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摘要：众所周知，空压机对于工业制造而言是至关重要的动力源设备，在工业领域中应用极为广泛，是很多企业的能源消耗大户，具有很大的节能潜力。部分企业为了降低生产成本，响应国家节能减排的号召，也在极力寻找节能减排的方法。对一些能耗大的生产工艺环节进行调整势在必行，尤其是一些存在节能潜力的生产工艺。
关键词：螺杆空压机；余热回收；节能
1螺杆空压机的工作原理及过程
螺杆空压机是通过一对相互啮合的阴阳转子在气缸内转动来产生压缩空气的。在旋转啮合过程中，阴阳转子齿间容积不断周期性变化，齿槽间的气体随之产生周期性的压力变化且气体压力不断上升。通过阴阳转子的啮合，气体沿着转子轴线由吸入侧压缩至压出侧，实现吸气、压缩和排气的过程。具体工作过程为 ：外部空气被空压机吸气过滤器过滤后通过进气阀进入压缩机主机，在压缩过程中空气和喷入的冷却润滑油进行混合，经过压缩后得到高温高压的油气混合物，然后通过油气分离器分离得到高温高压的油和气。随后这些油和气分别进入各自的冷却系统，其中，高温高压空气经过冷却后进入储气罐并通过管网最终送至各用气点，高温高压的润滑油经过冷却后返回油路进行下次循环。
2螺杆空压机余热回收系统
螺杆空压机余热回收的原理是通过对油气分离器出油管进行改造，将高温油引流到热交换器，使得高温油所携带的热能传递给常温水，将水加热后供给企业生产生活使用。该余热回收系统相当于是在空压机外部增加了一套冷却系统，不仅可以实现热能的回收利用，还可以改善空压机散热不良的问题，提高产气量，节约电能。而且该系统并不影响原有的冷却系统，当企业用热水量不足，导致余热回收系统油出口温度仍高于设计要求时，高温油仍然可以再次经过原有的油冷却器进行冷却，以保证空压机的正常运行。
余热回收系统的优点为 ：（1）可以更加高效地对螺杆空压机产生的高温润滑油进行冷却，保障空压机的正常运行，提高其产气量并节约电能 ；（2）大量废热再次利用，减少了废热污染 ；（3）可以获取大量热水供给生产生活使用，减少生产成本 ；（4）一次性投资，后期基本无运行成本 ；（5）不影响空压机原有的冷却系统。
常用的热回收方式有以下几种 ：（1）回收空压机冷却排风管的热量。在空压机排风管上安装电动风阀，并在采暖车间内设温度传感器，当采暖房间内温度低于设定温度时，打开排风管上的电动风阀2，并关闭电动风阀1，则空压机的冷却热风排入室内 ；同样，当室内温度高于设定温度时，打开排风管上的电动风阀1，并关闭电动风阀2，则不回收空压机的冷却热风。该方式投资成本低，系统简单，具有良好的经济效益和社会环保效益。（2）空压机冷却水热回收。空压机的冷却水出水经水水换热器的一次侧换热，由冷却水循环泵输送至空压机冷却水进口，空调热水系统的回水经水水换热器的二次侧，回收空压机冷却水的热量。可设定二次侧出水温度，根据出水温度调整二次侧的水流量 ；同时设有备用的水水换热器，当空压机冷却水回水温度高于设定值时，冷却水经备用的水水换热器，经与冷冻水换热，确保冷却水的回水温度不高于设定值。该种方式空压机冷却水采用闭式循环，冷却水采用软化水，且冷却水给水温度几乎不受环境温度的影响，可以防止结垢，减少维护次数，延长了空压机的使用寿命。（3）空压机润滑油热量回收。该热回收方式是将空压机内润滑油管道接至内置或外置的热回收装置，二次侧可用于加热采暖或生活热水。如果是水冷空压机，原本的冷却水管道需要保留，当热回收系统不启用的时候，可保证空压机的正常运行。该方式投资成本低，系统简单，热回收利用率高，具有良好的经济效益和社会环保效益。
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3节能方式
3.1变频调速控制
