結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多凹穴、凸臺的葉輪可進(jìn)行液體拋光。
2.2.3壓縮機(jī)回流量控制。為了避免壓縮機(jī)在工作中出現(xiàn)喘振問題，壓縮機(jī)都設(shè)置有防喘振控制機(jī)構(gòu)，正常工藝參數(shù)下，通過對機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測繪制狀態(tài)曲線，并根據(jù)喘振線計(jì)算喘振控制線，從而獲得喘振流量控制點(diǎn)，通過和入口流量的比對，控制壓縮機(jī)回流量，保證壓縮機(jī)能夠獲得充足的工作氣體。可改造壓縮機(jī)回流手動控制為自動控制，應(yīng)用更加精確的防喘振控制系統(tǒng)，降低機(jī)組能耗。
2.2.4管路布局的綜合優(yōu)化。為了進(jìn)一步降低管路內(nèi)壓降，需要對管路布局進(jìn)行調(diào)整，提高線路布局的合理性，可使用壓損來評定管路布局方案是否合理，如果入口壓力和出口壓力之間壓差不超過5%，表示壓縮機(jī)系統(tǒng)管路布局規(guī)劃比較科學(xué)。在管路中，能夠造成壓損的設(shè)備結(jié)構(gòu)件主要有干燥劑、冷卻器、控制閥、彎頭等，干燥劑、控制閥和冷卻器壓損可依據(jù)壓損標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，彎頭壓損近似于8～10倍等徑管長壓損，通過對壓損設(shè)備總壓損的精確計(jì)算，降低管路總壓損。除了優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)日常使用和維護(hù)保養(yǎng)工作對壓縮機(jī)節(jié)能效果也有著很大影響，日常工作中，要采用科學(xué)的控制方式進(jìn)行壓縮機(jī)調(diào)整，配合預(yù)防性維護(hù)策略，降低壓縮機(jī)的故障率，維持壓縮機(jī)的正常性能，從而將壓縮機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。
2.3變頻調(diào)節(jié)技術(shù)
傳統(tǒng)壓縮機(jī)一般通過控制流量和壓力工藝來降低壓縮機(jī)能耗，達(dá)到節(jié)能的目的，一般通過閥門節(jié)流、旁通回流和排空等方式進(jìn)行控制，這些調(diào)節(jié)方式效果顯著、操作簡單，但是會增加管網(wǎng)損耗和能源浪費(fèi)，而變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用變頻器控制壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變流量質(zhì)量，不存在閥門節(jié)流損失，從而提高了能源的利用效率。變頻調(diào)速在壓縮機(jī)中的應(yīng)用大幅度提高了壓縮機(jī)的節(jié)能性能，依據(jù)流量傳感器輸出信號來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使壓縮機(jī)能夠準(zhǔn)確輸出現(xiàn)階段需要的回流量，實(shí)現(xiàn)高精度的.流量調(diào)節(jié)，保證壓縮機(jī)能夠安全、高效率的運(yùn)行，在節(jié)約能源的同時還強(qiáng)化了壓縮機(jī)的卸載能力，降低了運(yùn)行噪音，設(shè)備磨損更緩慢，而功率因數(shù)則得到了明顯提高。
2.4集中控制與熱回收
很多情況下壓縮機(jī)都不是單機(jī)工作模式，而是很多臺同時工作，因此在節(jié)能改造中，應(yīng)用集中控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺壓縮機(jī)的集中控制，成為降低能耗節(jié)約能源的有效措施。壓縮機(jī)開啟的臺數(shù)一般都是固定的，當(dāng)用氣量下降到一定程度，就可以通過集中控制來降低壓縮機(jī)的工作時間或者轉(zhuǎn)速，用氣量繼續(xù)下降，性能好，功率大的壓縮機(jī)將停止工作，通過徹底停機(jī)來消除卸載狀態(tài)下的能耗，集中控制來集中調(diào)整壓縮機(jī)的工作狀態(tài)，從而擴(kuò)大壓縮機(jī)的功率范圍，同時減少運(yùn)行壓縮機(jī)數(shù)量，降低能耗。熱回收技術(shù)的基本思路是，壓縮機(jī)高溫油通過熱能回收交換器，將熱量傳遞給冷卻水，冷卻水加熱之后進(jìn)入保溫水桶儲存起來，回收壓縮機(jī)工作熱量。熱回收技術(shù)解決了壓縮機(jī)自身的散熱問題，省卻了壓縮機(jī)的冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)備投入和能耗。在工作中監(jiān)測壓縮機(jī)主機(jī)排氣口溫度，超過80℃熱回收裝置開始工作，保證壓縮機(jī)不會過熱，而余熱被轉(zhuǎn)換為了熱水，可以用作供暖等其他用途。
3結(jié)語
節(jié)能是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中永恒的主題，壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)就是以降低壓縮機(jī)工作能耗為目的的節(jié)能技術(shù)，通過壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，配合新節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提高壓縮機(jī)的節(jié)能性能，降低壓縮機(jī)工作能耗。
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