【壓縮機(jī)網(wǎng)】提到干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，大家的第一印象是：這屬于一個(gè)偏高能耗的壓縮機(jī)。實(shí)事真的如此嗎？本文我們就來(lái)探討一下干式無(wú)油壓縮機(jī)的節(jié)能應(yīng)用。
近年來(lái)，干式無(wú)油壓縮機(jī)市場(chǎng)呈快速提高的態(tài)勢(shì)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)油機(jī)占比達(dá)35%左右，而國(guó)內(nèi)無(wú)油機(jī)占比不足5%。因此，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)發(fā)展空間巨大，是未來(lái)國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)市場(chǎng)的主流方向之一。
隨著永磁變頻、兩級(jí)壓縮等各項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，行業(yè)對(duì)空氣壓縮機(jī)及壓縮站房的要求越來(lái)越高，企業(yè)已不再僅僅滿足于合格穩(wěn)定的壓縮機(jī)系統(tǒng)，而是追求更高要求的空氣品質(zhì)及系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)品。
選擇壓縮空氣的關(guān)鍵要素
一般的客戶在選擇干式無(wú)油壓縮機(jī)的時(shí)候，會(huì)注重這6個(gè)參數(shù)：氣量（m3/min）、壓力（MPa或bar）、溫度（℃）以及可靠性、空氣品質(zhì)和能耗?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的客戶在選擇壓縮機(jī)系統(tǒng)會(huì)關(guān)注壓縮機(jī)甚至壓縮機(jī)站房的能耗。
干式無(wú)油螺桿機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)：高轉(zhuǎn)速（最高22000rpm）；壓縮腔內(nèi)溫度高；排氣溫度高（冷卻前）；較小的壓縮比（≤4.5）。
干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)區(qū)別于普通的噴油式螺桿壓縮機(jī)一個(gè)比較明顯的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高。小功率的無(wú)油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可以達(dá)到2萬(wàn)多轉(zhuǎn)，大功率的壓縮機(jī)也接近10000轉(zhuǎn)左右。
另外，無(wú)油螺桿壓縮機(jī)壓縮腔的溫度比較高。根據(jù)排氣壓力，如果壓縮比接近3.5，排氣溫度可能會(huì)達(dá)到200度左右。
上表簡(jiǎn)單羅列了20℃進(jìn)氣狀態(tài)，不同壓力下的排氣溫度。當(dāng)然，每一款機(jī)型也有差異，主要是由于壓縮機(jī)的效率略微不同，造成排氣溫度也不同?；旧鲜?公斤對(duì)應(yīng)180℃左右，這個(gè)溫度也和不同廠家級(jí)間壓比的分配有一定的關(guān)系。
壓縮機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)
客戶關(guān)注壓縮機(jī)能耗后，自然而然就要了解一些壓縮機(jī)或者和壓縮機(jī)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。目前我們能夠接觸到的就是下面這三大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)：
1.容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)：GB 19153-2019；
2.電動(dòng)機(jī)的能效限定值能效等級(jí)
中小型異步電動(dòng)機(jī)能效限定值能效等級(jí)：GB18613-2020；高壓異步電動(dòng)機(jī)能效限定值能效等級(jí)：GB30254-2024；永磁同步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)：GB 30253-2013。
3.壓縮空氣站能效分級(jí)指南：T/CGMA 033001-2018。
上面的容積式空氣壓縮機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，指向的是噴油式螺桿壓縮機(jī)，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)目前還沒(méi)有能效標(biāo)準(zhǔn)。
