近期，國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部出臺(tái)相關(guān)文件，要求十四五期間加快節(jié)能環(huán)保裝備的升級(jí)改造進(jìn)程。針對(duì)空壓、制冷、制水等高耗能環(huán)節(jié)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用高效節(jié)能設(shè)備，提高熱循環(huán)利用水平，減少能源消耗，補(bǔ)齊技術(shù)裝備短板，加快綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動(dòng)布局優(yōu)化調(diào)整，培育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。
壓縮機(jī)作為一種重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，在制藥、石化、空分等行業(yè)廣泛使用，其電或蒸汽的消耗相比其它裝置較大，選擇高效經(jīng)濟(jì)的壓縮機(jī)裝置可以大大降低能源消耗，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。本文就對(duì)壓縮機(jī)裝備現(xiàn)狀、優(yōu)化提升及壓縮機(jī)先進(jìn)技術(shù)的消化與應(yīng)用作簡(jiǎn)要介紹。
一、現(xiàn)有壓縮機(jī)裝備現(xiàn)狀
壓縮機(jī)作為一種輸送氣體和提高氣體壓力的關(guān)鍵裝置，被廣泛應(yīng)用在石油、化工、制藥、制冷等生產(chǎn)中。該設(shè)備造價(jià)相對(duì)較高、使用壽命較長(zhǎng)（一般可連續(xù)使用15年以上，甚至更長(zhǎng)）。壓縮機(jī)作為一種動(dòng)力旋轉(zhuǎn)設(shè)備，隨著運(yùn)行年限的增加，其能效由于轉(zhuǎn)子部件的磨損會(huì)逐年降低。對(duì)于企業(yè)經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)，雖然這臺(tái)設(shè)備還能運(yùn)行，但其運(yùn)行的能耗會(huì)大大增加，不知不覺(jué)間造成企業(yè)利潤(rùn)的下降。
縱觀國(guó)內(nèi)生產(chǎn)大氣量壓縮機(jī)的制造商，單軸離心結(jié)構(gòu)仍然占比較大，由于采用全封閉葉輪，流體的流動(dòng)損失大，機(jī)組效率較低。對(duì)比單軸離心機(jī)組，軸流壓縮機(jī)由于減少了氣流在機(jī)體內(nèi)的擾動(dòng)，機(jī)組效率大大提升，為提高不同負(fù)載下機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，很多企業(yè)增加了可調(diào)靜葉，機(jī)組整體效能較單軸離心機(jī)組提高效能10%左右。
軸流壓縮機(jī)先前被廣泛運(yùn)用在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，近年來(lái)在生物發(fā)酵行業(yè)逐步使用。在二十世紀(jì)末，國(guó)外品牌的離心式空壓機(jī)開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)，結(jié)構(gòu)型式普遍采用單軸或多軸整體齒輪式壓縮機(jī)，葉輪采用半開(kāi)式高效三元流葉輪，機(jī)組效能進(jìn)一步提升，該型壓縮機(jī)零部件少，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，壽命長(zhǎng)，大修間隔期可達(dá)4-8萬(wàn)小時(shí)；當(dāng)進(jìn)氣調(diào)節(jié)采用普通蝶閥時(shí)，進(jìn)氣損失大，變工況下機(jī)組的效能差，部分機(jī)組采用內(nèi)置式冷卻器，對(duì)降溫水的水質(zhì)要求高，不利于后期維護(hù)，從實(shí)際運(yùn)行看，未得到客戶的認(rèn)可。
進(jìn)入二十一世，國(guó)內(nèi)空壓機(jī)制造商也開(kāi)始生產(chǎn)整體齒輪式壓縮機(jī)，但整體市場(chǎng)份額不大。整體齒輪式壓縮機(jī)近年來(lái)又有了一定進(jìn)步，主要在進(jìn)氣裝置上采用進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)葉，優(yōu)化了空壓機(jī)在不同負(fù)荷下的性能曲線，機(jī)組效能進(jìn)一步提升，同時(shí)將內(nèi)置空冷器改為外置式，方便了維護(hù)，得到了用戶的一致認(rèn)可；同時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)在壓縮機(jī)運(yùn)行中的運(yùn)用，大大減少了人為操作，提升了空壓機(jī)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行電耗較普通單軸離心機(jī)組提升15%左右。
二、壓縮機(jī)裝備的優(yōu)化提升
為實(shí)現(xiàn)“到2025年開(kāi)發(fā)一批高附加值高成長(zhǎng)性品種，突破一批綠色低碳技術(shù)裝備，培育一批有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)軍企業(yè)，打造一批有全球影響力的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和生產(chǎn)基地”的目標(biāo)，壓縮機(jī)裝備的優(yōu)化提升至關(guān)重要，筆者認(rèn)為，應(yīng)重點(diǎn)從以下方面著手。
對(duì)于現(xiàn)有壓縮機(jī)裝置，從其結(jié)構(gòu)型式、投運(yùn)年限、完好程度、運(yùn)行能耗（電耗或汽耗、水耗）、維護(hù)維修費(fèi)用、控制方式等方面逐條梳理。對(duì)于能耗高、維護(hù)費(fèi)用高、自動(dòng)化水平差的壓縮機(jī)由熟悉動(dòng)力、自控專(zhuān)業(yè)的工程師制定改造或更新方案，設(shè)立關(guān)鍵裝備技術(shù)提升專(zhuān)項(xiàng)資金，加快實(shí)施壓縮機(jī)優(yōu)化升級(jí)，實(shí)施后壓縮機(jī)的能效達(dá)到國(guó)內(nèi)、國(guó)際先進(jìn)水平。
