壓縮機節能技術分析論文
壓縮機節能技術分析論文
摘要：文章研究了壓縮機節能技術，分析了壓縮機節能執行中存在的問題和執行能耗機理以及變頻節能基本原理，並介紹了變頻技術、集中控制技術、結構最佳化和工藝引數調整等效果顯著的壓縮機節能技術措施。
關鍵詞：壓縮機；節能技術；變頻技術；集中控制技術；結構最佳化；工藝引數調整
壓縮機是一種重要的工業裝置，廣泛應用於生產生活的各個方面，空調、冷庫、石油工業、化工工業都離不開壓縮機。但是壓縮機同樣也是耗電大戶，其在生產生活中的執行會造成大量的電力消耗，研究壓縮機節能技術十分必要。
1壓縮機執行節能
1.1壓縮機執行中存在的問題
1.1.1出力低，能耗高。很多工業用壓縮機出於節能考慮，限制壓縮機功率，導致壓縮機壓縮能力低於設計值，尤其是夏季載荷升高時輸送量將明顯下降，由於散熱能力有限，使得生產線其他裝置不能滿荷執行，降低了生產效率。壓縮機雙機並聯的執行模式執行效率不高，穩定性欠佳，兩臺壓縮機並聯工作，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，雙機並聯的總壓縮流量要比獨立工作的流量小，而且並聯之後流量增加，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機組執行狀態不佳。這個問題主要表現在壓縮機執行週期難以滿足設計要求、夏季執行不穩定、故障多發等方面，一些壓縮機裝置長期執行，機械、電氣和儀表等構件故障多發，採用事後維修的方式難以實現機組長時間無故障穩定執行，容易出現故障，導致壓縮機停車，影響生產安全。
1.1.3執行維護費用偏高。舊壓縮機維護費用很高，兩機並行時，兩組壓縮機都要備用一套故障多發件，雙備份成本，同時也造成了一些備用件的冗餘和浪費。
1.2壓縮機能量調節與能耗
壓縮機一般根據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，所以面臨著相對複雜的外部環境，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餘。現階段，壓縮機能量調節主要有間歇控制執行、吸氣調節、氣缸解除安裝、旁通調節和無極變速調節等型別，其中壓縮機間歇執行是比較常見的執行方式，環境溫度高於設定溫度，壓縮機將啟動執行，環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於環境溫度比較穩定、負載不大的情況，但是實際使用過程中，並非任何時刻環境溫度都趨於穩定，極端天氣和複雜工作環境下，各種生產活動都會造成冷量負載變化，溫度變化頻繁，發動機頻繁啟停，會造成較大的能量浪費，而發電機瞬時電流會汙染電網，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，變頻調節的基本思路就是透過改變壓縮機電機轉速來調整質量流量，從而改變總機組製冷量。
2壓縮機節能技術
2.1壓縮機控制工藝引數最佳化
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，減少不必要的管路裝置和彎頭，同時改善操作條件，降低冷卻器結垢程度。
2.2壓縮機結構設計最佳化
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，大型壓縮機一般採用這種結構形式，現有葉輪也可以透過適當的改造使之具有三元流葉輪的特點，顯著改善葉輪的效能。相關理論研究和試執行證明三元流葉輪的使用能夠提高葉輪執行效率最高10%左右，對原有壓縮機葉輪的改造成本較低，但是能夠明顯提高裝置生產能力，改善經濟效益，壓縮機的節能效能也將明顯提高。
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係，可透過精鑄、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，一般根據葉輪實際結構形式和材質選擇合適的拋光方案。對於表面積比較大的葉輪可進行砂帶振動研拋，而結構複雜、多凹穴、凸臺的葉輪可進行液體拋光。
2.2.3壓縮機迴流量控制。為了避免壓縮機在工作中出現喘振問題，壓縮機都設定有防喘振控制機構，正常工藝引數下，透過對機組執行引數的監測繪製狀態曲線，並根據喘振線計算喘振控制線，從而獲得喘振流量控制點，透過和入口流量的比對，控制壓縮機迴流量，保證壓縮機能夠獲得充足的工作氣體。可改造壓縮機迴流手動控制為自動控制，應用更加精確的防喘振控制系統，降低機組能耗。
2.2.4管路佈局的綜合最佳化。為了進一步降低管路內壓降，需要對管路佈局進行調整，提高線路佈局的合理性，可使用壓損來評定管路佈局方案是否合理，如果入口壓力和出口壓力之間壓差不超過5%，表示壓縮機系統管路佈局規劃比較科學。在管路中，能夠造成壓損的裝置結構件主要有乾燥劑、冷卻器、控制閥、彎頭等，乾燥劑、控制閥和冷卻器壓損可依據壓損標準計量，彎頭壓損近似於8～10倍等徑管長壓損，透過對壓損裝置總壓損的精確計算，降低管路總壓損。除了最佳化設計，壓縮機日常使用和維護保養工作對壓縮機節能效果也有著很大影響，日常工作中，要採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，維持壓縮機的正常效能，從而將壓縮機的.節能優勢充分發揮出來。
2.3變頻調節技術
傳統壓縮機一般透過控制流量和壓力工藝來降低壓縮機能耗，達到節能的目的，一般透過閥門節流、旁通迴流和排空等方式進行控制，這些調節方式效果顯著、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能效能，依據流量感測器輸出訊號來調節壓縮機轉速，使壓縮機能夠準確輸出現階段需要的迴流量，實現高精度的流量調節，保證壓縮機能夠安全、高效率的執行，在節約能源的同時還強化了壓縮機的解除安裝能力，降低了執行噪音，裝置磨損更緩慢，而功率因數則得到了明顯提高。
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，因此在節能改造中，應用集中控制技術實現多臺壓縮機的集中控制，成為降低能耗節約能源的有效措施。壓縮機開啟的臺數一般都是固定的，當用氣量下降到一定程度，就可以透過集中控制來降低壓縮機的工作時間或者轉速，用氣量繼續下降，效能好，功率大的壓縮機將停止工作，透過徹底停機來消除解除安裝狀態下的能耗，集中控制來集中調整壓縮機的工作狀態，從而擴大壓縮機的功率範圍，同時減少執行壓縮機數量，降低能耗。熱回收技術的基本思路是，壓縮機高溫油透過熱能回收交換器，將熱量傳遞給冷卻水，冷卻水加熱之後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裝置投入和能耗。在工作中監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，而餘熱被轉換為了熱水，可以用作供暖等其他用途。
3結語
節能是工業生產和日常生活中永恆的主題，壓縮機節能技術就是以降低壓縮機工作能耗為目的的節能技術，透過壓縮機結構設計最佳化和執行引數調整，配合新節能技術的應用，能夠顯著提高壓縮機的節能效能，降低壓縮機工作能耗。
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