隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)本身不僅面臨市場的激烈競爭，同時對自身的生產(chǎn)運(yùn)營成本也提出了嚴(yán)苛的要求，“節(jié)流”即“開源”，離心式空氣壓縮機(jī)（以下簡稱離心機(jī)）作為通用的空氣壓縮設(shè)備，憑借壓縮空氣無油、運(yùn)行效率高的特點(diǎn)，越來越得到用戶的青睞。

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)本身不僅面臨市場的激烈競爭，同時對自身的生產(chǎn)運(yùn)營成本也提出了嚴(yán)苛的要求，“節(jié)流”即“開源”，離心式空氣壓縮機(jī)（以下簡稱離心機(jī)）作為通用的空氣壓縮設(shè)備，憑借壓縮空氣無油、運(yùn)行效率高的特點(diǎn)，越來越得到用戶的青睞。

然而，大部分用戶對“離心機(jī)非常節(jié)能” 只有一個概念上的認(rèn)識，知道離心機(jī)比無油螺桿壓縮機(jī)等其他壓縮形式更節(jié)能，但并沒有系統(tǒng)地從產(chǎn)品本身到實(shí)際使用等綜合考慮這個問題。

所以我們將從常用壓縮形式比較、市場上各品牌離心機(jī)差異、離心機(jī)空壓站設(shè)計、日常維護(hù)保養(yǎng)四個角度，簡單闡述這四個因素對“離心機(jī)是否節(jié)能”的影響。

一、不同壓縮形式的比較
無油壓縮空氣市場中，主要有螺桿機(jī)、離心機(jī)兩大類，氣量大致范圍如表1。

由表1看出，無油螺桿機(jī)主要滿足小氣量需求，目前無油螺桿市場上各個品牌的競爭主要集中在75Kw ~ 315Kw。

離心機(jī)最小也可以做到25m³/min, 那么,當(dāng)需求氣量在50~70m³/min時，究竟是選擇多臺無油螺桿，還是選擇離心機(jī)更合適？

1） 從空氣壓縮原理角度分析

不考慮各個品牌螺桿轉(zhuǎn)子型線設(shè)計、內(nèi)壓比設(shè)計等因素，螺桿機(jī)轉(zhuǎn)子間隙是影響效率的關(guān)鍵因素，轉(zhuǎn)子直徑和間隙的比例越高，則壓縮效率越高，同樣，離心機(jī)葉輪直徑和葉輪與蝸殼間隙比例越大，則壓縮效率越高。

2） 兩種壓縮方式效率比較

以某68m³m³/min 、8barg 用氣需求為例，離心機(jī)與螺桿機(jī)方案的功耗比較，見表2

由表2 可知，

a. 68m³/min需求時，離心機(jī)效率比螺桿機(jī)高；

b. 根據(jù)壓縮間隙對效率的影響可以判斷： 螺桿機(jī)直徑越大，則效率越高，離心機(jī)氣量越小，葉輪直徑越小，則間隙占比越大，效率呈逐步下降趨勢；

c. 由表3 也可以看出，離心機(jī)與螺桿機(jī)在不同工況下，基本保持同樣的變化水平。

3） 理論結(jié)合實(shí)際的綜合效率比較

單純的機(jī)器效率比較并不能反映實(shí)際使用的結(jié)果，從實(shí)際使用角度考慮，80%的用戶實(shí)際用氣都存在波動，見表4 典型的用戶用氣需求波動示意圖，但離心機(jī)的安全調(diào)節(jié)范圍只有70%~100%，當(dāng)用氣量超過調(diào)節(jié)范圍時，會出現(xiàn)大量放空，放空即是能源的浪費(fèi)，則這臺離心機(jī)的綜合效率就不高。

如果用戶充分了解自己的用氣波動情況，多臺螺桿機(jī)的搭配，尤其采用N+1、即N臺定頻螺桿+1臺變頻機(jī)的方案，用多少氣產(chǎn)多少氣，變頻螺桿實(shí)時調(diào)節(jié)氣量的產(chǎn)出，則綜合效率反而比離心機(jī)高。

因此，離心機(jī)到底節(jié)不節(jié)能，不能單純從設(shè)備角度出發(fā)，要充分考慮實(shí)際用氣的波動，如果想采用50~70m³/min 離心機(jī)，則需要保證用氣波動在15~21m³/min 的波動范圍，即盡量保證離心機(jī)不放空，如果用戶預(yù)判自己的用氣波動超過21m³/min , 則采用螺桿機(jī)方案會更節(jié)能。

