压缩机节能技术分析

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摘要：文章研究了压缩机节能技术，分析了压缩机节能运行中存在的问题和运行能耗机理以及变频节能基本原理，并介绍了变频技术、集中控制技术、结构优化和工艺参数调整等效果显著的压缩机节能技术措施。

关键词：压缩机；节能技术；变频技术；集中控制技术；结构优化；工艺参数调整

压缩机是一种重要的工业设备，广泛应用于生产生活的各个方面，空调、冷库、石油工业、化工工业都离不开压缩机。但是压缩机同样也是耗电大户，其在生产生活中的运行会造成大量的电力消耗，研究压缩机节能技术十分必要。

1压缩机运行节能

1.1压缩机运行中存在的问题

1.1.1出力低，能耗高。很多工业用压缩机出于节能考虑，限制压缩机功率，导致压缩机压缩能力低于设计值，尤其是夏季载荷升高时输送量将明显下降，由于散热能力有限，使得生产线其他设备不能满荷运行，降低了生产效率。压缩机双机并联的运行模式运行效率不高，稳定性欠佳，两台压缩机并联工作，虽然能够明显增加总流量，但是单台压缩机的工作流量要比单机工作时低，因此每台压缩机的工作效率都下降了，双机并联的总压缩流量要比独立工作的流量小，而且并联之后流量增加，管道阻力损失将随之增大，机组的安全性也受到影响。

1.1.2机组运行状态不佳。这个问题主要表现在压缩机运行周期难以满足设计要求、夏季运行不稳定、故障多发等方面，一些压缩机设备长期运行，机械、电气和仪表等构件故障多发，采用事后维修的方式难以实现机组长时间无故障稳定运行，容易出现故障，导致压缩机停车，影响生产安全。

1.1.3运行维护费用偏高。旧压缩机维护费用很高，两机并行时，两组压缩机都要备用一套故障多发件，双备份成本，同时也造成了一些备用件的冗余和浪费。

1.2压缩机能量调节与能耗

压缩机一般根据设计工况冷量实际需求选型，一般情况下压缩机都是全年工作，横跨冬夏极端天气，所以面临着相对复杂的外部环境，而且实际工况和设计方案之间难免存在一定偏差，所以压缩机功率要有适当富余。现阶段，压缩机能量调节主要有间歇控制运行、吸气调节、气缸卸载、旁通调节和无极变速调节等类型，其中压缩机间歇运行是比较常见的运行方式，环境温度高于设定温度，压缩机将启动运行，环境温度下降到设定温度以下，压缩机将停止工作。这样的工作方式适用于环境温度比较稳定、负载不大的情况，但是实际使用过程中，并非任何时刻环境温度都趋于稳定，极端天气和复杂工作环境下，各种生产活动都会造成冷量负载变化，温度变化频繁，发动机频繁启停，会造成较大的能量浪费，而发电机瞬时电流会污染电网，增加电网波动，压缩机的寿命也会受到影响，因此变频技术在压缩机中也得到了更多的应用。

1.3压缩机变频节能

工况一定的情况下，压缩机制冷量和质量流量成正比，变频调节的基本思路就是通过改变压缩机电机转速来调整质量流量，从而改变总机组制冷量。

2压缩机节能技术

2.1压缩机控制工艺参数优化

2.1.1吸入压力调整。选择合适的吸入压力能够有效降低压缩机功耗，一般情况下，吸入压力越低，能耗将越大，特别是压缩机一段的吸入压力，因此可适当提高压缩机的吸入压力，在一段吸入中增加高效旋风入口分离器，进一步消除进气管网的阻力，在保证充足处理气量的同时获得更高的吸入压力。

2.1.2压缩机段间压降降低。压缩机段间压降同样也是压缩机功耗的重要原因，为了降低段间压降，可用高效换热器代替级间冷却器，减少不必要的管路设备和弯头，同时改善操作条件，降低冷却器结垢程度。

2.2压缩机结构设计优化

2.2.1三元流叶轮。三元流叶轮是专为气体流动设计的叶轮结构形式，大型压缩机一般采用这种结构形式，现有叶轮也可以通过适当的改造使之具有三元流叶轮的特点，显著改善叶轮的性能。相关理论研究和试运行证明三元流叶轮的使用能够提高叶轮运行效率最高10%左右，对原有压缩机叶轮的改造成本较低，但是能够明显提高设备生产能力，改善经济效益，压缩机的节能性能也将明显提高。

