任玉波
黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鹤岗分公司新岭煤矿 黑龙江鹤岗 154106
摘要：空气压缩机应用后的能耗计算的关键是根据能效等级选择机组输入比功率值。
关键词：空气压缩机；能效等级；比功率值
1 活塞式压风机存在的问题
（1）新岭煤矿露采区电铲用原有空压机属淘汰型设备，是江西某厂生产的无油活塞式空压机：型号：VW-0.42/7；配套电机功率：4.0KW；排气量：0.42m³/min；排气压力：0.7MPa，能效等级：是3级。共有5台电铲，每台产生配有1台空压机，共5台空压机。
（2）由于露天矿工作环境恶劣，在野外作业，冬天温度达到-30℃以下，夏天在烈日下高达50℃以上，对于设备可靠性提出非常高的要求。该机型在使用中需放置在履带式运输车上，螺杆主机与电机放置于同一外壳内，并另配外壳为主机和电机提供防护。存在的主要问题是，螺杆主机压缩过程产生的热量聚集于防护外壳内，不易排除造成防护外壳内部温度过高，影响电机和主机的寿命。因通风和散热不好，电机经常因为温度高而停机，造成电机频繁高温，影响生产使用，同时由于高温造成机组零件寿命降低；
（3）活塞式压风机结构复杂，安装工艺繁琐，机组振动较大，噪音为100dB（A）；
（4）由于密封不好，经常漏油，不仅增加了成本，而且存在安全隐患；
（5）主机与电机经常需要大修、维修，易损件比较多，经常更换配件维修工作量很大，费用也很高。
2 AP920E型螺杆式电移动空压机有以下几方面优点
（1） 配备最新型线的螺杆主机
英格索兰是世界著名螺杆空气压缩机生产厂商，其配备的螺杆主机为最新型优化设计型线。其螺杆主机转子采用I－R自行开发的非对称最新型线，阴阳转子齿数比为4：6，型线加工精度高，并在阴阳转子齿顶加工有凹凸槽以防止气流逆流；
（2）机组采用低噪声箱式结构，集气、润滑、电、控制、冷却于一体，实现机电一体化。采用箱室结构，在内部形成冷室及热室。压缩机主机及电机等部件位于冷室，环境温度适合，确保主机和电机运转正常，避免主机和电机高温。主机和电机产生热量经由热室排出，由冷却风扇排出，避免压缩机产生的热量在机组内部循环；
（3）更新改造后，采用英格索兰固定式螺杆空压机：型号R5IU-A7-X；功率：5.5kW；排气量：0.83m³/min；排气压力：0.7Mpa；能效等级：是1级。共更换5台，从2014年1月起至2014年12月止，总投资18.75万元。使用后，故障率低，维护简便，提高工作效率，保证露天生产。
（4）螺杆压缩机结构简单，安装维修方便，易损件少；
（5）控制软件可选，运行参数可调。可以根据压缩空气系统的情况，方便的调节机组运行参数；
（6）快速的诊断故障。控制器会根据系统运行的实际需求实时诊断，当机组运行的参数超过其设定值时，系统就会显示相应的报警信号或是停机，将机组的故障维护费用和停机所造成的影响降到最低；
（7）AP920E使用了为螺杆压缩机特别配制的合成冷却剂作为机组的润滑油。可以使螺杆压缩机在所以运行温度下保持最佳的性能。超级冷却剂令人瞩目的优点还在于它能节约费用并具有生物分解性能。超级冷却剂比矿物型冷却剂寿命长8倍，其寿命长达8000小时或二年，节省运行费用。
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3 螺杆空气压缩机节能计算
根据GB19153-2009《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》标准的表3规定，可以查到微型往复活塞式空气压缩机各能效等级的输入比功率数值（输入比功率表示特定排气压力和流量范围内为生产每一立方压缩空气需要配置的电功率）。根据GB19153-2009《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》标准的表6规定可以查到螺杆空压机各能效等级的输入比功率数值（输入比功率表示特定排气压力和流量范围内为生产每一立方压缩空气需要配置的电功率）。这是专业人士或业内人士评价螺杆空压机能耗水平的最重要参数。但是螺杆空压机用户习惯于用实际消耗的电度值即KWH（千瓦时）来更加直观的衡量不同品牌螺杆空压机的节能水平。以下是更换前5.5KW活塞式空压机和更换后5.5KW螺杆空压机如何将比功率KW/m3/min数值转化为电度值KWH的方法，并比较不同能效等级的空压机实际年耗电量。
正常运转条件下的实际耗电量把比功率KW/m3/min转化为单位排气量（生产每立方压缩空气）的耗电量：
将比功率分子KW×60（分钟）=KWh；
将比功率分母m3/min×60（分钟）=60 m3/h；
比功率分子和分母同乘以60（分钟）后，即表示生产60 m3压缩空气消耗的电度数。该电度数除以60，即为生产一个立方压缩空气消耗的电度数。
（1） GB19153-2009 规定的电动机额定输入功率为55KW时，输出功率为4.0KW的无油活塞空压机的能效等级的机组输入比功率值为10.4KW/（m3/min）；GB19153-2009 规定的电动机额定输入功率，7.5KW时，输出功率为5.5KW的螺杆空压机的能效等级的机组输入比功率值为7.5KW/（m3/min）（这里只是大概的一个算法，这种算法的电机效率为84.6%）。
（2）排气压力为0.7MPa的活塞空压机能效等级为3时每生产一个立方压缩空气消耗的电度数：
10.4÷60=0.1733（KWh）；
（3）螺杆空压机排气压力为0.7MPa的风冷螺杆空压机能效等级为1时的每生产一个立方压缩空气消耗的电度数：
7.5÷60=0.125（KWh）；
每天要产生相等的风量满足生产需求，则活塞空压机要工作16小时，而螺杆空压机需工作7小时，其中有2小时的卸载时间，卸载功率为额定的30%，一年360个工作日
活塞空压机一年消耗电量为：
0.1733×0.42m³/min×60×16×360=25154.8（KWh）
螺杆空压机一年消耗电量为：
（0.125×0.83m³/min×60×5+7.5×2×0.3）×360=12825（KWh）
即一年节电25154.8-12825=12329.8度，每度电按0.6元计算，则每年节约电费12329.8×0.6=7398元。由于活塞空压机太过陈旧，维修费每年需要10000元，同时因压力不够，对电机的冷却不好，导致电机烧损的维修费15000元，更换后对电机冷却效果良好，螺杆空压机本身几乎免维护。总计每台电铲每年节约7398+10000+15000=32398元，5台电铲每年可节约16.2万元，与总投资相比不到两年可以回本。
4 结语
经进一年多的实际应用，AP920E无论在工作效率、维护费用以及维护量等方面均比原使用机型有明显改善和提高，保障了煤矿的生产，提高了企业效益。
参考文献：
[1]英格索兰固定式螺杆空压机操作与维修手册
[2]GB19153-2009容积式空气压缩机能效限定值及能效等级（正式版）
论文作者:任玉波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/30
标签：螺杆论文; 空压机论文; 功率论文; 能效论文; 电机论文; 空气压缩机论文; 压缩空气论文; 《防护工程》2018年第12期论文;