壓縮機節(jié)能技術分析論文

　　摘要：文章研究了壓縮機節(jié)能技術，分析了壓縮機節(jié)能運行中存在的問題和運行能耗機理以及變頻節(jié)能基本原理，并介紹了變頻技術、集中控制技術、結構優(yōu)化和工藝參數(shù)調整等效果顯著的壓縮機節(jié)能技術措施。

　　關鍵詞：壓縮機；節(jié)能技術；變頻技術；集中控制技術；結構優(yōu)化；工藝參數(shù)調整

　　壓縮機是一種重要的工業(yè)設備，廣泛應用于生產生活的各個方面，空調、冷庫、石油工業(yè)、化工工業(yè)都離不開壓縮機。但是壓縮機同樣也是耗電大戶，其在生產生活中的運行會造成大量的電力消耗，研究壓縮機節(jié)能技術十分必要。

　　1壓縮機運行節(jié)能

　　1.1壓縮機運行中存在的問題

　　1.1.1出力低，能耗高。很多工業(yè)用壓縮機出于節(jié)能考慮，限制壓縮機功率，導致壓縮機壓縮能力低于設計值，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，使得生產線其他設備不能滿荷運行，降低了生產效率。壓縮機雙機并聯(lián)的運行模式運行效率不高，穩(wěn)定性欠佳，兩臺壓縮機并聯(lián)工作，雖然能夠明顯增加總流量，但是單臺壓縮機的工作流量要比單機工作時低，因此每臺壓縮機的工作效率都下降了，雙機并聯(lián)的總壓縮流量要比獨立工作的流量小，而且并聯(lián)之后流量增加，管道阻力損失將隨之增大，機組的安全性也受到影響。

　　1.1.2機組運行狀態(tài)不佳。這個問題主要表現(xiàn)在壓縮機運行周期難以滿足設計要求、夏季運行不穩(wěn)定、故障多發(fā)等方面，一些壓縮機設備長期運行，機械、電氣和儀表等構件故障多發(fā)，采用事后維修的方式難以實現(xiàn)機組長時間無故障穩(wěn)定運行，容易出現(xiàn)故障，導致壓縮機停車，影響生產安全。

　　1.1.3運行維護費用偏高。舊壓縮機維護費用很高，兩機并行時，兩組壓縮機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。

　　1.2壓縮機能量調節(jié)與能耗

　　壓縮機一般根據(jù)設計工況冷量實際需求選型，一般情況下壓縮機都是全年工作，橫跨冬夏極端天氣，所以面臨著相對復雜的外部環(huán)境，而且實際工況和設計方案之間難免存在一定偏差，所以壓縮機功率要有適當富余。現(xiàn)階段，壓縮機能量調節(jié)主要有間歇控制運行、吸氣調節(jié)、氣缸卸載、旁通調節(jié)和無極變速調節(jié)等類型，其中壓縮機間歇運行是比較常見的運行方式，環(huán)境溫度高于設定溫度，壓縮機將啟動運行，環(huán)境溫度下降到設定溫度以下，壓縮機將停止工作。這樣的工作方式適用于環(huán)境溫度比較穩(wěn)定、負載不大的情況，但是實際使用過程中，并非任何時刻環(huán)境溫度都趨于穩(wěn)定，極端天氣和復雜工作環(huán)境下，各種生產活動都會造成冷量負載變化，溫度變化頻繁，發(fā)動機頻繁啟停，會造成較大的能量浪費，而發(fā)電機瞬時電流會污染電網，增加電網波動，壓縮機的壽命也會受到影響，因此變頻技術在壓縮機中也得到了更多的應用。

　　1.3壓縮機變頻節(jié)能

　　工況一定的情況下，壓縮機制冷量和質量流量成正比，變頻調節(jié)的基本思路就是通過改變壓縮機電機轉速來調整質量流量，從而改變總機組制冷量。

　　2壓縮機節(jié)能技術

　　2.1壓縮機控制工藝參數(shù)優(yōu)化

　　2.1.1吸入壓力調整。選擇合適的吸入壓力能夠有效降低壓縮機功耗，一般情況下，吸入壓力越低，能耗將越大，特別是壓縮機一段的吸入壓力，因此可適當提高壓縮機的吸入壓力，在一段吸入中增加高效旋風入口分離器，進一步消除進氣管網的阻力，在保證充足處理氣量的同時獲得更高的吸入壓力。

　　2.1.2壓縮機段間壓降降低。壓縮機段間壓降同樣也是壓縮機功耗的重要原因，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備和彎頭，同時改善操作條件，降低冷卻器結垢程度。

