興隆莊礦電廠空壓機系統(tǒng)配置優(yōu)化可行性分析

盧曉明，張慎清，魏金泰，劉顯策

華聚能源興隆莊礦電廠，山東兗州 272102

1 運行現(xiàn)狀

興隆莊礦電廠現(xiàn)有三臺空壓機，其中1#、2#空壓機自2000年開始投運，設(shè)備老化，多次出現(xiàn)排氣溫度過高、運行電流過低、排氣壓力過低，電腦板故障、電氣故障、線路老化等現(xiàn)象。經(jīng)過多次大修，運行狀況改善不明顯。因考慮5#鍋爐建成以后，輸灰系統(tǒng)用氣量加大，于2010年購置一臺阿特拉斯GOA90WP-7.5空壓機，現(xiàn)運行狀況為兩用一備。

2 現(xiàn)有系統(tǒng)用氣量統(tǒng)計

由于冬季運行時壓縮空氣需通過吸附式干燥機進行深度干燥，耗氣量加大，故用氣量比其余季節(jié)有所增加。具體用氣量如下所示：

1）3#爐運行時，冬季用氣量為6.3m3/min，其他季節(jié)用氣量為 5.9m3/min；2）4#爐運行時，冬季用氣量為8.2m3/min，其他季節(jié)用氣量為 7.8m3/min；3）5#爐運行時，冬季用氣量為8.7m3/min，其他季節(jié)用氣量為 8.3m3/min；4）3#、4#爐運行時，冬季用氣量為14.2m3/min，其他季節(jié)用氣量為 13.8 m3/min；5）3#、5#爐運行時，冬季用氣量為15.2m3/min，其他季節(jié)用氣量為 14.9m3/min；6）4#、5#爐運行時，冬季用氣量為17.2m3/min，其他季節(jié)用氣量為 16.8m3/min；7）3#、4#、5#爐運行時，冬季用氣量為23.2m3/min，其他季節(jié)用氣量為 22.7m3/min。

3 系統(tǒng)更新方式

根據(jù)運行現(xiàn)狀，通過進行認真分析和對比，本著節(jié)能降耗的原則，分析得出一臺高效節(jié)能的每小時處理量為16m3/min的空壓機替代其中一臺13m3/min的空壓機，當(dāng)其單機運行時就能夠基本滿足兩臺75t/h鍋爐輸灰需求，即節(jié)能又降低電耗。冬季用氣量大時，三臺鍋爐同時運行，一臺16m3/min空壓機及一臺13m3/min空壓機同時運行完全能夠滿足用氣需求。

4 新型空壓機相關(guān)說明

4.1 低轉(zhuǎn)速、低流速、低噪音、高效率的主機

SKY螺桿主機系開山北美研發(fā)中心開發(fā)，是最新一代螺桿轉(zhuǎn)子線型，陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子均為雙邊非對稱，其型線組成曲線全部為圓弧及其包絡(luò)線，小功率（≤45kW）機型齒數(shù)比為4 ：5，大功率( ≥ 55kW ) 齒數(shù)比為5 ：6。其轉(zhuǎn)子型線有三個突出特點：

1）完全實現(xiàn)“曲面對曲面”吻合，有助于形成流體動力潤滑膜，降低穿過接觸帶的橫向泄漏，提高壓縮機效率；齒頂厚實，剛性好，有助于改善轉(zhuǎn)子的加工、檢驗性能；

2）以50Hz下的2極電機轉(zhuǎn)速及4極電機轉(zhuǎn)速為核心轉(zhuǎn)速；冷態(tài)間隙及熱態(tài)間隙充分兼顧中國地理環(huán)境和氣候特點；是世界上首例專門為亞洲地區(qū)量身定做的螺桿主機;完全避免了歐洲機型在中國的不適應(yīng)癥；

3）采用“大轉(zhuǎn)子、大軸承、低轉(zhuǎn)速”設(shè)計思路，不僅轉(zhuǎn)速比歐美品牌低30%～50%，排氣喉部的氣流速度也大大低于歐美品牌，因此噪聲和震動更小，效率更高，軸承壽命更長，還減小了對雜質(zhì)和碳化物敏感性；

4）轉(zhuǎn)子材料全部為高級合金鋼，采用磨削加工。

4.2 全自動電腦監(jiān)控系統(tǒng)

電氣控制的核心采用專用螺桿式空氣壓縮機控制計算機、具有自我診斷及保護功能，良好的人機中文顯示界面，能即時顯示機組實際運轉(zhuǎn)情況（如運行狀態(tài)、加載、卸載、電流、溫度、壓力、時間等），可實現(xiàn)啟動前系統(tǒng)自檢，并在運行中連續(xù)、正確地監(jiān)測所有工作狀態(tài)和安全相關(guān)參數(shù)。電腦控制系統(tǒng)能根據(jù)運行時間及時提示用戶更換部件（如油、三濾）的維修保養(yǎng)信息，實時數(shù)據(jù)跟蹤，歷史數(shù)據(jù)記錄，預(yù)防性保養(yǎng)，還可根據(jù)用戶現(xiàn)場的需求對各種參數(shù)進行修改（如卸載壓力、加載壓力）。

4.3 面向50Hz電制設(shè)計的電氣控制系統(tǒng)

1）電器元件具有自動運行控制功能；

2）全套電機保護功能；

3）電磁閥按50Hz電制設(shè)計考核，滿足高溫高濕條件長期下運轉(zhuǎn)要求。

4.4 高效節(jié)能的控制方式

當(dāng)系統(tǒng)用氣量降低時，系統(tǒng)壓力開始升高，控制器接到壓力升高的訊號，便開始逐漸的減小進氣閥的開度，此時螺桿機的排氣量也配合著減小，當(dāng)然電機的電流也降低了。真正實現(xiàn)24小時無人職守，同時大量節(jié)約能源，減少了生產(chǎn)成本。

控制器中具備通訊功能，可以十分方便的實現(xiàn)多機聯(lián)控或遠程控制，功能強大的軟件可以協(xié)助優(yōu)化空壓管網(wǎng)的運行，實現(xiàn)空壓管網(wǎng)的節(jié)能管理。

4.5 低維護及運行成本

嚴格按照國家強制性標準GB19153-2009《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》考核產(chǎn)品能耗，全系列產(chǎn)品輸入比功率均優(yōu)于或等于標準中規(guī)定的一般用噴油螺桿空氣壓縮機2級能效等級。

同時耗材數(shù)量少，僅三濾（進氣濾芯，油濾器、油分濾芯）一油（潤滑油）需要定期更換；更換周期長，在正常使用條件下，耗材壽命4000小時以上。

4.6 安裝簡單方便

產(chǎn)品出廠時，設(shè)備已充灌潤滑油，并已預(yù)留安裝電源接線，由于機體裝有減振系統(tǒng)因此無須基礎(chǔ)，一經(jīng)放置就位，接通電源，即可投入運行。

5 節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

新型空氣壓縮機驅(qū)動電機功率為90kW，排氣量16m3/min，3級能效8.4kW/m3/min，2級能效kW/m3/min，每小時節(jié)電度數(shù)17.6kW·h，一年365天節(jié)電度數(shù)154176kW·h。

6 結(jié)論

通過對現(xiàn)有設(shè)備參數(shù)及節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出，將一臺13m3/min的空壓機替換為一臺高效節(jié)能的16m3/min的新型空壓機，既滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的實際需要，又做到了節(jié)能降耗，一年可節(jié)約用電量154176kW·h×0.52=80171.52元。