阿特拉斯科普柯旗下品牌柳州富达与您分享如何选择离心式空压机与无油螺杆空压机。

       随着我国工业的不断发展，企业本身不仅面临市场的激烈竞争，同时对自己的生产运营成本也提出了严苛的要求。“节流”即“开源”，离心式空气压缩机（以下简称离心机）作为通用的空气压缩设备，凭借其压缩空气无油、运行效率高的特点，越来越得到用户的青睐。

 

　　但是，大部分用户只是对“离心机非常节能”有一个概念上的认识，知道离心机比无油螺杆压缩机等其他压缩形式更节能，但没有系统的从产品本身到实际使用综合考虑这个问题。

 

　　本文将从常用压缩形式比较、市场上各品牌离心机差异、离心机空压站设计、日常维护保养四个角度，简单阐述这四个因素对“离心机是否节能”的影响。

 

　　一、不同压缩形式的比较

 

　　无油压缩空气市场中，主要有螺杆机、离心机两大类，气量大致范围如表1。
 

 

　　由表1看出，无油螺杆机主要满足小气量需求，目前无油螺杆市场上各个品牌的竞争主要集中在75kW～315kW。

 

　　离心机最小也可以做到25m³/min, 那么,当需求气量在50～70m³/min时，究竟是选择多台无油螺杆，还是选择离心机更合适？
 

 

　　1）从空气压缩原理角度分析

 

　　不考虑各个品牌螺杆转子型线设计、内压比设计等因素，螺杆机转子间隙是影响效率的关键因素，转子直径和间隙的比例越高，则压缩效率越高。同样，离心机叶轮直径和叶轮与蜗壳间隙比例越大，则压缩效率越高。

 

　　2）两种压缩方式效率比较

 

　　以某68m³/min、8barg用气需求为例，离心机与螺杆机方案的功耗比较，见表2。
 

 

　　由表2可知：

 

　　a.68m³/min需求时，离心机效率比螺杆机高；

 

　　b.根据压缩间隙对效率的影响可以判断：螺杆机直径越大，则效率越高；离心机气量越小，叶轮直径越小，则间隙占比越大，效率呈逐步下降趋势；

 

　　c.由表3也可以看出，离心机与螺杆机在不同工况下，基本保持同样的变化水平。

 

　　3）理论结合实际的综合效率比较

 

　　单纯的机器效率比较并不能反映实际使用的结果，从实际使用角度考虑，80%的用户实际用气都存在波动，见表4典型的用户用气需求波动示意图。但离心机的安全调节范围只有70%～100%，当用气量超过调节范围时，会出现大量放空，放空即是能源的浪费，则这台离心机的综合效率就不高。

 

　　如果用户充分了解自己的用气波动情况，多台螺杆机的搭配，尤其采用N+1、即N台定频螺杆+1台变频机的方案，用多少气产多少气，变频螺杆实时调节气量的产出，则综合效率反而比离心机高。

 

　　因此，离心机到底节不节能，不能单纯从设备角度出发，要充分考虑实际用气的波动。如果想采用50～70m3/min离心机，则需要保证用气波动在15～21m³/min的波动范围，即尽量保证离心机不放空，如果用户预判自己的用气波动超过21m3/min , 则采用螺杆机方案会更节能。

 

　　二、离心机的不同配置

 

　　离心机市场主要由几大国际品牌占据，如瑞典阿特拉斯·科普柯、日本IHI-Sullair、美国英格索兰等。根据笔者了解，各个品牌基本只生产拥有核心技术的离心机叶轮部分，其他零部件采用全球供应商采购模式，因此，零部件的品质也对整机效率有重要的影响。

 

　　1）驱动离心机机头的高压电机

 

　　电机效率对离心机的整体效率影响非常大，配置不同效率的电机，整机输入功率计算差别见表3。
 

 

　　由表5可知，高效电机在离心机长期使用中，能有效保证整机输入功率最低，进而提高整机的运行效率。

 

　　国家标准委员会颁布的GB 30254-2013《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》中，对各个电机等级做了详细的划分。其中大于等于2级能效以上的电机，定义为节能电机，相信随着该标准的不断完善和推广，电机会作为离心机是否节能的重要判断标准。

 

　　2）传动机构——联轴器和齿轮箱

 

　　离心机叶轮采用齿轮增速驱动，因此，连轴器的传动效率，高、低速齿轮系统的传动效率、轴承的形式等因素，都会进一步影响离心机的效率。但这些零部件的设计参数都被作为各个厂家的保密数据不对外公开，因此，只能从实际使用过程中做简单判断。

 

　　a.连轴器：从长期运行角度考虑，干式叠片连轴器比齿式连轴器的传动效率高，齿式联轴器传动效率下降快。

 

　　b.齿轮增速系统：传动效率下降，则机器噪音高、振动高，叶轮的振动值短时间内增高，传动效率下降。

 

　　c.轴承：采用多片式滑动轴承，可有效保护带动叶轮的高速轴油膜稳定，启停机时不会对轴瓦造成磨损。

 

　　3）冷却系统

 

