目前我國現有大約4800多萬臺、、在運行，年耗電量佔全國用電量的40％左右。節能環保潛力很大。我國2008年總髮電量為34600億kWh，壓縮機、泵、風機耗電約13840萬億kWh，由於設備維護水平低，運行效率低，年浪費電力達700多億kWh。其中，壓縮機佔70%，為近億500kWh，壓縮機的節電對國家和企業都有巨大的效益。
當節能減排事業在世界範圍內蓬勃發展的時候，壓縮機的節能問題不斷有人提起，但效果距實際可能達到的效果相差頗大，這就需要更深層次的系統研究，才能有效地指導企業進行壓縮機、泵、風機的節能改造。
本文作者根據從業壓縮機研究、開發、製造和服務五十年的實踐經歷，結合同行們的某些經驗，通過某些化工廠的實例，擬從下列諸方面對壓縮機節能改造進行系統的綜述。
1 壓縮機設計對壓縮機節能的影響
2 壓縮機輔助系統對節能的影響
3 壓縮機可靠性對壓縮機節能的影響
4 壓縮機性能變化對壓縮機節能的影響
5 壓縮機氣閥對壓縮機節能的影響
6 活塞壓縮機活塞環對壓縮機節能的影響
7 活塞壓縮機填料對壓縮機節能的影響
8 壓縮機潤滑技術對壓縮機節能的影響
9 預知維修技術節能效果明顯
10 新技術對壓縮機節能的貢獻
11 壓縮機綜合節能改造技術
12 治理洩漏的新技術
1 壓縮機設計對壓縮機節能的影響
節能減排技術是人類向環保型社會的轉變，需要先進的理念、先進的技術、紮紮實實的研究和實踐，具有強烈的責任心才能做好。
人們對發動機技術研究較早，近期投入的資金也很大，發動機的技術一直走在壓縮機技術的前面。壓縮機技術在引用發動機技術和汽車技術方面為壓縮機所用；另一方面，在壓縮機學科範圍內，研究工作也取得不斷的進步。
壓縮機的先驅們，在談論壓縮機設計時，很重要的是壓縮機的能力和效率。人們在探索壓縮機技術中，實際是在找尋壓縮機的：
1 最佳能力（後來演變為功能），
2 最低的消耗（能量消耗、維持費用消耗）
3 長的連續運行能力（演變為高可靠性）
4 先進的生產手段（系列化的設計理念，以用戶需求為主的設計理念和實踐，高精度的加工機床→加工中心，機器人和生產經營的全程電腦管理）
壓縮機供應制造商提供的壓縮機的整體參數，決定了用戶使用的壓縮機大體結構、尺寸和配套。
壓縮機供應制造商總是在宣稱自己的壓縮機多好，多先進，性價比多好時，往往說自己的壓縮機參數是多麼合理，多麼先進。
總的來說
1 活塞壓縮機的轉速對可靠性影響較大（在同樣製造水平上），轉速低可靠性相對高。相對來說，在同一設計和製造水平，轉速低的壓縮機可靠性相對高，節能性較好。
2 壓縮機的整體參數影響壓縮機的可靠性，可靠性又影響節能。
3 不同結構的壓縮機節能情況是不同的，設置平衡段是壓縮機設計人員減小活塞力的一種措施，但是平衡段特別容易引起越段漏氣，增加壓縮機的能耗。
4 活塞壓縮機做得好的話是最節能的，但它受氣閥、活塞環狀態影響較大，氣閥漏氣時，耗能增加較大。
5 好的雙螺桿壓縮機和離心壓縮機可靠性都很高。正常工況效率穩定，變工況效率變動較大，能耗較高。當螺桿壓縮機吸氣調節工況相對時間較長時，宜用變頻器改造壓縮機，取得節能和提高壓縮機可靠性的雙重效果。
6 單臺氣量大的壓縮機相對氣量小的壓縮機節能效果好一些。
7 振動小的壓縮機比較節能。
