【壓縮機網(wǎng)】空氣壓縮機作為四大動力源之一，廣泛應(yīng)用于機械制造、石化、食品醫(yī)藥、電子制造、交通基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，是最重要的通用設(shè)備之一。然而，許多國內(nèi)壓縮機用戶并不太關(guān)注空氣壓縮機的節(jié)能概念，認(rèn)為只要設(shè)備性能穩(wěn)定可靠，其他設(shè)備就是次要的。在壓力和排氣量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，購買價格往往被優(yōu)先考慮。

　　事實上，實際情況并非如此?？諌簷C作為一個大型電力用戶，占工業(yè)用電量的8%～10%左右。2020年，全國工業(yè)用電50297億度，空壓機耗電量取中間值約4526億度，其中有效能耗僅占66%，其余34%的能量(約1539億度電量)白白浪費，空壓系統(tǒng)節(jié)能迫切需要高效開展。另一項統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在空氣壓縮機的整個生命周期（噴油螺桿空氣壓縮機一般在8-10年左右），設(shè)備采購成本僅占5%，維護(hù)成本約占18%，運行電費占驚人的77%甚至更高。因此，實施空壓機節(jié)能降耗措施具有重要意義。

　　目前，我國螺桿式空氣壓縮機的能效標(biāo)準(zhǔn)是2020年7月1日正式實施的GB19153-2019《容積式空氣壓縮機能效限值及能效等級》，指出功率越小，能效水平越高。該標(biāo)準(zhǔn)將空氣壓縮機的能效分為三個等級：1級、2級和3級。由于排氣壓力和額定功率的不同，噴油螺桿空氣壓縮機每兩個能效等級之間的能效差異一般在10%左右。

　　目前，改進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)的主流措施包括選擇合適的空氣壓縮機，根據(jù)實際用氣量配置后處理設(shè)備，合理布置壓縮空氣管道，智能集中管理，防止“運行泄漏”、余熱回收和高質(zhì)量的維護(hù)。當(dāng)然，在預(yù)算充足的情況下，采用能效等級較高的空氣壓縮機是最重要的節(jié)能方式。

　　十多年來，由于主機關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化加快，噴油雙螺桿空氣壓縮機取得了快速發(fā)展。在7.5-355kW的功率范圍內(nèi)，它基本上取代了傳統(tǒng)的活塞式空氣壓縮機，成為市場的主流機型。國內(nèi)市場每年的銷量在50萬臺左右，并以約10%的速度增長。在這種背景下，提高螺桿式空氣壓縮機的整體功能效率具有重要的現(xiàn)實意義。

　　螺桿空氣壓縮機由多個部件組成，但影響整機能效的最重要因素是螺桿主機，即“機頭”。目前市場上的雙螺桿空氣壓縮機主要分為單級壓縮和兩級壓縮。單級壓縮是最早出現(xiàn)和應(yīng)用最廣泛的型號。在實際使用中，一些功率大、產(chǎn)氣需求大的空氣壓縮機往往采用兩級壓縮，這也是近年來除永磁變頻螺桿空氣壓縮機外的另一種流行型號。近年來，業(yè)內(nèi)企業(yè)熱衷于申請《國家工業(yè)節(jié)能技術(shù)設(shè)備推薦目錄》和《能效之星》。事實上，許多入選的高效空氣壓縮機都是兩級壓縮機。

　　從兩級壓縮螺桿空氣壓縮機的工作原理來看，一級壓縮轉(zhuǎn)子和二級壓縮轉(zhuǎn)子分別組合在一個外殼中，并通過斜齒輪直接傳動。通過空氣過濾器，自然空氣進(jìn)入一級壓縮，在壓縮腔內(nèi)與少量潤滑油混合，同時將混合氣體壓縮到一級壓力。壓縮氣體進(jìn)入冷卻通道，接觸大量油霧，從而大大降低溫度。冷卻后的壓縮氣體進(jìn)入二次轉(zhuǎn)子進(jìn)行二次壓縮。壓縮至終排氣壓力，然后通過排氣法蘭排出空氣壓縮機，完成整個壓縮過程。