一臺(tái)壓縮機(jī)的能效，不光由壓縮機(jī)的空氣端決定，還包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也就是常說(shuō)的電機(jī)。電機(jī)能效分一二三級(jí)能效，還有一個(gè)壓縮機(jī)站房的能效等級(jí)，目前這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還是一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
干式無(wú)油螺桿能效水平
目前，客戶對(duì)于能效基本上就是圍繞上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行考核或者是判斷。那么，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，以容積式壓縮機(jī)的能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)判，到底能夠達(dá)到幾級(jí)能效呢？實(shí)際上，部分機(jī)型可以達(dá)到二級(jí)以上能效，甚至極個(gè)別機(jī)型會(huì)接近一級(jí)能效等級(jí)。但是，干式無(wú)油螺桿越小難度越大，能效越差，很難達(dá)到二級(jí)以上水平。
那么，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)能做到一級(jí)能效站嗎？答案是：結(jié)合壓縮熱或余熱回收可以做到一級(jí)能效站。當(dāng)然，利用壓縮熱做到一級(jí)能效站是有前提的，比如系統(tǒng)露點(diǎn)要達(dá)到-20℃到-40℃要求，壓縮機(jī)要選擇能效高的機(jī)組。
如何提高干式壓縮機(jī)的能效
主要可以從這幾個(gè)方面去提升：壓縮機(jī)效率的提升、節(jié)能驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用、壓縮機(jī)余熱利用。
1.壓縮機(jī)的效率
要提高壓縮機(jī)的效率，一方面機(jī)頭要做好，另一方面系統(tǒng)也要做好。這需要從壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)著手，優(yōu)化壓縮過(guò)程，做好冷卻優(yōu)化和進(jìn)氣優(yōu)化。
根據(jù)實(shí)際使用壓力優(yōu)化空氣端排氣孔口，還要根據(jù)空氣端性能曲線選擇合適速比的空氣端，都可以提高壓縮機(jī)的效率。
2.驅(qū)動(dòng)技術(shù)
表1是關(guān)于電機(jī)能效等級(jí)的劃分。從表中可以看出，電機(jī)（22kW以上）要做到一級(jí)能效，其效率基本要達(dá)到95%以上?，F(xiàn)在異步電機(jī)要做到一級(jí)能效有成本壓力，但是對(duì)于永磁電機(jī)還是比較容易的，其效率可以輕易達(dá)到96%，接近97%。
3.余熱回收
余熱回收對(duì)一臺(tái)壓縮機(jī)或者壓縮機(jī)站房來(lái)說(shuō)，是提高能效最為有效的手段之一。一般來(lái)說(shuō)，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)輸入功率中大部分會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，大約80%～85%的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。
如果不加以回收，80%左右的電能會(huì)以熱能的形式散發(fā)掉。不過(guò)，具體的熱回收轉(zhuǎn)換比例會(huì)因壓縮機(jī)的型號(hào)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況等因素而有所不同。但總體而言，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，這也是進(jìn)行余熱回收的基礎(chǔ)。一臺(tái)壓縮機(jī)接近80%左右的輸入功率可以回收。
對(duì)干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，第一個(gè)熱回收源就是中冷，一般來(lái)說(shuō)，在能夠回收的熱能中占45%～50%。
還有一部分熱回收是在后冷卻上，后冷能占比40%左右。上圖這臺(tái)壓縮機(jī)有一級(jí)壓縮和二級(jí)壓縮，帶有殼套，合計(jì)能夠回收的熱量為9%左右，油冷卻器是2%?，F(xiàn)在很多主流的廠家取消水冷卻套，用油套來(lái)代替，所以對(duì)油冷夾套壓縮機(jī)油冷卻占可回收熱能的10%左右。