　　2.2壓縮機結構設計優(yōu)化

　　2.2.1三元流葉輪。三元流葉輪是專為氣體流動設計的葉輪結構形式，大型壓縮機一般采用這種結構形式，現(xiàn)有葉輪也可以通過適當?shù)母脑焓怪�具有三元流葉輪的特點，顯著改善葉輪的性能。相關理論研究和試運行證明三元流葉輪的使用能夠提高葉輪運行效率最高10%左右，對原有壓縮機葉輪的改造成本較低，但是能夠明顯提高設備生產能力，改善經濟效益，壓縮機的節(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)葉輪實際結構形式和材質選擇合適的拋光方案。對于表面積比較大的葉輪可進行砂帶振動研拋，而結構復雜、多凹穴、凸臺的葉輪可進行液體拋光。

　　2.2.3壓縮機回流量控制。為了避免壓縮機在工作中出現(xiàn)喘振問題，壓縮機都設置有防喘振控制機構，正常工藝參數(shù)下，通過對機組運行參數(shù)的監(jiān)測繪制狀態(tài)曲線，并根據(jù)喘振線計算喘振控制線，從而獲得喘振流量控制點，通過和入口流量的比對，控制壓縮機回流量，保證壓縮機能夠獲得充足的工作氣體�？筛脑靿嚎s機回流手動控制為自動控制，應用更加精確的防喘振控制系統(tǒng)，降低機組能耗。

　　2.2.4管路布局的綜合優(yōu)化。為了進一步降低管路內壓降，需要對管路布局進行調整，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%，表示壓縮機系統(tǒng)管路布局規(guī)劃比較科學。在管路中，能夠造成壓損的設備結構件主要有干燥劑、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)壓損標準計量，彎頭壓損近似于8～10倍等徑管長壓損，通過對壓損設備總壓損的精確計算，降低管路總壓損。除了優(yōu)化設計，壓縮機日常使用和維護保養(yǎng)工作對壓縮機節(jié)能效果也有著很大影響，日常工作中，要采用科學的控制方式進行壓縮機調整，配合預防性維護策略，降低壓縮機的故障率，維持壓縮機的正常性能，從而將壓縮機的.節(jié)能優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

　　2.3變頻調節(jié)技術

　　傳統(tǒng)壓縮機一般通過控制流量和壓力工藝來降低壓縮機能耗，達到節(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行控制，這些調節(jié)方式效果顯著、操作簡單，但是會增加管網損耗和能源浪費，而變頻調速技術應用變頻器控制壓縮機電機轉速，改變流量質量，不存在閥門節(jié)流損失，從而提高了能源的利用效率。變頻調速在壓縮機中的應用大幅度提高了壓縮機的節(jié)能性能，依據(jù)流量傳感器輸出信號來調節(jié)壓縮機轉速，使壓縮機能夠準確輸出現(xiàn)階段需要的回流量，實現(xiàn)高精度的流量調節(jié)，保證壓縮機能夠安全、高效率的運行，在節(jié)約能源的同時還強化了壓縮機的卸載能力，降低了運行噪音，設備磨損更緩慢，而功率因數(shù)則得到了明顯提高。

　　2.4集中控制與熱回收

　　很多情況下壓縮機都不是單機工作模式，而是很多臺同時工作，因此在節(jié)能改造中，應用集中控制技術實現(xiàn)多臺壓縮機的集中控制，成為降低能耗節(jié)約能源的有效措施。壓縮機開啟的臺數(shù)一般都是固定的，當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的工作時間或者轉速，用氣量繼續(xù)下降，性能好，功率大的壓縮機將停止工作，通過徹底停機來消除卸載狀態(tài)下的能耗，集中控制來集中調整壓縮機的工作狀態(tài)，從而擴大壓縮機的功率范圍，同時減少運行壓縮機數(shù)量，降低能耗。熱回收技術的基本思路是，壓縮機高溫油通過熱能回收交換器，將熱量傳遞給冷卻水，冷卻水加熱之后進入保溫水桶儲存起來，回收壓縮機工作熱量。熱回收技術解決了壓縮機自身的散熱問題，省卻了壓縮機的冷卻風機設備投入和能耗。在工作中監(jiān)測壓縮機主機排氣口溫度，超過80℃熱回收裝置開始工作，保證壓縮機不會過熱，而余熱被轉換為了熱水，可以用作供暖等其他用途。

　　3結語

　　節(jié)能是工業(yè)生產和日常生活中永恒的主題，壓縮機節(jié)能技術就是以降低壓縮機工作能耗為目的的節(jié)能技術，通過壓縮機結構設計優(yōu)化和運行參數(shù)調整，配合新節(jié)能技術的應用，能夠顯著提高壓縮機的節(jié)能性能，降低壓縮機工作能耗。

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