興隆莊礦電廠空壓機(jī)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(yùn)行現(xiàn)狀

興隆莊礦電廠現(xiàn)有三臺(tái)空壓機(jī)，其中1#、2#空壓機(jī)自2000年開(kāi)始投運(yùn)，設(shè)備老化，多次出現(xiàn)排氣溫度過(guò)高、運(yùn)行電流過(guò)低、排氣壓力過(guò)低，電腦板故障、電氣故障、線路老化等現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)多次大修，運(yùn)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(gòu)置一臺(tái)阿特拉斯GOA90WP-7.5空壓機(jī)，現(xiàn)運(yùn)行狀況為兩用一備。

2 現(xiàn)有系統(tǒng)用氣量統(tǒng)計(jì)

由于冬季運(yùn)行時(shí)壓縮空氣需通過(guò)吸附式干燥機(jī)進(jìn)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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行現(xiàn)狀，通過(guò)進(jìn)行認(rèn)真分析和對(duì)比，本著節(jié)能降耗的原則，分析得出一臺(tái)高效節(jié)能的每小時(shí)處理量為16m3/min的空壓機(jī)替代其中一臺(tái)13m3/min的空壓機(jī)，當(dāng)其單機(jī)運(yùn)行時(shí)就能夠基本滿足兩臺(tái)75t/h鍋爐輸灰需求，即節(jié)能又降低電耗。冬季用氣量大時(shí)，三臺(tái)鍋爐同時(shí)運(yùn)行，一臺(tái)16m3/min空壓機(jī)及一臺(tái)13m3/min空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行完全能夠滿足用氣需求。

4 新型空壓機(jī)相關(guān)說(shuō)明

4.1 低轉(zhuǎn)速、低流速、低噪音、高效率的主機(jī)

SKY螺桿主機(jī)系開(kāi)山北美研發(fā)中心開(kāi)發(fā)，是最新一代螺桿轉(zhuǎn)子線型，陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子均為雙邊非對(duì)稱，其型線組成曲線全部為圓弧及其包絡(luò)線，小功率（≤45kW）機(jī)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(gè)突出特點(diǎn)：

1）完全實(shí)現(xiàn)“曲面對(duì)曲面”吻合，有助于形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜，降低穿過(guò)接觸帶的橫向泄漏，提高壓縮機(jī)效率；齒頂厚實(shí)，剛性好，有助于改善轉(zhuǎn)子的加工、檢驗(yàn)性能；

2）以50Hz下的2極電機(jī)轉(zhuǎn)速及4極電機(jī)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(guó)地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)；是世界上首例專門為亞洲地區(qū)量身定做的螺桿主機(jī);完全避免了歐洲機(jī)型在中國(guó)的不適應(yīng)癥；

3）采用“大轉(zhuǎn)子、大軸承、低轉(zhuǎn)速”設(shè)計(jì)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(dòng)更小，效率更高，軸承壽命更長(zhǎng)，還減小了對(duì)雜質(zhì)和碳化物敏感性；

4）轉(zhuǎn)子材料全部為高級(jí)合金鋼，采用磨削加工。

4.2 全自動(dòng)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(jī)控制計(jì)算機(jī)、具有自我診斷及保護(hù)功能，良好的人機(jī)中文顯示界面，能即時(shí)顯示機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況（如運(yùn)行狀態(tài)、加載、卸載、電流、溫度、壓力、時(shí)間等），可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)前系統(tǒng)自檢，并在運(yùn)行中連續(xù)、正確地監(jiān)測(cè)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(yùn)行時(shí)間及時(shí)提示用戶更換部件（如油、三濾）的維修保養(yǎng)信息，實(shí)時(shí)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(chǎng)的需求對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行修改（如卸載壓力、加載壓力）。

4.3 面向50Hz電制設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)

1）電器元件具有自動(dòng)運(yùn)行控制功能；

2）全套電機(jī)保護(hù)功能；

3）電磁閥按50Hz電制設(shè)計(jì)考核，滿足高溫高濕條件長(zhǎng)期下運(yùn)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(shí)，系統(tǒng)壓力開(kāi)始升高，控制器接到壓力升高的訊號(hào)，便開(kāi)始逐漸的減小進(jìn)氣閥的開(kāi)度，此時(shí)螺桿機(jī)的排氣量也配合著減小，當(dāng)然電機(jī)的電流也降低了。真正實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人職守，同時(shí)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(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)控或遠(yuǎn)程控制，功能強(qiáng)大的軟件可以協(xié)助優(yōu)化空壓管網(wǎng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)空壓管網(wǎng)的節(jié)能管理。

4.5 低維護(hù)及運(yùn)行成本

嚴(yán)格按照國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB19153-2009《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一般用噴油螺桿空氣壓縮機(jī)2級(jí)能效等級(jí)。

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

4.6 安裝簡(jiǎn)單方便

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

5 節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

新型空氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為90kW，排氣量16m3/min，3級(jí)能效8.4kW/m3/min，2級(jí)能效kW/m3/min，每小時(shí)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(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備參數(shù)及節(jié)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，將一臺(tái)13m3/min的空壓機(jī)替換為一臺(tái)高效節(jié)能的16m3/min的新型空壓機(jī)，既滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)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。