二、離心機(jī)的不同配置
離心機(jī)市場主要由幾大國際品牌占據(jù)，如瑞典阿特拉斯·科普柯、日本IHI-Sullair、美國英格索蘭等、根據(jù)筆者了解，各個品牌基本只生產(chǎn)擁有核心技術(shù)的離心機(jī)葉輪部分，其他零部件采用全球供應(yīng)商采購模式，因此，零部件的品質(zhì)也對整機(jī)效率有重要的影響。

1） 驅(qū)動離心機(jī)機(jī)頭的高壓電機(jī)

電機(jī)效率對離心機(jī)的整體效率影響非常大，配置不同效率的電機(jī)，整機(jī)輸入功率計算差別見表3。

由表5可知，高效電機(jī)在離心機(jī)長期使用中，能有效保證整機(jī)輸入功率最低，進(jìn)而提高整機(jī)的運(yùn)行效率。

國家標(biāo)準(zhǔn)委員會頒布的GB 30254-2013 《高壓三相籠型異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》中，對各個電機(jī)等級做了詳細(xì)的劃分，其中大于等于2級能效以上的電機(jī)，定義為節(jié)能電機(jī)，相信隨著該標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和推廣，電機(jī)會作為離心機(jī)是否節(jié)能的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2） 傳動機(jī)構(gòu)---聯(lián)軸器和齒輪箱

離心機(jī)葉輪采用齒輪增速驅(qū)動，因此，連軸器的傳動效率，高、低速齒輪系統(tǒng)的傳動效率、軸承的形式等因素，都會進(jìn)一步影響離心機(jī)的效率，但這些零部件的設(shè)計參數(shù)都被作為各個廠家的保密數(shù)據(jù)不對外公開，因此，只能從實(shí)際使用過程中做簡單判斷。

a. 連軸器： 從長期運(yùn)行角度考慮，干式疊片連軸器比齒式連軸器的傳動效率高，齒式聯(lián)軸器傳動效率下降快

b. 齒輪增速系統(tǒng)：傳動效率下降，則機(jī)器噪音高、振動高，葉輪的振動值短時間內(nèi)增高，傳動效率下降

c. 軸承：采用多片式滑動軸承，可有效保護(hù)帶動葉輪的高速軸油膜穩(wěn)定，啟停機(jī)時不會對軸瓦造成磨損

3） 冷卻系統(tǒng)

離心機(jī)每一級葉輪壓縮后都需要進(jìn)行冷卻，再進(jìn)入下一級進(jìn)行壓縮

a. 冷卻：冷卻器的設(shè)計應(yīng)充分考慮不同季節(jié)進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度對冷卻效果的影響

b. 壓降：氣體經(jīng)過冷卻器時，要盡量減少氣體壓降

c. 析出冷凝水：冷卻過程中冷凝水析出越多，下一級葉輪對氣體做功比例越多，則氣體壓縮效率越高

d. 排出冷凝水：將冷凝水快速排出冷卻器，同時不產(chǎn)生壓縮空氣泄露

冷卻器的冷卻效果對整機(jī)效率影響非常大，同時也考驗(yàn)每一個離心機(jī)廠家的技術(shù)實(shí)力。

4） 其他影響離心機(jī)效率的因素

a. 進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥門的形式：多片式進(jìn)氣導(dǎo)葉閥可在調(diào)節(jié)時對氣體預(yù)旋，減少一級葉輪整流，降低一級葉輪壓比，從而提高離心機(jī)效率

b. 級間管道：設(shè)計緊湊的級間管道系統(tǒng)，可以有效降低壓縮過程的壓損

c. 調(diào)節(jié)范圍：更寬的調(diào)節(jié)范圍意味著更少的放空風(fēng)險，也是檢驗(yàn)一臺離心機(jī)是否具備節(jié)能能力的重要判讀指標(biāo)

d. 內(nèi)表面涂層：離心機(jī)每級壓縮的排氣溫度90~110℃，內(nèi)部良好的耐溫涂層也是保證長期高效運(yùn)行的保障

三、空壓站設(shè)計階段
離心式空壓站的系統(tǒng)設(shè)計目前還處在比較粗放的階段，主要體現(xiàn)在：

1） 產(chǎn)氣量與需求量不匹配

一個空壓站的氣量，在設(shè)計階段時會統(tǒng)計用氣點(diǎn)、乘以同時使用系數(shù)等數(shù)據(jù)等，已經(jīng)留有充足的余量，但實(shí)際采購時要滿足最大、最不利工況這一指標(biāo)，加上離心機(jī)選型的因素，因此從實(shí)際結(jié)果看，實(shí)際用氣大多小于采購的壓縮機(jī)產(chǎn)氣量，再加實(shí)際用氣波動、各品牌離心機(jī)調(diào)節(jié)能力的差別，離心機(jī)會發(fā)生階段性放空。