　　與單級壓縮相比，兩級螺桿式空氣壓縮機有其獨特的優(yōu)點。

　　首先，分級壓縮可以節(jié)省壓縮工作。通過兩級串聯(lián)工藝，兩級螺桿空氣壓縮機將原來的單級壓縮工藝分為兩個壓縮工藝。這種工藝設(shè)置可以降低每個單級壓縮過程中的壓縮比，從而有效地大大降低每個螺桿轉(zhuǎn)子在嚙合和壓縮過程中的阻力。減少壓縮過程中的工作阻力意味著減少各級軸承的負(fù)荷，即減少各級壓縮所需的驅(qū)動功率。

　　在理想的氣體壓縮過程中，單級壓縮所需的功率等于多級壓縮所需的功率。但在實際壓縮過程中，聯(lián)軸器傳輸功率損失、軸承摩擦系數(shù)、冷卻液粘度等一系列因素增加，導(dǎo)致無用功率超過相同比例。因此，通過降低各級壓縮比，可以減少實際壓縮過程中的無用功率，使多級壓縮所需的功率之和小于單級壓縮所需的功率。

　　其次，中間噴油冷卻降低了進(jìn)入下一級的氣體溫度。所有氣體壓縮過程實際上都是氣體與運動部件之間的摩擦和壓縮過程。由于存在摩擦，氣體會因摩擦而升溫，并且必然會有膨脹趨勢。這部分能量將以力的形式釋放，通過增加自身壓力來釋放在空氣壓縮的固定體積內(nèi)。

　　氣體的溫度提高了氣體在壓縮過程中的壓力和壓縮比。因此，有必要支付額外的功率來驅(qū)動設(shè)備將空氣壓縮到預(yù)期的壓力值。因此，兩級螺桿式空氣壓縮機配備了冷卻液噴射裝置。通過向一級壓縮后的空氣噴射霧狀冷卻劑，壓縮空氣在進(jìn)入二級壓縮階段之前會降低溫度，從而達(dá)到相應(yīng)的冷卻效果，就像降低環(huán)境溫度或單級空氣壓縮機進(jìn)氣溫度一樣。這種冷卻裝置不僅大大節(jié)省了二次壓縮所需的能量，而且使用冷卻劑噴射裝置可以節(jié)省中間冷卻器；冷卻劑噴射裝置噴射的霧冷卻劑不僅降低了氣體溫度，而且有效地降低了整個壓縮系統(tǒng)的溫度，降低了冷卻液的揮發(fā)性，幫助油長期保持良好的使用性能，降低了維護(hù)頻率和成本。

　　近年來，國家壓縮機檢測中心數(shù)據(jù)顯示，兩級壓縮空氣壓縮機效率明顯高于單級，特別是110kW以上，原單級壓縮空氣壓縮機幾乎不可能達(dá)到1級能效水平，甚至難以達(dá)到2級能效，兩級壓縮技術(shù)的應(yīng)用可以使大功率空氣壓縮機更容易達(dá)到1級能效。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)，由于單級壓縮能效值在10%以上，平均高度在15%左右，有的甚至接近20%，不同功率的兩級壓縮螺桿空氣壓縮機的能效值都在10%以上。

　　采用不同的壓縮方法提高單臺設(shè)備能效的巨大原因是上述中間冷卻液噴射使壓縮過程接近等溫壓縮，另一個重要原因是內(nèi)部泄漏少，體積效率高。

　　小結(jié)

　　提高空壓機能效是一項系統(tǒng)工程，不可能僅靠一兩項改進(jìn)就達(dá)到最高能效。例如，除了采用兩級壓縮形式外，還可以優(yōu)化轉(zhuǎn)子線，提高轉(zhuǎn)子加工精度，減少轉(zhuǎn)子嚙合間隙和排氣端間隙，減少內(nèi)部泄漏。當(dāng)然，并不是所有的兩級壓縮螺桿空氣壓縮機都是最節(jié)能的，一些企業(yè)依靠單級壓縮仍然取得了很高的能效利用率。系統(tǒng)的節(jié)能還取決于企業(yè)從研發(fā)、測試到制造、裝配、每一個環(huán)節(jié)、每一個細(xì)節(jié)，不斷改進(jìn)的態(tài)度。