將無(wú)油螺桿空壓機(jī)壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的部分熱能回收，可用于用戶的工業(yè)用水、預(yù)熱器和浴室用水等，將會(huì)大大降低工程的能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)低碳和環(huán)保，以及達(dá)到一級(jí)能效壓縮空氣站房標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于小功率的機(jī)組，不建議做余熱回收，大功率的機(jī)組余熱回收效果更為明顯。上表是從75kW到250kW壓縮機(jī)可回收熱量的簡(jiǎn)單計(jì)算。對(duì)一臺(tái)250kW的壓縮機(jī)，它可以回收的熱量大概是在200kW左右，它能夠回收的最高溫度大概為86℃。
4.壓縮熱干燥機(jī)
目前，壓縮熱吸附式干燥機(jī)比較流行。壓縮熱吸附式干燥機(jī)是依靠無(wú)油空壓機(jī)的高溫排氣的熱量（一般不帶后冷）來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，從而降低吸干機(jī)能耗，壓縮熱吸附式干燥機(jī)又可分為微氣耗壓縮熱吸附式干燥機(jī)和零氣耗壓縮熱吸附式干燥機(jī)。采用壓縮熱干燥機(jī)再選擇合適的干式螺桿壓縮機(jī)，整體壓縮站房可以達(dá)到一級(jí)能效站房標(biāo)準(zhǔn)（-20℃～-40℃）。
干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)匹配的壓縮熱干燥機(jī)基本上不需要加熱器，因?yàn)楫?dāng)排氣壓力在6公斤以上時(shí)，實(shí)際排氣溫度在130℃以上。如果壓力更高，那么排氣溫度還會(huì)隨之增高。對(duì)于壓縮熱干燥機(jī)，如果排氣溫度低于130℃，就需要配置加熱器。一臺(tái)60立方的壓縮熱干燥機(jī)，加熱器功率大約在20kW左右，加熱器的功率的節(jié)約，從而使整個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)能效得到提升。
選擇壓縮熱吸附式干燥機(jī)需考慮五大因素：壓縮機(jī)流量，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣溫度，冷卻水條件，吸附劑性能、空塔流速、接觸時(shí)間。
總之，根據(jù)客戶需求，選好壓縮機(jī)和做好系統(tǒng)匹配，干式無(wú)油機(jī)完全可以在滿足客戶高質(zhì)量用氣要求的前提下，保持在一個(gè)比較高的能效水平。
【壓縮機(jī)網(wǎng)】提到干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，大家的第一印象是：這屬于一個(gè)偏高能耗的壓縮機(jī)。實(shí)事真的如此嗎？本文我們就來(lái)探討一下干式無(wú)油壓縮機(jī)的節(jié)能應(yīng)用。
近年來(lái)，干式無(wú)油壓縮機(jī)市場(chǎng)呈快速提高的態(tài)勢(shì)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)油機(jī)占比達(dá)35%左右，而國(guó)內(nèi)無(wú)油機(jī)占比不足5%。因此，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)發(fā)展空間巨大，是未來(lái)國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)市場(chǎng)的主流方向之一。
隨著永磁變頻、兩級(jí)壓縮等各項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，行業(yè)對(duì)空氣壓縮機(jī)及壓縮站房的要求越來(lái)越高，企業(yè)已不再僅僅滿足于合格穩(wěn)定的壓縮機(jī)系統(tǒng)，而是追求更高要求的空氣品質(zhì)及系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)品。
選擇壓縮空氣的關(guān)鍵要素
一般的客戶在選擇干式無(wú)油壓縮機(jī)的時(shí)候，會(huì)注重這6個(gè)參數(shù)：氣量（m3/min）、壓力（MPa或bar）、溫度（℃）以及可靠性、空氣品質(zhì)和能耗?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的客戶在選擇壓縮機(jī)系統(tǒng)會(huì)關(guān)注壓縮機(jī)甚至壓縮機(jī)站房的能耗。
干式無(wú)油螺桿機(jī)的產(chǎn)品特點(diǎn)：高轉(zhuǎn)速（最高22000rpm）；壓縮腔內(nèi)溫度高；排氣溫度高（冷卻前）；較小的壓縮比（≤4.5）。
