压缩机的节能之道

压缩空气生产设备能够通过提高效率降低您的生产成本

在能效控制仪中输入规定的能效数据，就可以直接实现既定目标——这是许多压缩机用户的梦想，而实际工作中的情况并非这么简单，但也有许多行之有效的方法能够帮助用户提高能源利用率。

压缩空气是工业生产中不可或缺的元素，在许多工业分支领域中都要用压缩空气来完成非常重要的任务，例如它能够使整个生产流程实现自动化控制，使化工生产企业中生成的化学物质氧化，为生物工程技术领域中的有机物质提供氧气，使之能够更加高效地生产出生物产品。由于压缩空气可以安全可靠的使用，因此适合在有易燃易爆危险的场合中使用。

图1 “压缩机散热为您提供了很大的节能潜力。这些热能可以回收利用，输送给流程设备中需要热能的地方，或者是用于采暖。”
——Erwin Ruppelt先生，Kaeser公司

能源成本

从投资和生产帐目中，我们可以看出压缩空气能够给用户带来明显的效益，尤其是在压缩空气生产的整个生命周期成本（LCC），包括：投资费用，维护保养费用和检修费用，还包括使用过程中的能源消耗费用，这些都是压缩空气生产过程中费用支出的“大户”。这些费用也随着压缩空气设备使用年限的增加而增加。若空气压缩机的能源不足，则会使流程设备的控制操作出现错误；选择了不合适的压缩机或者压缩机附件，或者毫无意义的压缩机调节控制都会带来大量的资金损失。

为了从一开始就尽可能高效地生产压缩空气，应在压缩机站的规划设计或者现代化技术改造时就把一些重要问题考虑清楚。

图2 “Eff1一型的高效电动机是压缩空气节能生产中的一个里程碑。电动机效率的提高发展很快。”
——Jürgen Hütter先生，Boge公司

1.需要多大的压力？

确定了所需压缩空气的压力就可以选择合适的空气压缩机。例如，Aerzener公司的Delta Screw 第5代螺杆压缩机就是按照不同的压缩空气范围的要求设计生产了多种规格的压缩机，不仅在低压2bar压力情况下、而且在高压3.5bar的工况下都有合适的高效压缩机供用户选择。各种压缩机的两种不同的排气口形式也提高了压缩机的工作效率，因为它们根据压缩机内部的压力和流量改善了压缩机的排气性能。据生产厂商介绍，在低压范围内可以节约能源20%以上。

图3 “对于流程工业企业来讲，集中控制是不可或缺的，尤其是在多台压缩机中有一台是转速可调的压缩机时。”
——Heiko Reitz先生，Atlas Copco公司

无论是什么型号的压缩机，其压缩机驱动系统的工作效率都有着巨大的节能潜力。Boge公司的产品销售负责人Jürgen Hütter先生对此解释说：“如果提高驱动电机的效率，流程设备的操作者就能够在其生产过程中很快得到收益，并且能够把这些收益转换为市场竞争的优势。”VDMA协会压缩机委员会在他们的空气压缩机技术创新词典中给出了准确的数据：30kW的一型高效电机电气效率可达93.2%，与30kW的二型电气效率的电机（效率为91.4%）相比在每年工作4000h、每度电按0.1欧元计价时每年可节约200欧元的电费。从总寿命周期成本的角度考虑，即使是驱动功率提高到1000kW，高效节能电机的“一生”可以节约的电费也是相当可观的，虽然它的采购成本较高。

2.压缩空气的需求变化如何？

解答这一问题的目的在于，明确如何对压缩空气系统进行优化，以及使用什么样的控制系统是最佳的。连续的转速调节能够缩短压缩机的空运行时间，降低工作压力，减少泄露，避免反复的启动。根据压缩机的规格和功率大小，每年可以节约的能源费用可高达几千欧元。

