壓縮機(jī)作為應(yīng)用于眾多領(lǐng)域的產(chǎn)品之一，走上節(jié)能環(huán)保之路更是勢(shì)在必行。但在國(guó)內(nèi)許多使用壓縮機(jī)的企業(yè)對(duì)壓縮機(jī)的節(jié)能概念并不是很重視，他們認(rèn)為壓縮機(jī)性能穩(wěn)定可靠就行，節(jié)能是次要的。
其實(shí)并非如此，壓縮機(jī)是用電大戶(hù)，空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8~10%左右，是電動(dòng)系統(tǒng)四大耗能設(shè)備之一。全國(guó)空壓機(jī)耗電量約為2260億kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約768.4億k·Wh/a）被白白浪費(fèi)掉，空壓系統(tǒng)的節(jié)能亟待高效開(kāi)展。大量的數(shù)據(jù)表明，壓縮空氣系統(tǒng)的主要費(fèi)用都耗費(fèi)在運(yùn)行環(huán)節(jié)上，在其生命周期中，運(yùn)行費(fèi)用（電費(fèi)）占據(jù)的比例高達(dá)78~92%。
例如一臺(tái)容積流量為20m3/min，壓力為8kg的風(fēng)冷空氣壓縮機(jī)，大約每小時(shí)耗電量為150度，一天運(yùn)行20h計(jì)算，每天耗電量為3000度，一年以運(yùn)行300天計(jì)算，每年耗電量為900000度，以工業(yè)用電1元/度計(jì)算，每年的電費(fèi)就高達(dá)90萬(wàn)。整個(gè)壽命周期僅以5年計(jì)算，則一臺(tái)20m3/min壓縮機(jī)的電費(fèi)成本將高達(dá)450萬(wàn)，加上5年的維修保養(yǎng)費(fèi)就500多萬(wàn)，而購(gòu)買(mǎi)成本在10-20萬(wàn)之間，購(gòu)買(mǎi)成本占據(jù)的比例僅為2%-5%。根據(jù)GB19153-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定此型號(hào)的空氣壓縮機(jī)1、2、3級(jí)能效機(jī)組輸入比功率值分6.3、7.1、8.1，2級(jí)、3級(jí)能效占1級(jí)能效的比例約為113%、129%，3級(jí)能效占2級(jí)能效的比例約為114%。這說(shuō)明每提高一級(jí)能效將節(jié)約用電量超10%，提高二級(jí)將節(jié)約用電量近30%，從這些數(shù)據(jù)可以看出壓縮機(jī)節(jié)能意義非常重大。
某化纖有限公司現(xiàn)有空壓機(jī)4臺(tái)，排氣壓力0.85MPa，其中3臺(tái)MM160-8.5，容積流量為26m3/min，壓縮電機(jī)額定功率160kW；1臺(tái)MM75-8.5，容積流量為12.1m3/min，壓縮電機(jī)額定功率75kW。
1.系統(tǒng)狀況
該公司4臺(tái)空壓機(jī)大多數(shù)時(shí)間采用一大一小方式運(yùn)行，總供氣量為38.1m3/min，其中75kW空壓機(jī)設(shè)定加卸載壓力為0.66MPa和0.76MPa，160kW空壓機(jī)設(shè)定加卸載壓力為0.68MPa和0.78MPa。實(shí)際工作中75kW?的MM75空壓機(jī)約只有60%的加載率，160kW的MM160空壓機(jī)基本一直處于加載狀態(tài)。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，75kW空壓機(jī)卸載時(shí)最小輸入功率30kW左右，加載時(shí)最高輸入功率85kW，160kW的空壓機(jī)一直處于加載狀態(tài)，運(yùn)行比較平穩(wěn)，輸入功率一直保持為165kW左右。
工廠(chǎng)工藝要求空壓機(jī)運(yùn)行壓力不低于0.6MPa，需求量大時(shí)兩臺(tái)160kW工作。
2.節(jié)能原理
該公司的空壓機(jī)耗電量占全廠(chǎng)總耗電量16%左右，空壓機(jī)系統(tǒng)年總用電量為180萬(wàn)kWh左右，因此對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造意義十分重大。
由于生產(chǎn)工藝所需的壓縮空氣不斷變化和生產(chǎn)安排的調(diào)整，導(dǎo)致車(chē)間對(duì)壓縮空氣的需求量也在不斷變化，為了適應(yīng)這種變化，空壓機(jī)系統(tǒng)一般采用加卸載的方式運(yùn)行。壓縮空氣的需求量減少使空壓機(jī)排氣壓力達(dá)到卸載壓力時(shí)，空壓機(jī)開(kāi)始卸載。空壓機(jī)卸載時(shí)進(jìn)氣口關(guān)閉，電機(jī)空轉(zhuǎn)不產(chǎn)生壓縮空氣，但是其耗電功率基本占到額定功率的30%左右，甚至更多，從而導(dǎo)致空壓機(jī)系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)效率較低。
依據(jù)螺桿式空壓機(jī)的排氣量和轉(zhuǎn)速、耗電功率基本上成正比例的關(guān)系，通過(guò)采用變頻器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行恒壓控制，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際用氣需求調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，使空壓機(jī)排氣量和實(shí)際需求量達(dá)到基本平衡，系統(tǒng)壓力波動(dòng)控制在較小的范圍內(nèi)，從而節(jié)約空壓機(jī)采用傳統(tǒng)加卸載運(yùn)行方式時(shí)不必要的能耗：降低傳統(tǒng)控制方式中加載時(shí)較高壓力導(dǎo)致的高電耗，避免卸載時(shí)空壓機(jī)電機(jī)空轉(zhuǎn)做無(wú)用功。
3.節(jié)能改造
根據(jù)該公司壓縮空氣系統(tǒng)的使用情況，配置變頻器用于空壓機(jī)系統(tǒng)的控制。該變頻器根據(jù)壓縮空氣的實(shí)際需求量，按循環(huán)啟動(dòng)的方式閉環(huán)控制4臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行，在滿(mǎn)足系統(tǒng)正常安全和穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，大幅降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗。
當(dāng)系統(tǒng)中一臺(tái)75kW（產(chǎn)氣量12.1m3 /min）空壓機(jī)以60%加載率運(yùn)行，一臺(tái)160kW（產(chǎn)氣量26m3/min）空壓機(jī)無(wú)卸載運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際每小時(shí)耗能約為236.5kWh，當(dāng)75kW空壓機(jī)改用變頻恒壓運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)每小時(shí)耗能為226kWh，每小時(shí)節(jié)能10.5kWh。
按空壓機(jī)每年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，年節(jié)能量為8.4萬(wàn)kWh，每度電按0.8元計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)6.72萬(wàn)元。
4.小結(jié)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空氣壓縮機(jī)作為一種重要的動(dòng)力輸出，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶煉、鋼鐵、建材、半導(dǎo)體、熱電、醫(yī)藥、化工、食品、紡織、醫(yī)藥等眾多工業(yè)領(lǐng)域。然而，空壓機(jī)屬于高能耗設(shè)備，在某些行業(yè)耗電占到了生產(chǎn)耗電的60%以上，故俗稱(chēng)“電老虎”。節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)和基本國(guó)策，也是實(shí)施十三五規(guī)劃的緊迫任務(wù)。