對(duì)于新建項(xiàng)目，結(jié)合工藝需求及不同類(lèi)型壓縮機(jī)的適用范圍，重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面選擇綠色低碳、國(guó)際一流的產(chǎn)品：
一是合理選擇壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，一般整體齒輪式壓縮機(jī)的能效高于軸流機(jī)組，軸流機(jī)組高于普通單軸離心機(jī)組，離心機(jī)組高于螺桿機(jī)組和活塞機(jī)組；
二是根據(jù)生產(chǎn)工藝需求、管路損失、壓縮機(jī)后處理設(shè)備的壓降損失等，合理選擇壓縮機(jī)的性能參數(shù)（如排氣壓力、流量等），確保機(jī)組運(yùn)行在能效較高區(qū)域；
三是合理配置壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)，對(duì)于同樣結(jié)構(gòu)型式的機(jī)組，一般大機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率優(yōu)于多臺(tái)小機(jī)組運(yùn)行效率，因此，在保證系統(tǒng)運(yùn)行安全的前提下，盡量選擇流量大的機(jī)組（對(duì)于靜葉可調(diào)或進(jìn)口導(dǎo)葉可調(diào)的機(jī)組，其負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍相對(duì)較寬）；
四是優(yōu)化冷卻器、閥門(mén)等輔機(jī)設(shè)施配置，確保阻力小，換熱效果好，從而減少壓縮機(jī)能耗；五是合理評(píng)估設(shè)定機(jī)組保護(hù)參數(shù)，對(duì)于評(píng)估不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生損壞的參數(shù)，可以僅設(shè)置參數(shù)顯示及異常報(bào)警，無(wú)需設(shè)置連鎖停機(jī)，其原因主要是規(guī)避因儀表自身故障造成的機(jī)組停機(jī)事故。
三、壓縮機(jī)先進(jìn)技術(shù)的消化吸收與應(yīng)用
壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)型式及加工、裝配精度決定了其效率的高低。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)廠家積極引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、加工裝備，并進(jìn)行消化吸收及創(chuàng)新，進(jìn)一步提升了國(guó)內(nèi)壓縮機(jī)的制造水平。如目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的軸流壓縮機(jī)與能量回收裝置已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，憑借其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全可靠的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在石化、空分、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域。
高效節(jié)能的整體齒輪壓縮機(jī)國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)十余年，其生產(chǎn)制造能力有了較大進(jìn)步，市場(chǎng)份額逐步擴(kuò)大，其推廣使用有助于實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效，促進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，我們還應(yīng)看到，在大型壓縮機(jī)核心部件（如轉(zhuǎn)子、葉輪等）加工制造方面，國(guó)內(nèi)與國(guó)外還有一定差距。如對(duì)于排氣量超過(guò)1000Nm3/min的整體齒輪式壓縮機(jī)的主機(jī)多數(shù)仍由國(guó)外生產(chǎn)，這就造成設(shè)備整體價(jià)格高昂，同時(shí)核心部件后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用較高，增加企業(yè)運(yùn)行成本。
為解決制約壓縮機(jī)發(fā)展的卡脖子問(wèn)題，生產(chǎn)企業(yè)、科研院所應(yīng)進(jìn)一步引進(jìn)、消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，強(qiáng)化基礎(chǔ)學(xué)科的研究，創(chuàng)新性地開(kāi)展工作，不斷提升我國(guó)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、制造水平。同時(shí)，壓縮機(jī)用戶應(yīng)從發(fā)展民族工業(yè)高度出發(fā)，積極使用民族品牌產(chǎn)品，只有這樣，我們的民族工業(yè)才能在創(chuàng)新中發(fā)展，在發(fā)展中創(chuàng)新。
結(jié)束語(yǔ)
壓縮機(jī)作為一種高耗能裝置，優(yōu)化提升其運(yùn)行效能既是企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展需要，也是國(guó)家實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要舉措。作為壓縮機(jī)用戶，應(yīng)主動(dòng)擔(dān)當(dāng)，自覺(jué)行動(dòng)，加快老舊裝備的升級(jí)換代和技術(shù)提升，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。