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壓縮機提供最佳供氣方案探討

2025China.cn   2009年04月27日
　　面對中國這樣一個制造業(yè)高速發(fā)展和能源相對緊缺市場，可靠、節(jié)能空壓機必將獲最大發(fā)展。確，參加本期壓縮機論壇各廠商代表談?wù)撟疃嘁彩菄@“高效、節(jié)能”。
　　如何為用戶提供最佳供氣方案？“最佳”含義是多方面。相信從以下論壇嘉賓觀點中，您一定會找到答案。
　　多種機型各有千秋
　　朱財先生阿特拉斯·科普柯(上海)貿(mào)易有限公司產(chǎn)品經(jīng)理
　　朱財先生：離心式壓縮機是葉輪對氣體作功加速，并將動能轉(zhuǎn)化為壓力能中、大流量壓縮機。其轉(zhuǎn)速較高(一般可達15000～100000 r/min)，必須對其高速軸每一級葉輪進行振動監(jiān)測，安裝Bently3300/3500系列振動分析儀，以避免因平衡或間隙變化而引起重大事故。離心式壓縮機，用氣量越大，其經(jīng)濟性和優(yōu)勢越突出。而小氣量供氣(100m3以下)，則螺桿機更有優(yōu)勢。如何實現(xiàn)無油，要用一個發(fā)展眼光來看?，F(xiàn)主一個價格問題，這個市場被噴油螺桿機將價格拉低，搶占了很多本應(yīng)該是無油機市場，這對長期環(huán)保和節(jié)能是不利。事實上很多行業(yè)比如食品、酒類、還有制藥本應(yīng)該完全用無油機，這很大程度上也決定于應(yīng)用行業(yè)對壓縮機技術(shù)理解和壓縮空氣使用觀念和責任感，不應(yīng)該只停留價格方面判斷，要知道額外支付成本會以后3～5年內(nèi)設(shè)備維護和運行費用中到補償。
　　活塞式壓縮機小流量高壓力應(yīng)用場合依然很有優(yōu)勢，比如飲料廠應(yīng)用吹瓶機，就要應(yīng)用活塞式壓縮機?；钊麢C增壓，可以達到40bar。阿特拉斯現(xiàn)有一個解決方案是用無油螺桿壓縮機和活塞式增壓機配合。另外，如天然氣壓縮機(CNG)，就采用四級壓縮活塞式壓縮機，出口壓力可達300～400bar。
　　唐堅華先生上?？灯瞻瑝嚎s機有限公司市場部技術(shù)支持
　　唐堅華先生：滑片式壓縮機運動部件轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速低(1480r/min)，可靠性高，運轉(zhuǎn)時本身油溫和排氣溫度低，可置于惡劣環(huán)境條件下長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)。滑片機本身靠離心力自動補償與定子腔壁間隙，幾乎不會有二次壓縮情況，這也是螺桿式壓縮機無可比擬。其使用壽命超過10萬小時，此外，滑片機運行特別安靜，惟一噪聲來自電機和冷卻風(fēng)扇，而轉(zhuǎn)子運行卻很安靜，特別是機器運行時不會產(chǎn)生振動?；綁嚎s機運轉(zhuǎn)時單純回轉(zhuǎn)運動，主軸軸向不受力，不需使用復(fù)雜滾子軸承。而螺桿式壓縮機必須使用滾子軸承(推力軸承)平衡推力。其他特點還包括重量輕、外型尺寸小、重心低，焊上輪子后可做成機動型，可使用現(xiàn)場移動使用，無需復(fù)雜管線。
　　生產(chǎn)工藝決定整機效率
　　歐志球先生凱撒空壓機(上海)有限公司總經(jīng)理
　　歐志球先生：壓縮機轉(zhuǎn)子制造與配置上，德國凱撒空壓機1975年推出自有專利Sigma外形轉(zhuǎn)子，并以后30多年里，不斷改善其型線，提高加工精度，最大限度減小螺桿轉(zhuǎn)子內(nèi)密封損失，提高容積效率。凱撒每一臺空氣壓縮機都是選用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速方式運行，達到最低比功率。
