螺桿空壓機如何選型更節能隨著(zhù)現代社會(huì )的發(fā)展，人類(lèi)對能源需求越來(lái)越大，使得環(huán)境承載能力到達極限，節能減排已成為人類(lèi)的共識。 能耗大戶(hù)壓縮機行業(yè)，消耗了全國發(fā)電總量約 30% 的電力，其中空氣壓縮機......
螺桿空壓機如何選型更節能
隨著(zhù)現代社會(huì )的發(fā)展，人類(lèi)對能源需求越來(lái)越大，使得環(huán)境承載能力到達極限，節能減排已成為人類(lèi)的共識。能耗大戶(hù)壓縮機行業(yè)，消耗了全國發(fā)電總量約30%的電力，其中空氣壓縮機年耗電量約為全國總發(fā)電量的10%，節約空間巨大。
2018年中國通用機械工業(yè)協(xié)會(huì )制定了團體標準T/CGMA033001 -2018壓縮空氣站能效分級指南，該標準對氣站作為一個(gè)整體進(jìn)行節能考核、分級，作為氣站最主要的能耗設備空氣壓縮機的選型、配置是否合理尤為重要。
螺桿空壓機是否節能？不是看機組排氣量有多大，也不是看電機功率是多少，而是看機組比功率，機組比功率越低越節能。一般機組標牌上都有機組的比功率數據，為了更好理解機組比功率與耗電量的關(guān)系，我們引入用電單耗的概念，即壓縮機組產(chǎn)生1m3（進(jìn)氣狀態(tài)）的壓縮空氣所消耗的電量。
現市場(chǎng)上的螺桿壓縮機能效一般都是1-3級，假如壓縮空氣站需要40m3/min@8bar的壓縮空氣，以風(fēng)冷螺桿機為例，機組電機功率差不多需要200kW。按GB19153-2019 能效標準分別為1級能效機組比功率6.0kW(m3/min)，3級能效機組比功率7.2kW(m3/min)。
按年需19200000（m3）壓縮空氣計算，1級能效機組耗電量=6.0/60*19200000 =1920000(kW·h)，3級能效機組耗電量=7.2/60*19200000 =2304000（kW·h），年耗電量差距是非常大的。
1、加載/卸載調節。調節方法是：當排氣壓力升高到卸載壓力時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣閥，只有節流小孔進(jìn)氣用于放空，機組不產(chǎn)生壓縮空氣；當排氣壓力低于加載壓力時(shí)，打開(kāi)進(jìn)氣閥全流量進(jìn)氣，通常加卸載壓力差約為1bar左右。我們以75kW-8bar機組為例，排氣量為13.6m3/min，假設用氣量為10.88m3/min（負載率為80%左右），用氣系統管路+儲氣罐總容積10.88m3。則機組加載4分鐘卸載1分鐘循環(huán)運行，機組一個(gè)循環(huán)周期的輸入功率、運行時(shí)間圖如圖1。
在80%負載時(shí)每小時(shí)耗電量：
B=（（82.55+86.50）*4/2+（68.9+28.4） *1/2）*12/60=77.35（kW·h）
2、容調控制。通過(guò)比例閥控制進(jìn)氣閥口的開(kāi)度來(lái)調節機組的進(jìn)氣量，使得機組的產(chǎn)氣量與用氣量相同，實(shí)現壓力的穩定。因進(jìn)氣的節流原因，機組部分載荷時(shí)比功率會(huì )比較差。我們也以75kW-8bar機組為例，排氣壓力7.5bar，機組容積流量30-100%的比功率數據如圖2。
在80%負載時(shí)每小時(shí)耗電量：
B=10.88*7.03=76.49（kW·h）
3、變轉速流量調節（變頻）。通過(guò)變頻器根據壓力信號來(lái)調節主機的轉速從而實(shí)現對流量、壓力的控制。有永磁電機和異步電機兩種，永磁電機效率高，特別是在部分載荷時(shí)，優(yōu)勢會(huì )更明顯。我們仍以75kW-8bar機組為例，排氣壓力7.5bar時(shí)的轉速與容積流量、輸入比功率數據如圖3，右側縱坐標為容積流量值：
異步變頻在80%負載時(shí)每小時(shí)耗電量，B=10.88*6.27=68.218（kW·h）
永磁變頻在80%負載時(shí)每小時(shí)耗電量，B=10.88*6.20=67.456（kW·h）
通過(guò)上面的計算及性能曲線(xiàn)，我們可以得出以下結論：
a．100%負載時(shí)，工頻機組最節能，因變頻器需消耗功率，異步變頻機組比功率一般會(huì )增大1.5-3%，永磁電機效率比異步電機更高，永磁機組比功率會(huì )比工頻機組大0.5-1%。
b．工頻機組在70-100%負載時(shí)，采用容調控制節能，低于70%負載時(shí)，采用加卸載控制更節能。
c．變頻機組采用永磁電機節能，特別是低于70%負載時(shí)，永磁機組節能空間更大。
d．低于90%負載時(shí)，機組節能順序為永磁機組＞異步變頻機組＞工頻機組。
1、不管氣站中需單臺還是多臺機組，選比功率最小的機組最節能。
2、每日用氣量穩定并且近幾年都不會(huì )增加的氣站，選工頻機組最好，并且機組的容積流量與用氣量相當即可。
3、每日用氣量波動(dòng)大的氣站，單臺機組選用變頻機組，多臺機組選用工頻機組加變頻機組組合，采用聯(lián)網(wǎng)控制，變頻機組變頻壓力設定值小于工頻機組的卸載壓力。