　　离心机每一级叶轮压缩后都需要进行冷却，再进入下一级进行压缩

 

　　a.冷却：冷却器的设计应充分考虑不同季节进气温度、冷却水温度对冷却效果的影响。

 

　　b.压降：气体经过冷却器时，要尽量减少气体压降。

 

　　c.析出冷凝水：冷却过程中冷凝水析出越多，下一级叶轮对气体做功比例越多，则气体压缩效率越高。

 

　　d.排出冷凝水：将冷凝水快速排出冷却器，同时不产生压缩空气泄露。

 

　　冷却器的冷却效果对整机效率影响非常大，同时也考验每一个离心机厂家的技术实力。
 

 
 

　　4）其他影响离心机效率的因素

 

　　a.进气调节阀门的形式：多片式进气导叶阀可在调节时对气体预旋，减少一级叶轮整流，降低一级叶轮压比，从而提高离心机效率。

 

　　b.级间管道：设计紧凑的级间管道系统，可以有效降低压缩过程的压损。

 

　　c.调节范围：更宽的调节范围意味着更少的放空风险，也是检验一台离心机是否具备节能能力的重要判读指标。

 

　　d.内表面涂层：离心机每级压缩的排气温度90～110℃，内部良好的耐温涂层也是保证长期高效运行的保障。

 

　　三、空压站设计阶段

 

　　离心式空压站的系统设计目前还处在比较粗放的阶段，主要体现在：

 

　　1）产气量与需求量不匹配

 

　　一个空压站的气量，在设计阶段时会统计用气点、乘以同时使用系数等数据，已经留有充足的余量。但实际采购时要满足最大、最不利工况这一指标，加上离心机选型的因素。因此从实际结果看，实际用气大多小于采购的压缩机产气量，再加实际用气波动、各品牌离心机调节能力的差别，离心机会发生阶段性放空。
 

 

　　2）排气压力与用气压力不匹配

 

　　很多离心机空压站都只有1～2个压力管网，以满足最高压力点为基准选择离心机，但实际上，最高压力点气量需求占比很小，或者有更多低压力的用气点，需要通过下游减压阀来降压使用。根据权威数据，离心机每降低1barg排气压力，总运行能耗可降低8%。

 

　　3）压力不匹配对机器的影响

 

　　离心机只有运行在设计点时效率才最高，举例来说，设计排气压力8barg的机器，实际排气压力在5.5barg, 则要参考6.5barg的实际运行功耗。
 

 

　　4）空压站管理不到位

 

　　用户认为只要是稳定供气保证生产，其他都可以先放一放，以上提到的问题，或者说节能点，都会被忽略。那么，实际运行的能耗就会远高于理想状态，而这种理想状态，原本可以通过前期更细致的计算，对实际用气波动的模拟，更详细的气量、压力划分、更准确的选型搭配去实现。

 

　　四、日常维护保养对效率的影响

 

　　日常维护保养也对离心机是否能高效运行起着及其重要的作用，除了机械设备常规的三滤一油、阀门阀体密封件的更换，离心机还需要注意以下几点：

 

　　1）空气中粉尘颗粒

 

　　气体经进气过滤器过滤后，还是会有细小粉尘进入，长时间后会沉积在叶轮、扩压器、冷却器翅片上，影响吸气量，进而影响整机效率。

 

　　2）压缩过程中气体特性

 

　　压缩过程中，气体处于过饱和、高温高湿状态，压缩空气中的液态水会与空气中酸性气体结合，对气体内壁、叶轮、扩压器等产生腐蚀，影响进气量，也会降低效率。

 

　　3）冷却水的品质

 

　　冷却水中碳酸盐硬度、总悬粒子物浓度的不同，导致冷却器水侧结污结垢，影响换热效率，进而影响整个机器的运行效率。

 

　　结语

 

       离心机是目前市场上效率最高的空气压缩机种类，在实际使用中，要想真正达到“物尽其用、尽享其效”，不仅需要离心机厂家不断研发更高效的产品，同时，更准确的选型方案，更贴近实际的用气需求，达到“用多少气产多少气、用多高压力产多高压力”也显的尤其重要。此外，加强对离心机的维护保养，也是离心机长期稳定高效运行的可靠保障。

 

　　据权威数据统计，压缩空气的耗电占整个工业用电的10%，随着离心机使用越来越广泛，相信越来越多的用户不仅知道“离心机非常节能”，同时也会从整个系统的设计、运行维护保养的角度去达到节能的目标，提高企业自身的竞争力，为减少碳排放，维护绿色地球做出自己的贡献！

       根据富达工程师的现场反馈，目前大多数的客户空气压缩机动力站的日常维护管理都有不少漏洞，更专业规矩的维护和使用设备不但能及时保护设备避免造成严重损失，还能节省很多的电费。多多关注油量、空滤状态、及时排水、优化加卸载设置、关注温度散热、异响同样非常关键。

       天津鑫磊拓远科技有限公司专营阿特拉斯及旗下品牌柳州富达及上海博莱特。专注于进口品牌空压机维护保养，阿特拉斯、英格索兰、寿力、康普艾、复盛、伯格等品牌。经验丰富的售后团队能够第一时间到达现场处置故障。配置原装进口阿特拉斯机头的富达空气压缩机期待您的垂询。