综述
SUMMARY

浅谈企业压缩机的优化提升

  近期,国家发展改革委、工业和信息化部出台相关文件,要求十四五期间加快节能环保装备的升级改造进程。针对空压、制冷、制水等高耗能环节,开发应用高效节能设备,提高热循环利用水平,减少能源消耗,补齐技术装备短板,加快绿色低碳转型,推动布局优化调整,培育国际竞争新优势。压缩机作为一种重要的能量转换装置,在制药、石化、空分等行业广泛使用,其电或蒸汽的消耗相比其它装置较大,选择高效经济的压缩机装置可以大大降低能源消耗,提升产品的市场竞争力,从而实现企业的高质量发展。本文就对压缩机装备现状、优化提升及压缩机先进技术的消化与应用作简要介绍。

  一、现有压缩机装备现状

  压缩机作为一种输送气体和提高气体压力的关键装置,被广泛应用在石油、化工、制药、制冷等生产中。该设备造价相对较高、使用寿命较长(一般可连续使用15年以上,甚至更长)。压缩机作为一种动力旋转设备,随着运行年限的增加,其能效由于转子部件的磨损会逐年降低。对于企业经营者来说,虽然这台设备还能运行,但其运行的能耗会大大增加,不知不觉间造成企业利润的下降。纵观国内生产大气量压缩机的制造商,单轴离心结构仍然占比较大,由于采用全封闭叶轮,流体的流动损失大,机组效率较低。对比单轴离心机组,轴流压缩机由于减少了气流在机体内的扰动,机组效率大大提升,为提高不同负载下机组运行的经济性,很多企业增加了可调静叶,机组整体效能较单轴离心机组提高效能10%左右。轴流压缩机先前被广泛运用在化工生产领域,近年来在生物发酵行业逐步使用。在二十世纪末,国外品牌的离心式空压机开始进入中国,结构型式普遍采用单轴或多轴整体齿轮式压缩机,叶轮采用半开式高效三元流叶轮,机组效能进一步提升,该型压缩机零部件少,运转可靠,寿命长,大修间隔期可达4-8万小时;当进气调节采用普通蝶阀时,进气损失大,变工况下机组的效能差,部分机组采用内置式冷却器,对降温水的水质要求高,不利于后期维护,从实际运行看,未得到客户的认可。进入二十一世,国内空压机制造商也开始生产整体齿轮式压缩机,但整体市场份额不大。整体齿轮式压缩机近年来又有了一定进步,主要在进气装置上采用进气可调导叶,优化了空压机在不同负荷下的性能曲线,机组效能进一步提升,同时将内置空冷器改为外置式,方便了维护,得到了用户的一致认可;同时自动控制技术在压缩机运行中的运用,大大减少了人为操作,提升了空压机运行可靠性和经济性,机组实际运行电耗较普通单轴离心机组提升15%左右。

  二、压缩机装备的优化提升

  为实现“到2025年开发一批高附加值高成长性品种,突破一批绿色低碳技术装备,培育一批有国际竞争力的领军企业,打造一批有全球影响力的产业集聚区和生产基地”的目标,压缩机装备的优化提升至关重要,笔者认为,应重点从以下方面着手。

  对于现有压缩机装置,从其结构型式、投运年限、完好程度、运行能耗(电耗或汽耗、水耗)、维护维修费用、控制方式等方面逐条梳理。对于能耗高、维护费用高、自动化水平差的压缩机由熟悉动力、自控专业的工程师制定改造或更新方案,设立关键装备技术提升专项资金,加快实施压缩机优化升级,实施后压缩机的能效达到国内、国际先进水平。

  对于新建项目,结合工艺需求及不同类型压缩机的适用范围,重点从以下几个方面选择绿色低碳、国际一流的产品:一是合理选择压缩机的结构型式,一般整体齿轮式压缩机的能效高于轴流机组,轴流机组高于普通单轴离心机组,离心机组高于螺杆机组和活塞机组;二是根据生产工艺需求、管路损失、压缩机后处理设备的压降损失等,合理选择压缩机的性能参数(如排气压力、流量等),确保机组运行在能效较高区域;三是合理配置压缩机的台数,对于同样结构型式的机组,一般大机组的实际运行效率优于多台小机组运行效率,因此,在保证系统运行安全的前提下,尽量选择流量大的机组(对于静叶可调或进口导叶可调的机组,其负荷的调节范围相对较宽);四是优化冷却器、阀门等辅机设施配置,确保阻力小,换热效果好,从而减少压缩机能耗;五是合理评估设定机组保护参数,对于评估不会对机组产生损坏的参数,可以仅设置参数显示及异常报警,无需设置连锁停机,其原因主要是规避因仪表自身故障造成的机组停机事故。

  三、压缩机先进技术的消化吸收与应用

  压缩机的结构型式及加工、装配精度决定了其效率的高低。改革开放以来,国内压缩机厂家积极引进国外技术、加工装备,并进行消化吸收及创新,进一步提升了国内压缩机的制造水平。如目前国内生产的轴流压缩机与能量回收装置已达到国际先进水平,凭借其运行经济、安全可靠的特点被广泛应用在石化、空分、制药、环保等领域。高效节能的整体齿轮压缩机国内已生产十余年,其生产制造能力有了较大进步,市场份额逐步扩大,其推广使用有助于实现企业降本增效,促进企业高质量发展。同时,我们还应看到,在大型压缩机核心部件(如转子、叶轮等)加工制造方面,国内与国外还有一定差距。如对于排气量超过1000Nm3/min的整体齿轮式压缩机的主机多数仍由国外生产,这就造成设备整体价格高昂,同时核心部件后续的维护费用较高,增加企业运行成本。为解决制约压缩机发展的卡脖子问题,生产企业、科研院所应进一步引进、消化吸收国外先进技术,强化基础学科的研究,创新性地开展工作,不断提升我国压缩机的设计、制造水平。同时,压缩机用户应从发展民族工业高度出发,积极使用民族品牌产品,只有这样,我们的民族工业才能在创新中发展,在发展中创新。

  结束语

  压缩机作为一种高耗能装置,优化提升其运行效能既是企业实现高质量发展需要,也是国家实现双碳目标的重要举措。作为压缩机用户,应主动担当,自觉行动,加快老旧装备的升级换代和技术提升,为实现企业绿色低碳可持续发展做出自己应有的贡献。

  作者简介

  郭守征(1972—),男,大学学历,学士学位,山东鲁抗医药股份有限公司动力车间设备主任,高级工程师。



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