只要您使用了两台以上的压缩机，建议您采用两个层级的控制和调节方式。它能连续地对系统的工作压力进行检测，计算出所需的压缩空气流量，最后决定如何控制、调节两个层级中的压缩机工作以实现高效、节能。借助于微处理器和现代化的控制调节技术，控制系统可以让所有被控制的压缩机，尤其是转速可调节的压缩机始终在很小的压力波动范围内工作，这对压缩机的使用者而言将会节约大量现金。“压缩空气的压力降低1bar，在节能方面的表现为节约6%~8%的能源”，Atlas Copco公司的生产经理Heiko Reitz先生说。若安装使用了4台90kW的压缩机，在多级控制回路中负荷为80%时（每年工作47周，每周5天，每天工作10h），就可以很快收回投资。以电费每度0.10欧元计算，每年可以节约超过25000欧元。

可以在现有压缩机系统中补充加装一套控制系统，从而平均降低能源费用12%，如Radgen和Blaustein的调查报告《欧盟压缩空气系统》中所说的那样。

3.所需的压缩空气质量如何？

在您选择空气压缩机时，例如在选择无油压缩空气、干式压缩空气、或者是确定压缩空气中颗粒物的多少时，压缩机生产厂家按照DIN ISO 8573-1标准进行的压缩空气质量分级和允许的极限值对您很有帮助。这里适用的原则是，只要够用即可。因为压缩空气输送管道中的每一个过滤环节，每一个辅助设备都是引起压缩空气损失的根源，都能导致压缩机超负荷运行。此时，每增加1bar的压力相当于多用了10%的能源。

当压缩机生产的压缩空气与消耗相同时，压缩机的使用寿命也会提高，出现故障越少，维修费用就越低。重要的是若压缩空气用量发生变化，也要对压缩空气的质量进行检查，必要时需重新进行匹配设置。

4.热能回收利用了吗？

在空气的压缩过程中，所消耗能量的很大一部分都转换成了可以继续使用的热能。为此，有适合于直接在压缩机上使用的余热回收再利用装置，或者有通过热交换器利用热水的热能回收再利用设备。“在第一种情况下，即在直接回收利用时，热能回收利用率可达94%，在第二种情况下可达80%”，Kaeser公司的项目负责人Erwin Ruppelt先生说。到底能够节约多少能源，主要取决于压缩机的功率大小和热能回收再利用时所使用的能源载体。例如，液体冷却的100kW螺杆压缩机在1000个工作小时内可以节约大约5000欧元的燃油、燃气采暖费用。

甚至“零能耗”的压缩机也是可能的，德国TüV对Atlas Copco公司研发生产的ZR型螺杆压缩机在特定的工作条件下（温度40℃，相对湿度70%）检测的结果就实现了零能耗。这种压缩机带有内置的热能回收系统，压缩机所使用的电能转换成热水予以回收利用，对热水需求量大的用户来讲，这是非常有益的节约项目。

节能系统概述

有一些节能措施能够直接在压缩机上使用，并能保证支出的能源费用不超过企业的承受能力。但是，压缩空气生产通常都是由过滤器、压缩机、辅助设备、用气设备和管道构成的一个复杂系统，包括了一些潜在的薄弱环节。因此，由于整个系统中存在的漏洞不能算到压缩机上。例如：管道布线的缺陷、没有及时更换空气过滤器的滤芯或者是整个系统中的泄露、漏气，这些都会严重地影响压缩空气系统压力的准确性。即使是使用了最好的、高效的压缩机也不可能补偿、平衡这些漏洞。若您的目标是实现压缩机系统节能的话，请不要单独孤立地只关注空气压缩机本身。更多的是要把整个系统当作一个整体来看待，抓住整个系统中的致命弱点。许多压缩机生产厂家提供了成套的解决方案，帮助压缩机用户实现节能。

左面的“流程工业适用的空气压缩机”市场调查表能够给您关于不同压缩机生产厂和压缩机技术服务的总体概况。