干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)區(qū)別于普通的噴油式螺桿壓縮機(jī)一個(gè)比較明顯的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高。小功率的無(wú)油螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可以達(dá)到2萬(wàn)多轉(zhuǎn)，大功率的壓縮機(jī)也接近10000轉(zhuǎn)左右。
另外，無(wú)油螺桿壓縮機(jī)壓縮腔的溫度比較高。根據(jù)排氣壓力，如果壓縮比接近3.5，排氣溫度可能會(huì)達(dá)到200度左右。
上表簡(jiǎn)單羅列了20℃進(jìn)氣狀態(tài)，不同壓力下的排氣溫度。當(dāng)然，每一款機(jī)型也有差異，主要是由于壓縮機(jī)的效率略微不同，造成排氣溫度也不同?；旧鲜?公斤對(duì)應(yīng)180℃左右，這個(gè)溫度也和不同廠家級(jí)間壓比的分配有一定的關(guān)系。
壓縮機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)
客戶關(guān)注壓縮機(jī)能耗后，自然而然就要了解一些壓縮機(jī)或者和壓縮機(jī)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。目前我們能夠接觸到的就是下面這三大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)：
1.容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)：GB 19153-2019；
2.電動(dòng)機(jī)的能效限定值能效等級(jí)
中小型異步電動(dòng)機(jī)能效限定值能效等級(jí)：GB18613-2020；高壓異步電動(dòng)機(jī)能效限定值能效等級(jí)：GB30254-2024；永磁同步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)：GB 30253-2013。
3.壓縮空氣站能效分級(jí)指南：T/CGMA 033001-2018。
上面的容積式空氣壓縮機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，指向的是噴油式螺桿壓縮機(jī)，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)目前還沒(méi)有能效標(biāo)準(zhǔn)。
一臺(tái)壓縮機(jī)的能效，不光由壓縮機(jī)的空氣端決定，還包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也就是常說(shuō)的電機(jī)。電機(jī)能效分一二三級(jí)能效，還有一個(gè)壓縮機(jī)站房的能效等級(jí)，目前這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還是一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
干式無(wú)油螺桿能效水平
目前，客戶對(duì)于能效基本上就是圍繞上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行考核或者是判斷。那么，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，以容積式壓縮機(jī)的能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)判，到底能夠達(dá)到幾級(jí)能效呢？實(shí)際上，部分機(jī)型可以達(dá)到二級(jí)以上能效，甚至極個(gè)別機(jī)型會(huì)接近一級(jí)能效等級(jí)。但是，干式無(wú)油螺桿越小難度越大，能效越差，很難達(dá)到二級(jí)以上水平。
那么，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)能做到一級(jí)能效站嗎？答案是：結(jié)合壓縮熱或余熱回收可以做到一級(jí)能效站。當(dāng)然，利用壓縮熱做到一級(jí)能效站是有前提的，比如系統(tǒng)露點(diǎn)要達(dá)到-20℃到-40℃要求，壓縮機(jī)要選擇能效高的機(jī)組。
如何提高干式壓縮機(jī)的能效
主要可以從這幾個(gè)方面去提升：壓縮機(jī)效率的提升、節(jié)能驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用、壓縮機(jī)余熱利用。
1.壓縮機(jī)的效率
要提高壓縮機(jī)的效率，一方面機(jī)頭要做好，另一方面系統(tǒng)也要做好。這需要從壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)著手，優(yōu)化壓縮過(guò)程，做好冷卻優(yōu)化和進(jìn)氣優(yōu)化。
根據(jù)實(shí)際使用壓力優(yōu)化空氣端排氣孔口，還要根據(jù)空氣端性能曲線選擇合適速比的空氣端，都可以提高壓縮機(jī)的效率。