2.2.2叶轮抛光。叶轮的表面粗糙度和轮组损失之间有着直接关系，可通过精铸、精车和打磨抛光的方式提高叶轮表面的光洁度。叶轮抛光的方法有很多，包括喷砂、抛光轮、液体抛光、砂带研抛等，一般根据叶轮实际结构形式和材质选择合适的抛光方案。对于表面积比较大的叶轮可进行砂带振动研抛，而结构复杂、多凹穴、凸台的叶轮可进行液体抛光。

2.2.3压缩机回流量控制。为了避免压缩机在工作中出现喘振问题，压缩机都设置有防喘振控制机构，正常工艺参数下，通过对机组运行参数的监测绘制状态曲线，并根据喘振线计算喘振控制线，从而获得喘振流量控制点，通过和入口流量的比对，控制压缩机回流量，保证压缩机能够获得充足的工作气体。可改造压缩机回流手动控制为自动控制，应用更加精确的防喘振控制系统，降低机组能耗。

2.2.4管路布局的综合优化。为了进一步降低管路内压降，需要对管路布局进行调整，提高线路布局的合理性，可使用压损来评定管路布局方案是否合理，如果入口压力和出口压力之间压差不超过5%，表示压缩机系统管路布局规划比较科学。在管路中，能够造成压损的设备结构件主要有干燥剂、冷却器、控制阀、弯头等，干燥剂、控制阀和冷却器压损可依据压损标准计量，弯头压损近似于8～10倍等径管长压损，通过对压损设备总压损的精确计算，降低管路总压损。除了优化设计，压缩机日常使用和维护保养工作对压缩机节能效果也有着很大影响，日常工作中，要采用科学的控制方式进行压缩机调整，配合预防性维护策略，降低压缩机的故障率，维持压缩机的正常性能，从而将压缩机的节能优势充分发挥出来。

2.3变频调节技术

传统压缩机一般通过控制流量和压力工艺来降低压缩机能耗，达到节能的目的，一般通过阀门节流、旁通回流和排空等方式进行控制，这些调节方式效果显著、操作简单，但是会增加管网损耗和能源浪费，而变频调速技术应用变频器控制压缩机电机转速，改变流量质量，不存在阀门节流损失，从而提高了能源的利用效率。变频调速在压缩机中的应用大幅度提高了压缩机的节能性能，依据流量传感器输出信号来调节压缩机转速，使压缩机能够准确输出现阶段需要的回流量，实现高精度的流量调节，保证压缩机能够安全、高效率的运行，在节约能源的同时还强化了压缩机的卸载能力，降低了运行噪音，设备磨损更缓慢，而功率因数则得到了明显提高。

2.4集中控制与热回收

很多情况下压缩机都不是单机工作模式，而是很多台同时工作，因此在节能改造中，应用集中控制技术实现多台压缩机的集中控制，成为降低能耗节约能源的有效措施。压缩机开启的台数一般都是固定的，当用气量下降到一定程度，就可以通过集中控制来降低压缩机的工作时间或者转速，用气量继续下降，性能好，功率大的压缩机将停止工作，通过彻底停机来消除卸载状态下的能耗，集中控制来集中调整压缩机的工作状态，从而扩大压缩机的功率范围，同时减少运行压缩机数量，降低能耗。热回收技术的基本思路是，压缩机高温油通过热能回收交换器，将热量传递给冷却水，冷却水加热之后进入保温水桶储存起来，回收压缩机工作热量。热回收技术解决了压缩机自身的散热问题，省却了压缩机的冷却风机设备投入和能耗。在工作中监测压缩机主机排气口温度，超过80℃热回收装置开始工作，保证压缩机不会过热，而余热被转换为了热水，可以用作供暖等其他用途。

3结语

节能是工业生产和日常生活中永恒的主题，压缩机节能技术就是以降低压缩机工作能耗为目的的节能技术，通过压缩机结构设计优化和运行参数调整，配合新节能技术的应用，能够显著提高压缩机的节能性能，降低压缩机工作能耗。

作者:任宏 单位:广西华银铝业有限公司

参考文献:

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