　　空壓機結(jié)構(gòu)設(shè)計上，德國凱撒采用直聯(lián)式驅(qū)動方式，減少了中間傳動損失，降低了轉(zhuǎn)速，提高了效率與轉(zhuǎn)子運行可靠性。電機選用歐洲最高效率等級(Eff1)與 IP55保護等級西門子電機,電機方面亦做到電能最節(jié)省，非常惡劣工作環(huán)境，同樣高可靠運行。其他如基于工業(yè)PC控制器，超大冷卻器設(shè)計，單獨風(fēng)道設(shè)計，獨有徑向風(fēng)扇設(shè)計等等，這一切都為凱撒空壓機整機高效可靠運行提供了有力保證。唐堅華先生：螺桿機效率取決于空氣端設(shè)計、加工，還取決于整臺空壓機設(shè)計、制造?？灯瞻韭輻U機采用獨立研發(fā)新型轉(zhuǎn)子型線，確保轉(zhuǎn)子間隙低至忽米級(百分之一毫米)。多道數(shù)控磨削加工及后續(xù)處理工藝，使空氣端運轉(zhuǎn)時非常平穩(wěn)。所有螺桿機均采用特有冷熱區(qū)分開設(shè)計，降低重要部件如空氣端、電氣元件、電機等運行溫度同時，最大限度把熱量釋放到機器外。模塊化設(shè)計空氣端、專利密封件、多功能控制面板能減少一般設(shè)計中無法避免高故障率、多泄漏點、繁瑣維護等問題。
　　按需提供最佳供氣方案
　　朱財先生：單個客戶用氣量越來越大，特別是現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)不斷擴大，更多客戶希望實行集中供氣，集群管理，那么供氣方案就是一個非常值探討問題。我們首先要確保單臺壓縮機運行效率、可靠性，以及維護是最經(jīng)濟，另外機器本身運行是否符合良好調(diào)節(jié)性，比如進氣截流，目前市場上有連續(xù)調(diào)節(jié)蝶閥和加載、卸載開關(guān)式on/off閥，我們不能一概而論哪種效果好，如蝶閥因其進氣截流而產(chǎn)生壓力降將導(dǎo)致壓縮機壓比加大，耗功增加，而使能耗與流量不可能形成比例關(guān)系。關(guān)鍵要看是否滿足用戶用氣負荷變化。阿特拉斯是最早開始研發(fā)VSD(變頻)調(diào)節(jié)專業(yè)廠商，因其能夠?qū)︸R達進行調(diào)速，跟蹤負荷波動，與用氣變化相匹配，這樣無疑可以節(jié)省能耗，這也是單臺機器發(fā)展潮流。阿特拉斯Air Scan能為用戶測量出實時負荷變化狀態(tài)，并可以測算出變頻調(diào)速壓縮機節(jié)能數(shù)值，投資回報時間等，一般通常為3年左右。另外，從產(chǎn)品組合上，客戶用氣需求，特別是24h用氣波動特點，然后找到其規(guī)律性。阿特拉斯產(chǎn)品包括比較齊全機型，這也是提供多種機型組合必要條件。比如大氣量供氣上，我們推薦離心機和VSD無油螺桿機配合使用，也即離心機作為基本供氣，無油螺桿機作為負荷調(diào)節(jié)供氣。初次投入比較高，但通常3年能夠收回多出來成本，波動更明顯則回收期更短?？蛻舨煌杀疽螅部梢杂秒x心機和普通無油螺桿機，或離心機和噴油螺桿機。要提供靈活配合方案，就要品種系列齊全。光靠單種機型，很難實現(xiàn)最佳組合，也就是首先要具備產(chǎn)品多元化。
　　田省三先生盛世神鋼壓縮機(北京)有限公司總經(jīng)理
　　田省三先生：壓縮機價值風(fēng)量，壓縮機馬力不同，其購置成本、維修成本以及效率都會不同。神戶制鋼公司制造遠心式、螺桿式兩種壓縮機產(chǎn)品，我們認為300kW以下螺桿式壓縮機具有優(yōu)勢，300kW以上遠心式具有優(yōu)勢。另外，常?？吹接眠h心式壓縮機進行全負荷運轉(zhuǎn)，用螺桿機進行負荷調(diào)整。使用神鋼遠心AVE時，負荷調(diào)整與螺桿式壓縮機一樣可進行負荷/無負荷運轉(zhuǎn)，克服了遠心式壓縮機容量調(diào)整范圍只可以達到70%～100%弊端。，僅使用一臺遠心式壓縮機也能夠?qū)崿F(xiàn)10%～100%負荷調(diào)整，節(jié)約能源方面做出了貢獻。