2.驅(qū)動(dòng)技術(shù)
表1是關(guān)于電機(jī)能效等級(jí)的劃分。從表中可以看出，電機(jī)（22kW以上）要做到一級(jí)能效，其效率基本要達(dá)到95%以上?，F(xiàn)在異步電機(jī)要做到一級(jí)能效有成本壓力，但是對(duì)于永磁電機(jī)還是比較容易的，其效率可以輕易達(dá)到96%，接近97%。
3.余熱回收
余熱回收對(duì)一臺(tái)壓縮機(jī)或者壓縮機(jī)站房來(lái)說(shuō)，是提高能效最為有效的手段之一。一般來(lái)說(shuō)，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)輸入功率中大部分會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，大約80%～85%的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。
如果不加以回收，80%左右的電能會(huì)以熱能的形式散發(fā)掉。不過(guò)，具體的熱回收轉(zhuǎn)換比例會(huì)因壓縮機(jī)的型號(hào)、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況等因素而有所不同。但總體而言，干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，這也是進(jìn)行余熱回收的基礎(chǔ)。一臺(tái)壓縮機(jī)接近80%左右的輸入功率可以回收。
對(duì)干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)，第一個(gè)熱回收源就是中冷，一般來(lái)說(shuō)，在能夠回收的熱能中占45%～50%。
還有一部分熱回收是在后冷卻上，后冷能占比40%左右。上圖這臺(tái)壓縮機(jī)有一級(jí)壓縮和二級(jí)壓縮，帶有殼套，合計(jì)能夠回收的熱量為9%左右，油冷卻器是2%?，F(xiàn)在很多主流的廠家取消水冷卻套，用油套來(lái)代替，所以對(duì)油冷夾套壓縮機(jī)油冷卻占可回收熱能的10%左右。
將無(wú)油螺桿空壓機(jī)壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的部分熱能回收，可用于用戶的工業(yè)用水、預(yù)熱器和浴室用水等，將會(huì)大大降低工程的能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)低碳和環(huán)保，以及達(dá)到一級(jí)能效壓縮空氣站房標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于小功率的機(jī)組，不建議做余熱回收，大功率的機(jī)組余熱回收效果更為明顯。上表是從75kW到250kW壓縮機(jī)可回收熱量的簡(jiǎn)單計(jì)算。對(duì)一臺(tái)250kW的壓縮機(jī)，它可以回收的熱量大概是在200kW左右，它能夠回收的最高溫度大概為86℃。
4.壓縮熱干燥機(jī)
目前，壓縮熱吸附式干燥機(jī)比較流行。壓縮熱吸附式干燥機(jī)是依靠無(wú)油空壓機(jī)的高溫排氣的熱量（一般不帶后冷）來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，從而降低吸干機(jī)能耗，壓縮熱吸附式干燥機(jī)又可分為微氣耗壓縮熱吸附式干燥機(jī)和零氣耗壓縮熱吸附式干燥機(jī)。采用壓縮熱干燥機(jī)再選擇合適的干式螺桿壓縮機(jī)，整體壓縮站房可以達(dá)到一級(jí)能效站房標(biāo)準(zhǔn)（-20℃～-40℃）。
干式無(wú)油螺桿壓縮機(jī)匹配的壓縮熱干燥機(jī)基本上不需要加熱器，因?yàn)楫?dāng)排氣壓力在6公斤以上時(shí)，實(shí)際排氣溫度在130℃以上。如果壓力更高，那么排氣溫度還會(huì)隨之增高。對(duì)于壓縮熱干燥機(jī)，如果排氣溫度低于130℃，就需要配置加熱器。一臺(tái)60立方的壓縮熱干燥機(jī)，加熱器功率大約在20kW左右，加熱器的功率的節(jié)約，從而使整個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)能效得到提升。
選擇壓縮熱吸附式干燥機(jī)需考慮五大因素：壓縮機(jī)流量，進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣溫度，冷卻水條件，吸附劑性能、空塔流速、接觸時(shí)間。
總之，根據(jù)客戶需求，選好壓縮機(jī)和做好系統(tǒng)匹配，干式無(wú)油機(jī)完全可以在滿足客戶高質(zhì)量用氣要求的前提下，保持在一個(gè)比較高的能效水平。
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