【壓縮機(jī)網(wǎng)】壓縮空氣作為僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、制造業(yè)等眾多行業(yè)。隨著國(guó)家“3060”雙碳行動(dòng)的強(qiáng)力推進(jìn)，壓縮空氣的系統(tǒng)能效問(wèn)題變得日漸突出。業(yè)界逐漸意識(shí)到，單純提升空壓機(jī)能效等級(jí)已不能滿足發(fā)展需要。于是將生產(chǎn)、處理、輸送壓縮空氣的系統(tǒng)整體即空壓站作為考核對(duì)象。綜合輸功效率概念隨之?dāng)U大，通俗來(lái)說(shuō)就是空壓站輸出壓縮空氣中具有的有效能與其生產(chǎn)壓縮空氣所消耗的全部能源的比值。

　　團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CGMA 033001-2018規(guī)定的壓縮空氣站綜合輸功效率指標(biāo)用于壓縮空氣站的能效等級(jí)評(píng)價(jià)，能效分為5個(gè)等級(jí)，從一級(jí)到五級(jí)，能效遞減。各級(jí)之間的空壓站相對(duì)能效差約為10%。其中，一級(jí)能效空壓站效率最高。近兩年，建設(shè)一級(jí)能效等級(jí)空壓站并通過(guò)認(rèn)證，成為各家壓縮機(jī)企業(yè)非常重要的業(yè)務(wù)之一。

　　整體來(lái)說(shuō)，綜合輸功效率的計(jì)算不僅與吸氣壓力、排氣壓力、供氣流量、壓縮熱回收利用率、耗電量等參數(shù)相關(guān)，而且還必須考慮露點(diǎn)溫度、氣體品質(zhì)等因素。那么，今天我們就以實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)模擬分析下一下，對(duì)空壓站輸出效率影響很大的因素有哪些。

　　為了計(jì)算簡(jiǎn)單，我們此時(shí)定義空壓站為單臺(tái)離心機(jī)，型號(hào)為710kW-8bar，冷卻水條件32℃，環(huán)境溫度30℃.Rh 60%，配置后處理為鼓風(fēng)零氣耗干燥機(jī)+3級(jí)過(guò)濾，干燥機(jī)排氣壓力露點(diǎn)-20～-40℃。

　　設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)如下：

　　離心機(jī)數(shù)據(jù)：710kW-8bar，排氣量8186，35℃，1barA，Rh 65%，裝機(jī)功率710kW，電機(jī)服務(wù)系數(shù)假定1.15，吸氣阻力500Pa；

　　鼓風(fēng)零氣耗干燥機(jī)數(shù)據(jù)：加熱器功率84kW，鼓風(fēng)機(jī)功率21kW，設(shè)備壓力降0.02MPa，單級(jí)過(guò)濾器壓降0.007MPa；

　　熱回收設(shè)計(jì)功率420kW(離心機(jī)三級(jí)均做熱回收)。

　　空壓站系統(tǒng)壓降（離心機(jī)排氣到空壓站輸出點(diǎn)）：離心機(jī)末級(jí)熱回收+保護(hù)過(guò)濾器+干燥機(jī)+2級(jí)粉塵過(guò)濾+空壓站管道。（此處不討論空壓站管道設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題，這個(gè)是最容易解決的）

　　因排水器損耗及空壓站跑冒滴漏等難以設(shè)定具體的數(shù)值，顧以上數(shù)據(jù)假定，所有排水器均使用零氣耗排水器且空壓站管道不存在泄露。

　　離心機(jī)以125m³/min的平均排氣量運(yùn)行，整個(gè)空壓站的管網(wǎng)設(shè)計(jì)合理，無(wú)泄露點(diǎn)，排水器采用零氣耗。

　　根據(jù)《T/CGMA 033001-2018》我們有以下計(jì)算數(shù)據(jù)。

　　我們通過(guò)查詢PDP-40℃時(shí)無(wú)油壓縮空氣輸出效率一級(jí)需要52.5%的效率，此時(shí)是符合設(shè)計(jì)要求的。

　　現(xiàn)在我們通過(guò)改變空壓站最主要的幾個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)看，如果哪些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)導(dǎo)致能效不達(dá)標(biāo)。

　　首先，若壓縮機(jī)選型過(guò)大，比如上述離心機(jī)長(zhǎng)期處于80%的負(fù)荷或者放空狀態(tài)，以卸載到108.8m³/min流量計(jì)算，此時(shí)空壓站輸出效率只有47.1%，不符合一級(jí)能效。

　　接下來(lái)我們看，若此時(shí)吸干機(jī)選用微熱再生（2小時(shí)周期）干燥機(jī)，加熱功率此時(shí)為36kW,氣耗12～20%，我們以12%計(jì)算；微熱再生（8小時(shí)周期）干燥機(jī)，加熱功率此時(shí)為60kW，氣耗8%，分別得出如下結(jié)果：

　　以上兩種機(jī)型均無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需求。

　　最后我們?cè)倏匆粋€(gè)非常重要的數(shù)據(jù)：熱回收。我們這里直接取一個(gè)極端值，假定吸干機(jī)不消耗電也不消耗水，直接能得到PDP-20～-40℃的干燥壓縮空氣，我們熱回收取為0，計(jì)算結(jié)果如下，無(wú)法滿足一級(jí)能效空壓站要求：

　　究其原因，壓縮機(jī)在工作時(shí)，只有5%的電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的分子勢(shì)能，其他的以機(jī)械磨損及壓縮熱消耗掉了。其中壓縮熱在離心機(jī)整個(gè)工作過(guò)程中能耗約占比90%，若一級(jí)能效空壓站舍棄熱回收，則無(wú)論如何都無(wú)法滿足一級(jí)能效指標(biāo)。

　　通過(guò)計(jì)算，大概需要起碼回收40%以上的壓縮熱，使用零氣耗且低能耗的干燥機(jī)，保證空壓站的管道及其他附件設(shè)計(jì)合理才能達(dá)標(biāo)。而我們的熱回收設(shè)計(jì)功率越大，對(duì)于干燥機(jī)的能耗要求就可以稍微放寬。比如此710kW離心機(jī)若設(shè)計(jì)500kW的熱回收功率，我們使用3%氣耗的鼓風(fēng)零氣耗干燥機(jī)也可滿足一級(jí)能效要求。

　　故，通過(guò)以上結(jié)果可以知道，我們?cè)诮ㄔO(shè)一級(jí)能效空壓站時(shí)，一定要注意的3個(gè)地方：

　?。?）空壓機(jī)不能空跑，需要選擇最好長(zhǎng)期接近滿負(fù)荷運(yùn)行，若采用N(離心機(jī))+1（變頻螺桿）時(shí)，盡量要使離心機(jī)滿負(fù)荷，螺桿機(jī)調(diào)節(jié)范圍盡可能??；

　?。?）干燥機(jī)需要盡可能的選擇低能耗，能自動(dòng)調(diào)功（露點(diǎn)控制+負(fù)荷控制+工藝控制）的零氣耗干燥機(jī)；

　?。?）千萬(wàn)要記得做熱回收，在能夠充分利用回收熱能的情況下，盡可能大的設(shè)計(jì)熱回收功率。