　　降低能耗與環(huán)保
　　劉波先生伯格壓縮機(上海)有限公司銷售部經(jīng)理
　　劉波先生：空氣壓縮機提供高效動力同時，也消耗著極大電源能耗，空壓機同時也被稱為“電老虎”。BOGE空壓機外部節(jié)能措施：增加變頻控制系統(tǒng)，該方式適合負載波動較大工況?？諝鈮嚎s機站采取聯(lián)控方式，如BOGE公司MCS控制系統(tǒng)。它工況具體情況智能判斷該空壓機站機器開機或停機，即臺數(shù)控制技術(shù)，達到節(jié)能目。作為節(jié)能有效方法之一，臺數(shù)控制器多臺空壓機使用場合中應(yīng)用已日漸廣泛，避免了不必要多臺機器同時運轉(zhuǎn)所引起巨大浪費，使用多臺機器時節(jié)能效果相當明顯。同時臺數(shù)控制器還具有簡化人員管理工作、均衡機器運行時間等優(yōu)點。BOGE空壓機內(nèi)部節(jié)能措施從機器內(nèi)部設(shè)計方面入手，大量采用模塊化設(shè)計，減少空壓機內(nèi)部管路及閥件，達到最大限度降低空壓機內(nèi)部壓力損耗，達到節(jié)能目。伯格螺桿式壓縮機油管路和油氣混合氣管路都使用高品質(zhì)鋼管。整個系統(tǒng)一根用于傳輸干凈壓縮空氣高壓軟管，比傳統(tǒng)設(shè)計減少了70%左右連接管件及接頭。BOGE壓縮機從主機室生成壓縮空氣到出口端，內(nèi)部損耗(用于管件及閥件損耗)不大于0.1bar左右，而傳統(tǒng)設(shè)計壓縮機其內(nèi)部損耗到0.5bar左右，部分高達1bar左右。
　　節(jié)能理念拓展從“抑制”到“活用”。螺桿空壓機壓縮規(guī)律，排氣壓力越低，其消耗功率越少。排氣壓力下降1bar，消耗軸功率節(jié)省7%。實際應(yīng)用中，保證最低使用壓力情況下，設(shè)低排氣壓力是一種非常簡單而有效節(jié)能措施。最新出現(xiàn)節(jié)能技術(shù)從另外一個角度拓展了節(jié)能理念。將降低排氣壓力后所剩余功率，轉(zhuǎn)換成排氣量增加，這種新機型使用壓力越低時候，排氣量增量越大，顯示出“活用”節(jié)能效果！
　　田省三先生：追求壓縮機節(jié)能化也體現(xiàn)了制造廠家節(jié)能責任感。作為神戶制鋼來說，是做到變頻化，還電機采用永久磁石追求進一步節(jié)約能源。價格較高，卻可以為客戶節(jié)約更多電費。不久將來，神戶制鋼準備為中國企業(yè)提供與日本同樣進行被稱為“節(jié)能診斷”服務(wù)，就是測定實際消耗能源后提交節(jié)能方案服務(wù)。
　　環(huán)保，1.設(shè)備廢棄時使用產(chǎn)業(yè)廢棄物容易剝離制作方法。2.干燥機冷媒采用對臭氧層破壞系數(shù)為0新冷媒。3.分離精度達到0.002cc/m3以下內(nèi)置超高性能油分離器，排除密封部位漏油以及提供油分離裝置來進行油徹底分離。
　　何志龍先生西安交通大學(xué)壓縮機研究所博士
　　何志龍先生：我國，壓縮空氣系統(tǒng)耗電量約占全國發(fā)電量10%，一般工礦企業(yè)中，壓縮空氣系統(tǒng)耗電量約占企業(yè)總耗電量20%～30%。實現(xiàn)空壓機節(jié)能和環(huán)保主要二個方面，一是不斷開拓新機型；二是不斷提高和改進現(xiàn)有機型效率和性能?？諌簷C節(jié)能途徑主要體現(xiàn)改進設(shè)計、提高壓縮效率、選擇高效率驅(qū)動設(shè)備以及選擇最優(yōu)控制系統(tǒng)。