压缩机变频转速调节控制是通过改变驱动电机的转速，进而调节压缩机的转速来调节排气量。变频压缩机的气量调节系统的功能是根据客户用气量的大小，通过变频改变电机的转速来配合不断变化的空气需求量，以便达到供需平衡。每款变频机组根据型号的不同，设定有机组实际运行时变频器最大输出频率及电机最高转速。当客户用气量等于机组的额定排气量时，变频机组调节变频电机的频率而提高主机转速，机组在满载状态下运行；当用气量小于额定排气量时，变频机组将通过降低变频电机的频率从而降低主机转速，相应降低进气量；当客户停止用气时，变频电机的频率降至最低，同时关闭进气阀不再进气，机组处于空载状态在较低的背压下运行。压缩机变频机组配备的驱动电机其额定功率是一定的，但电机的实际轴功率跟其负载、转速直接相关。压缩机机组采用变频调速，在负载降低的情况下同时降低转速，可大大提高轻载运行时的工作效率，同时能十分方便地连续调节，保持排气量和排气压力的稳定。变频压缩机相对于工频压缩机来说，驱动马达需要为变频电机，配有变频器及相应的电控柜，因此成本会比较高。所以选用变频压缩机初次投资成本较大，变频器本身有功率消耗以及变频器散热通风限制等原因，只是用户耗气量变化范围大的空气压缩机，经常处在较低负载才有选择变频器的必要。变频压缩机的主要优点如下：（1） 节能效果明显；（2） 启动电流小，对电网冲击小；（3） 排气压力稳定；（4） 机组噪声低，电机运转频率低，无频繁加卸载噪声。
3.2恒压控制
交流变频调速技术常用的是恒压供气控制。该控制系统针对原有的供气控制方式所存在的问题，利用恒压供气控制来解决，而变频调速技术使得恒压供气控制得以实现。把排气管内的压力看作控制对象，储气罐内的压力值P 经过压力变送器，转变为电信号传送到PID 智能控制器，再与控制器内设定的压力值 作对比，控制器根据压差的大小做出相应的反应，并产生控制信号送到变频调速器，然后调节电源的输入频率，进而改变电机转速。最终实现实际排气压力保持在设定压力值 附近。
3.3冷却系统的节能改造
节能改良之后，普通规模的螺杆空压机在大多数时间内都运转于额定功率之下，这个过程中气量是不高于额定气量的，产生的热负荷自然低于额定功率工作条件下生成的热负荷，要是依旧使用定速风扇来冷却，也就是依旧使用固定容量的冷水来冷却及水冷机器，那么压缩机油就会出现冷却过度的现象，产生凝水而诱发油乳化现象的出现。因此，进行节能改良螺杆压缩机的时候要进行整体的考虑，需要同时改造冷却系统。只有经过这样的处理，才能保证改造之后的螺杆空压机安全可靠运行。除此之外，改造冷却系统的节能效果会更加显著，这是因为冷却水泵或者是风扇的负载同功率以及转速的立方存在正比例关系，由此可见转速给功率产生的影响。一般情况下，对螺杆压缩机进行水泵或者是风机系统改造，能够减少 30% 左右的能耗。
结语
随着能源的日渐短缺及环境问题的日趋严重，节能减排已经成为我国工业发展必不可少的一项策略。空压机余热回收具有安全、可靠、一次性投入等优点，已被广泛应用。安装空压机余热回收系统不仅可以帮助空压机有效散热，提高其产气量，节约电能，还可以产生大量热水供企业生产生活使用，降低生产成本。因此，无论是从环保角度还是经济效益方面，对空压机安装空压机余热回收系统都具有一定的合理性及可行性。
参考文献
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[2] 宓烁娅，陈吉超.空压机余热回收系统设计与节能分析[J].节能，2018（9）：104-106.
[3] 孙珏龙.空压机热能回收系统改造案例分析[J].能源与节能，2017（5）：84-86.
论文作者:姜芳
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/10
标签：空压机论文; 余热论文; 冷却水论文; 系统论文; 节能论文; 气量论文; 转速论文; 《科学与技术》2019年第08期论文;