空壓機節能技術離心空壓機節電王在制藥企業的應用

【案例研究目的】

離心壓縮機（當壓縮對象為空氣時稱為離心空壓機），是大規模工業生產中使用的核心動力設備，承擔著主要的供氣任務，其容量較大、能耗水平高。由于其能耗占比很高，離心壓縮機的節能具有重要的現實意義。

離心壓縮機具有運行平穩、流量大、設計效率較高等優點，但也存在著流量調節較為困難、容易發生喘振的缺點。離心壓縮機常用的三種流量調節方式為：

1、調節轉速。通過調節轉速，使得離心壓縮機的輸出流量改變，進而調節管網氣壓。其優點為：

（1）不引入阻力損耗。通過轉速的降低，葉輪做功呈現自然下降，流量和輸出壓力呈現下降趨勢，不需要引入阻力環節，就能對流量進行調節。由于沒有阻力環節，不會因為阻力而損失能量。

（2）壓縮過程中的損耗有所降低。通過轉速的降低，葉輪與空氣的相對運動速度減緩，摩擦等損耗有下降趨勢，體現在壓縮過程中的產熱量下降，損耗降低能夠節省壓縮時的功耗。

調節轉速是離心壓縮機節能的一種有效的調節方式，由于不引起阻力損耗、降低壓縮損耗的作用，是最省功的調節方式，在蒸汽透平壓縮機中使用廣泛，具有很多的應用實踐，因此，節能系統應優先選用調節轉速的方式。但是，對于電機拖動的離心壓縮機，其轉速是基本固定的，很難采用簡單的方式進行調速，通常的變頻調速又容易引起壓縮機發生喘振，因此，應選擇先進的、成熟的技術進行相應的轉速調節。在本案例中，該問題獲得了圓滿解決，將進行重點敘述。

2、調節閥門。調節閥門是離心壓縮機的一種簡單的調節方式，通過閥門的調節，開度減小，在閥門兩側形成壓力差，將系統的有效輸出壓力減少，氣體流動受限，從而使得流量減少，系統運行在所需的平衡點上。閥門分為進氣閥門和排氣閥門，分別具有不同的作用：

（1）進氣閥的阻礙作用，降低了實際的進氣壓力，形成了一定的真空度，進入的氣體變得相對稀薄，使得流量下降。同時，進氣閥也會提高進氣溫度。

（2）排氣閥的阻礙作用，提高了實際輸出壓力，使得壓縮機向壓力增大、流量減小的工作點移動，限制了流量。

綜上，閥門的作用概括起來就是，通過引入流動阻力，使得流量降低，從而滿足工藝的要求，會造成能量的損失。事實上，離心壓縮機節能主要是發掘閥門損失的能量，并盡量減少壓縮過程中的附加能耗，使得排氣溫度下降、壓縮功下降，實現較好效果。

3、調節導葉。導葉調節是離心壓縮機的一種調節方式，是通過誘導氣體沿著具有傾角的導流葉片流動，使氣體預旋，從而降低氣體與旋轉葉輪之間的相對速度，做功減少，壓縮程度減輕，流量減少。導葉調節的效果和能量損失介于速度調節和蝶閥調節之間。

綜上所述，離心壓縮機節能的核心原理是，采用更優越的“轉速調節”代替“閥門調節”，降低壓縮功，減少熱量產生，增大排氣量，提高壓縮效率。實現這個原理的關鍵在于，采用合理的硬件、軟件設計，使得電機拖動的離心壓縮機的轉速調節成為可能，主要在于避免兩個嚴重的隱患：喘振和葉片疲勞。本案例基于長期的現場研究，精心研制了一套硬件和軟件系統，對傳統的高壓變頻調速系統進行了改進，采用特有的專家控制算法，并配置一套綜合控制操作臺，對壓縮機和管網進行統一管理，實現了離心壓縮機的穩定的速度調節模式，從調節方法上進行改進，避免閥門的能量損耗，同時降低氣體溫度，實現節能。而且，降低溫度的同時也會有助于減低壓縮功耗，因此，節能效果出現疊加，獲得了顯著的節能效果。

通過本案例的研究，我們就離心壓縮機的節能研究進行一個小結，向工業領域介紹這項可靠并且效果顯著的節能技術，以期獲得廣泛的推廣，為廣大用戶帶來福音。

【案例應用單位】

山東某生物工程有限公司。

【項目投資】

項目總投資480萬元。

【節能效果】 

實施前耗電為2600萬kWh/a，實施后耗電為2028萬kWh/a，節約572萬kWh/a，節能率22%，年產生節能效益203萬元。

【投資回收期】

靜態投資回收期為2.4年。

【適用對象】

本案例可復制的對象為大型離心壓縮機，包括：空壓機、合成氣壓縮機、天然氣壓縮機等，要求是電機拖動的。適用的行業有：生物制藥、半導體、紡織、汽車、化工等，本技術是針對大型設備開發的，對于大型的、依靠閥門進行調節的壓縮機具有優勢。

【案例應用節能技術情況】

對于本案例，我們采用空壓機節電王，提高空壓機效率，實現節能目標。