　　螺桿壓縮機，節(jié)能設(shè)計主要有以下途徑：1.合理設(shè)計吸排氣管路，減少管道內(nèi)壓力損失和泄漏；2.采用變頻調(diào)速，實現(xiàn)容量調(diào)節(jié)，與普通進氣節(jié)流式相比,變頻空壓機節(jié)能效果可達30%～40%；3.采用直聯(lián)式電機驅(qū)動，減少機械傳動損失，同時采用高效永磁同步電機。4.采用微電腦控制，縮小加載與卸載幅度，保證用氣設(shè)備最低壓力條件下，降低排氣壓力設(shè)定；5.多機組控制，實際使用空氣量自動選定所必要機器臺數(shù)，避免了不必要多臺機器同時運轉(zhuǎn)所引起巨大浪費。離心壓縮機，節(jié)能設(shè)計主要有以下途徑：1.采用高效節(jié)能三元流動設(shè)計葉輪；2.采用光滑氣流通道，降低葉輪輪阻損失；3.采用小間隙軟密封、干氣密封和磁力軸承等；4.保證葉片擴壓器與葉輪最佳匹配；5.采用可轉(zhuǎn)動進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)或葉片擴壓器葉片調(diào)節(jié)；6.合理匹配級與級之間參數(shù)。同樣，我們也可以對空壓站改進設(shè)計達到節(jié)能目，比如合理布置空壓站位置以及管路，降低管路損耗。保持房間通風(fēng)，選擇合適壓縮空氣干燥設(shè)備等。
　　朱財先生：阿特拉斯有一個口號“Because we care”，其含義是我們將環(huán)保理念貫穿始終。比如我們靜音型離心式壓縮機，有一個完全封閉隔音罩，使噪聲能降低7、8個dB，這樣就減少了噪聲對操作人員傷害。另外一種污染是電磁波，這對通信有影響，對人也有傷害，這也是環(huán)保。我們VSD無油螺桿機滿足電磁兼容(EMC)標準,可以實現(xiàn)無電磁污染。
　　能耗首先機器本身效率，效率高肯定是節(jié)能。還有泄漏，比如管路連接是用法蘭螺紋都有影響。其他因素還有調(diào)節(jié)控制方式(離心機喘振漂移跟蹤功能)，冷卻器和水分離器選擇，空氣流道產(chǎn)生壓降有多大以及密封性能。螺桿機，還有齒型嚙合。壓力帶設(shè)定通常用PC編程控制，系統(tǒng)控制，自動化軟件發(fā)展很快，比如現(xiàn)場總線，其最大優(yōu)點能降低單機及系統(tǒng)輸出壓力。還有就是整廠供氣管網(wǎng)布置也很重要，這主決定于用氣單位本身技術(shù)水平。
　　后處理設(shè)備必不可少
　　歐志球先生：空壓機以外，凱撒工程師們更加關(guān)注用戶實際用氣情況，為此，凱撒發(fā)展了可用于現(xiàn)場測量專用壓縮空氣需求分析儀(ADA)和凱撒壓縮空氣系統(tǒng)能源節(jié)省分析軟件。這些工具，用戶可以了解現(xiàn)有狀況并對新系統(tǒng)方案進行模擬運行，獲最節(jié)能壓縮空氣系統(tǒng)方案。
　　凱撒1998年推出基于工業(yè)PC西格瑪空壓機控制器之后，又于2002年率先推出了基于網(wǎng)絡(luò)化管理西格瑪壓縮空氣系統(tǒng)管理器。該管理器利用其壓力窄帶控制技術(shù)及其強大適時跟蹤用氣量變化功能，多臺空壓機壓縮空氣管理中，降低并穩(wěn)定了系統(tǒng)運行壓力，大幅度降低了整個系統(tǒng)運行功率。如此，該管理器強大通信功能使其可以太網(wǎng)線和公司局域網(wǎng)進行通信，使用戶世界上任何方都可以像訪問因特網(wǎng)一樣方便快捷訪問其空壓站房。
　　唐堅華先生：國內(nèi)客戶針對空氣系統(tǒng)自動化要求越來越高，實際上反映是空壓機系統(tǒng)必須符合當前新控制系統(tǒng)要求和規(guī)范?？灯瞻咎峁藴士諌簷C專用工業(yè)控制器，還提供更多基于聯(lián)控功能控制模塊選項，多種類型就控制和集中控制方案，同時結(jié)合PLC等工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域常見控制器，使客戶確定設(shè)計方案時就可以有多種選擇。
　　遠程監(jiān)控必要性
