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空压机合理选型原则与建议,从入门到进阶!

2021-05-12

  空压机又称空气压缩机,是一种常见的动力设备,是将机械能转化成气体压力能的装置,其作用主要是提供生产所需的气体。空压机在生产中用途广泛,主要应用在空分装置、生物发酵、纺织、冶金矿山、风洞试验、仪表控制、军事等各各领域。空压机运行的效果如何,很大程度上取决于空压机前期的选型论证及技术参数的约定。

  一、空压机的类型简介

  空压机按其转子的结构型式分为螺杆式空压机、离心式空压机、活塞式空压机、轴流式空压机、混流式空压机、回转式空压机和滑片式空压机等。按其工作原理分为螺杆空压机、活塞式空压机、回转式空压机、滑片式空压机,均属于容积型,直接依靠改变气体容积来提高气体压力的机械;离心式空压机、轴流式空压机、混流式空压机均属于速度型(或动力型),依靠高速旋转的叶片使通过它的气体加速,从而将速度能转化为压力。

  不同类型空压机有其自身的特点,且使用场合不尽相同。其中螺杆空压机主要用于工业加工场合、仪表气的制备;活塞压缩机主要应用于空气压力较高的场所;离心式空压机、轴流式空压机由于其排气量较大,主要应用于空分装置、冶金化工、生物发酵等领域。近年来,变频技术和永磁技术被应用到空压机领域,大大提升了空压机运行的稳定性和经济性。

  二、空压机选型的原则

  空压机作为工业生产中重要的动力能源供应设施,为确保其安全、稳定、高效地服务生产,空压机的选型应秉承安全可靠、经济高效、安装维护费用低的原则。

  首先,根据用户需要的空气压力、空气流量,选择合适结构型式的空压机,空压机工作时机械性能(低振动、低噪音)好,变工况下适应性好,能够持久稳定运行,均是空压机选型的基础;其次空压机系统运行的经济性应作为空压机选型的重要指标,该指标包括空压机运行的电单耗(kwh/km3)或蒸汽单耗(t/km3)、空压机所需降温水的品质及水耗(t/km3)、空压机余热效益等综合指标;另外,选择合适的空压机技术参数(排气量、排气压力)是空压机是否可以满足生产需求,是否运行经济的前提;空压机安装维护费用应作为空压机选型的指标之一,尽量选择安装简便、维护费用低的空压机。

  空压机的选型应参照下列程序进行:

  (1)调查用户需求(用户端要求达到的空气压力、空气流量、空气温度、空气湿度等);

  (2)计算空气由空压机出口至用户点之间的阻力大小;

  (3)确定空压机的额定排气压力(机组额定排气压力可按照实际计算出理论数据的1.1倍取值)、排气量、空压机经后处理装置后的排气温度等;

  (4)根据机组自动化运行要求,选择合适的电控、自控系统;

  (5)起草空压机的技术要求,为采购做准备;

  (6)对空压机生产商、及用户进行实地考察,摸清生产商制作水平及生产能力,深入了解空压机用户的真实反馈;

  (7)对空压机进行招标采购,制定合理的评分标准,通过招标选择性价比较高的空压机组;

  (8)设备合同签订后,与空压机供应商进行面对面技术文件对接,形成空压机技术协议,作为合同的附件。

  三、空压机选型常见问题及建议

  1、如缺乏对不同种类空压机结构性能的了解,会造成空压机选型不合理,直接影响空压机后续经济运行的问题。

  一般情况下,多轴离心机、轴流机、普通单轴离心机、螺杆机、塞式空压机等电单耗依次升高。如在生物发酵行业,一般要求的空气压力(绝压)在0.30MPa-0.40MPa之间,对于1200Nm3/min以上的空压机选型,选择轴流空压机或多轴离心机组,其运行经济性较好且维护费用低;对于静叶可调的轴流空压机,其优点为工况可调范围较宽,其运行区域为一曲面,该机组可以确保不同负荷下机组始终处于的经济运行点。对于空气需求量较小的仪表空气,其空气压力(绝压)一般在0.5-0.8MPa之间,通常选择螺杆空压机,而不选择活塞式空压机,因为螺杆空压机较活塞机有结构紧凑,易损件少,运行稳定,经济性好等优点。

  2、空压机参数选择不合理,造成空压机无法运行在工况点,机组运行的经济性下降。

  对于离心式空压机,其铭牌上标注的压力、流量是空压机运行效率高的工况点,偏离该工况点,空压机运行不经济。在实际工作中,由于对空气需求点的压力掌握不准,再加上自空压机出口至用户之间的空气输送阻力估算,为安全起见,往往在起草空压机招标文件时,把空压机的排气压力、排气量估算的过高,造成实际运行的数据距离机组的设计值偏差较大。如某企业,订购空压机的额定排气压力(绝压)为0.4MPa,而在实际运行中,空压机的排气压力仅在0.31MPa左右,机组运行的电耗较高。因此,新空压机确定其技术参数时,务必摸清空气使用点的压力、空气流动阻力的计算,确保空压机设计参数与实际运行相符,只有这样选择的空压机才能发挥其运行效能。

  3、空压机设计的公用条件苛刻,影响空压机安全、经济运行。如某企业多年前购置1台流量855m3/min某国外空压机,机组排气压力(绝压)0.33MPa。该空压机设计的公用条件中要求级间冷却器降温水温度为5℃,在实际运行中,降温水温度经常高于该温度,则出现空压机二级进气温度高,机组效率下降,而当使用5℃水时,由于5℃冷水的成本较高,造成该空压机供气成本较高,该机组无法长期运行。要确保空压机系统运行的经济,在空压机设计时,作为用户应提供与现场相符的公用系统数据。

  4、空压机后处理装置设计、安装不合理,空气阻力增加,造成空压机排气压力升高,机组电耗增加。

  有些用户将空压机本体与后处理装置分开采购,若后处理装置厂家设计能力不足,仅仅考虑空气的降温效果和制作成本,往往会在有限的容器空间内增加换热管翅片的数量,造成空气流动受阻。同时自空压机出口至空气并入空气母管,弯头数量增加会造成空气流动阻力增加,减少弯头数量可以减少空气阻力;另外对于大流量空压机后处理装置,若现场空间允许,可以采用两套装置并联运行,这样可以有效降低空气流动阻力。作者建议,空压机后处理装置、管道连接等由空压机本体厂家进行设计、提供,以确保空压机系统后续运行经济、稳定。

  

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