壓縮機作為應用于眾多領域的產(chǎn)品之一，走上節(jié)能環(huán)保之路更是勢在必行。但在國內(nèi)許多使用壓縮機的企業(yè)對壓縮機的節(jié)能概念并不是很重視，他們認為壓縮機性能穩(wěn)定可靠就行，節(jié)能是次要的。
其實并非如此，壓縮機是用電大戶，空壓系統(tǒng)電能消耗占工業(yè)能耗的8~10%左右，是電動系統(tǒng)四大耗能設備之一。全國空壓機耗電量約為2260億kW·h/a，其中有效能耗只占66%，其余34%的能量（約768.4億k·Wh/a）被白白浪費掉，空壓系統(tǒng)的節(jié)能亟待高效開展。大量的數(shù)據(jù)表明，壓縮空氣系統(tǒng)的主要費用都耗費在運行環(huán)節(jié)上，在其生命周期中，運行費用（電費）占據(jù)的比例高達78~92%。
例如一臺容積流量為20m3/min，壓力為8kg的風冷空氣壓縮機，大約每小時耗電量為150度，一天運行20h計算，每天耗電量為3000度，一年以運行300天計算，每年耗電量為900000度，以工業(yè)用電1元/度計算，每年的電費就高達90萬。整個壽命周期僅以5年計算，則一臺20m3/min壓縮機的電費成本將高達450萬，加上5年的維修保養(yǎng)費就500多萬，而購買成本在10-20萬之間，購買成本占據(jù)的比例僅為2%-5%。根據(jù)GB19153-2009標準規(guī)定此型號的空氣壓縮機1、2、3級能效機組輸入比功率值分6.3、7.1、8.1，2級、3級能效占1級能效的比例約為113%、129%，3級能效占2級能效的比例約為114%。這說明每提高一級能效將節(jié)約用電量超10%，提高二級將節(jié)約用電量近30%，從這些數(shù)據(jù)可以看出壓縮機節(jié)能意義非常重大。
某化纖有限公司現(xiàn)有空壓機4臺，排氣壓力0.85MPa，其中3臺MM160-8.5，容積流量為26m3/min，壓縮電機額定功率160kW；1臺MM75-8.5，容積流量為12.1m3/min，壓縮電機額定功率75kW。
1.系統(tǒng)狀況
該公司4臺空壓機大多數(shù)時間采用一大一小方式運行，總供氣量為38.1m3/min，其中75kW空壓機設定加卸載壓力為0.66MPa和0.76MPa，160kW空壓機設定加卸載壓力為0.68MPa和0.78MPa。實際工作中75kW?的MM75空壓機約只有60%的加載率，160kW的MM160空壓機基本一直處于加載狀態(tài)。
經(jīng)過測試，75kW空壓機卸載時最小輸入功率30kW左右，加載時最高輸入功率85kW，160kW的空壓機一直處于加載狀態(tài)，運行比較平穩(wěn)，輸入功率一直保持為165kW左右。
工廠工藝要求空壓機運行壓力不低于0.6MPa，需求量大時兩臺160kW工作。
2.節(jié)能原理
該公司的空壓機耗電量占全廠總耗電量16%左右，空壓機系統(tǒng)年總用電量為180萬kWh左右，因此對空壓機系統(tǒng)進行節(jié)能改造意義十分重大。
由于生產(chǎn)工藝所需的壓縮空氣不斷變化和生產(chǎn)安排的調(diào)整，導致車間對壓縮空氣的需求量也在不斷變化，為了適應這種變化，空壓機系統(tǒng)一般采用加卸載的方式運行。壓縮空氣的需求量減少使空壓機排氣壓力達到卸載壓力時，空壓機開始卸載?？諌簷C卸載時進氣口關閉，電機空轉不產(chǎn)生壓縮空氣，但是其耗電功率基本占到額定功率的30%左右，甚至更多，從而導致空壓機系統(tǒng)在部分負荷時效率較低。
依據(jù)螺桿式空壓機的排氣量和轉速、耗電功率基本上成正比例的關系，通過采用變頻器對系統(tǒng)進行恒壓控制，可根據(jù)系統(tǒng)的實際用氣需求調(diào)節(jié)壓縮機的轉速，使空壓機排氣量和實際需求量達到基本平衡，系統(tǒng)壓力波動控制在較小的范圍內(nèi)，從而節(jié)約空壓機采用傳統(tǒng)加卸載運行方式時不必要的能耗：降低傳統(tǒng)控制方式中加載時較高壓力導致的高電耗，避免卸載時空壓機電機空轉做無用功。
3.節(jié)能改造
根據(jù)該公司壓縮空氣系統(tǒng)的使用情況，配置變頻器用于空壓機系統(tǒng)的控制。該變頻器根據(jù)壓縮空氣的實際需求量，按循環(huán)啟動的方式閉環(huán)控制4臺空壓機的運行，在滿足系統(tǒng)正常安全和穩(wěn)定運行的前提下，大幅降低系統(tǒng)運行能耗。
當系統(tǒng)中一臺75kW（產(chǎn)氣量12.1m3 /min）空壓機以60%加載率運行，一臺160kW（產(chǎn)氣量26m3/min）空壓機無卸載運行時，系統(tǒng)實際每小時耗能約為236.5kWh，當75kW空壓機改用變頻恒壓運行時，系統(tǒng)每小時耗能為226kWh，每小時節(jié)能10.5kWh。
按空壓機每年運行8000小時計算，年節(jié)能量為8.4萬kWh，每度電按0.8元計算，年可節(jié)約電費6.72萬元。
4.小結
隨著科學技術的發(fā)展，空氣壓縮機作為一種重要的動力輸出，被廣泛應用于機械、冶煉、鋼鐵、建材、半導體、熱電、醫(yī)藥、化工、食品、紡織、醫(yī)藥等眾多工業(yè)領域。然而，空壓機屬于高能耗設備，在某些行業(yè)耗電占到了生產(chǎn)耗電的60%以上，故俗稱“電老虎”。節(jié)能是一項長期的戰(zhàn)略任務和基本國策，也是實施十三五規(guī)劃的緊迫任務。