　　李勇才先生昆山昆泰克空氣系統(tǒng)技術(shù)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理
　　李勇才先生：工廠自動化程度不斷提高，客戶要求空壓機能夠高效、可靠運行，還要網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)控，實現(xiàn)24h無人職守作業(yè)。昆西壓縮機正是滿足客戶這一需求，推出了Power$ync智能控制系統(tǒng)和Web$ync遠程監(jiān)控系統(tǒng)，讓客戶體驗空壓機組自動化運行管理。
　　Power$ync是基于微型處理器智能控制器，實時監(jiān)測壓縮機各運行工況，故障診斷報警，并用氣負荷精確控制排氣量和穩(wěn)定排氣壓力。Power$ync智能控制器有強大單機控制功能，還具有強大多機組網(wǎng)運行能力。客戶現(xiàn)場，可以很便捷將多達16臺Power$ync連接起來，實現(xiàn)空壓機組多機聯(lián)網(wǎng)自動運行，而不需要安裝額外控制設(shè)備和軟件。客戶可以對每臺Power$ync智能控制器定義一個ID，用大寫字母表示，如A、B、C、D等。然后可以任何一臺聯(lián)網(wǎng)Power$ync智能控制器上對整個空壓機組編制修改運行程序，設(shè)置多個不同順序和多個不同時序組合。設(shè)置完畢后，所有數(shù)據(jù)會網(wǎng)絡(luò)更新到每一臺Power$ync上。整個空壓機組就會按程序自動運行，完全實現(xiàn)24h無人職守作業(yè)。
　　上面所提到僅僅是空壓機組聯(lián)網(wǎng)運行?，F(xiàn)，越來越多客戶希望從控制室實現(xiàn)遠程監(jiān)控。這里有兩種方式，一是客戶有自己DCS系統(tǒng)，希望把空壓機監(jiān)控整合到其中。Power$ync支持Profibus和Modbus協(xié)議，客戶DCS系統(tǒng)可以進行協(xié)議通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，并可DCS上編制程序?qū)崿F(xiàn)空壓機組聯(lián)網(wǎng)運行。這種方式優(yōu)點是可以將空壓機監(jiān)控整合到客戶DCS，統(tǒng)一到生產(chǎn)工藝程序控制。但缺點是需要DCS系統(tǒng)集成商做大量信息解讀和程序編制工作，這方面會產(chǎn)生大量成本。而另一種方式則是客戶希望提供安裝簡便監(jiān)控系統(tǒng)。昆西壓縮機正是為客戶考慮到這一點，提供了Web$ync遠程監(jiān)控系統(tǒng)，配合Power$ync智能控制器實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動化運行管理。Web$ync支持 Profibus和Modbus協(xié)議通信，提供了更為便捷通信方式。它可以Modem或Ethernet與客戶監(jiān)控PC直接進行通信。 Web$ync已內(nèi)建界面友好監(jiān)控網(wǎng)頁，客戶監(jiān)控PC上不需要安裝任何專用軟件，有Microsoft IE 5.0以上瀏覽器即可。客戶瀏覽器進入Web$ync界面即可實現(xiàn)遠程監(jiān)控?？杀O(jiān)視空壓機組運行工況，遠程起/停，輕/重載調(diào)節(jié)，提供故障報警，運行參數(shù)設(shè)置等監(jiān)控功能，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄和故障報警遠程通知等輔助功能。這樣就可以完全實現(xiàn)空壓機組自動化運行和遠程監(jiān)控。

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