2） 排氣壓力與用氣壓力不匹配

很多離心機(jī)空壓站都只有1~2個壓力管網(wǎng)，以滿足最高壓力點(diǎn)為基準(zhǔn)選擇離心機(jī)，但實(shí)際上，最高壓力點(diǎn)氣量需求占比很小，或者有更多低壓力的用氣點(diǎn)，需要通過下游減壓閥來降壓使用，根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)，離心機(jī)每降低1barg 排氣壓力，總運(yùn)行能耗可降低8%。

3） 壓力不匹配對機(jī)器的影響

離心機(jī)只有運(yùn)行在設(shè)計點(diǎn)時效率才最高，舉例來說，設(shè)計排氣壓力8barg 的機(jī)器，實(shí)際排氣壓力在5.5barg , 則要參考6.5barg的實(shí)際運(yùn)行功耗。

4） 空壓站管理不到位

用戶認(rèn)為只要是穩(wěn)定供氣保證生產(chǎn)，其他都可以先放一放，以上提到的問題，或者說節(jié)能點(diǎn)，都會被忽略，那么，實(shí)際運(yùn)行的能耗就會遠(yuǎn)高于理想狀態(tài)，而這種理想狀態(tài)，原本可以通過前期更細(xì)致的計算，對實(shí)際用氣波動的模擬，更詳細(xì)的氣量、壓力劃分、更準(zhǔn)確的選型搭配去實(shí)現(xiàn)。

四、日常維護(hù)保養(yǎng)對效率的影響
日常維護(hù)保養(yǎng)也對離心機(jī)是否能高效運(yùn)行起著及其重要的作用，除了機(jī)械設(shè)備常規(guī)的三濾一油、閥門閥體密封件的更換，離心機(jī)還需要注意以下幾點(diǎn)：

1） 空氣中粉塵顆粒

氣體經(jīng)進(jìn)氣過濾器過濾后，還是會有細(xì)小粉塵進(jìn)入，長時間后會沉積在葉輪、擴(kuò)壓器、冷卻器翅片上，影響吸氣量，進(jìn)而影響整機(jī)效率。

2） 壓縮過程中氣體特性

壓縮過程中，氣體處于過飽和、高溫高濕狀態(tài)，壓縮空氣中的液態(tài)水會與空氣中酸性氣體結(jié)合，對氣體內(nèi)壁、葉輪、擴(kuò)壓器等產(chǎn)生腐蝕，影響進(jìn)氣量，也會降低效率。

3） 冷卻水的品質(zhì)

冷卻水中碳酸鹽硬度、總懸粒子物濃度的不同，導(dǎo)致冷卻器水側(cè)結(jié)污結(jié)垢，影響換熱效率，進(jìn)而影響整個機(jī)器的運(yùn)行效率。

離心機(jī)是目前市場上效率最高的空氣壓縮機(jī)種類，在實(shí)際使用中，要想真正達(dá)到“物盡其用、盡享其效”，不僅需要離心機(jī)廠家不斷研發(fā)更高效的產(chǎn)品；同時，準(zhǔn)確的選型方案，貼近實(shí)際的用氣需求，達(dá)到“用多少氣產(chǎn)多少氣、用多高壓力產(chǎn)多高壓力”也顯的尤為重要。此外，加強(qiáng)對離心機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，也是離心機(jī)長期穩(wěn)定高效運(yùn)行的可靠保障。

隨著離心機(jī)使用越來越廣泛，希望越來越多的用戶不僅知道“離心機(jī)非常節(jié)能”，同時也能夠從整個系統(tǒng)的設(shè)計、運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)的角度去達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，提高企業(yè)自身的競爭力，為減少碳排放，維護(hù)綠色地球做出自己的貢獻(xiàn)！