其實在活塞壓縮機具體設計中，運動部件（包括曲軸箱，曲軸，連桿，十字頭，中體，軸承，稀油站）是首臺樣機制成後定型的。廠家把運動部件作為基礎件，供變型設計時選用。
活塞壓縮機的能耗主要決定於氣缸、氣閥、活塞環和填料函的設計水平和製造水平。好的氣缸設計有助於氣閥的穩定工作，有助於氣閥的優化，有助於活塞環實現長壽命。
好的氣閥設計阻力小，壽命穩定，對壓縮氣體特性適應性強。
配備較為完善的輔助系統，能提高壓縮機的冷卻功能和減振功能。
可靠的控制系統能使壓縮機較為安全運行，並便於操作。
問題在於
1 現在有些壓縮機廠家，設計階段手段欠缺，有些企業雖然實現了計算機輔助設計，有了一些計算手段和電腦繪圖手段，但普遍缺乏產品故障數據庫，有效的方法庫；人們不願花時間去進行零件的有限元分析；沒有能力進行類似流體溫度場，流體速度場分析，振動分析，可靠性計算等；缺乏創新意識。這些都限制了壓縮機產品的發展和提高速度。
2 研發階段倉促，加上大型活塞壓縮機普遍是在用戶處試車，設計上的缺陷往往被帶到了用戶處才發現，加大了修改的難度。廠家對非致命性的缺陷是不會修改的。對能耗高，可靠性差的這類缺陷，只能由用戶逐步去解決。
3 氣閥的專業化生產使壓縮機廠家脫離了氣閥設計，由於氣閥廠家過多考慮自身的效益，缺乏對所配壓縮機的細緻要求和變數的瞭解和適應性改善，這讓優化問題難於解決。這使大型壓縮機的氣閥，普遍離最優設計差距甚大，進而使壓縮機節能效果難隨人心意。
4 大型壓縮機不可能像空壓機產品那樣精雕細刻的研究設計，但是壓縮機的節能水平在很大程度上取決於設計的精細程度。缺乏精細設計帶來的後果，必然由用戶負擔的。
出路
有些化工壓縮機看起來不錯，但經不起推敲。這些經不起推敲的細節，有些正是耗能高的關鍵。用戶在專家指導下對壓縮機進行節能改造，或委託專業公司進行改造是必要的。
原因在於
1 化工壓縮機節能潛力很大，壓縮機節能改造的經濟效益和社會效益是巨大的，有些化肥企業，單獨對一段氣閥改進後，就能取得很好的效益。例如：湖南天潤化工發展股份有限公司對6M40型壓縮機一級氣閥改造前後對比節電18%。魯南化肥廠對5#壓縮機三段水冷器進行加副線改造是分廠的另一項創新，此項改造可使噸氨電耗再降低5kWh。採用壓縮機節能改造綜合技術的效果可想而知。
2 壓縮機改造需要採用綜合技術，對壓縮機進行系統分析，提出改造設計，分步改造和綜合改造相結合，充分利用停機時間，用最小的拆裝工作量，達到預定效果。
3 通過壓縮機節能改造，將提高化工企業的設備科學管理水平。
4 壓縮機節能改造的投資效益相當高，回收期很短，節能效果明顯而且長效。
5 壓縮機節能改造會使壓縮機可靠性更高、更安全。
認真學習理解國外先進技術非常必要
作者認為我們靜下心來學習國外產品的先進技術非常必要，可以看看下面幾個例子
1 作者看到某外資1980年前的40立方米/分鐘電動機通過齒輪箱驅動三軸的無油潤滑空氣壓縮機：一級，二級壓縮機系統和冷幹機用冷媒壓縮機和冷幹機系統；
2 諸多用戶和國內壓縮機制造商反映該外資品牌的螺桿壓縮機主機，經20年使用，性能保持率仍舊很好；
3 另有一家知名外資品牌的螺桿壓縮機主機在上世紀已取消了機體的定位銷，他們老早就知道用加工中心加工機體和端蓋結合面不用定位銷。直至現在國內的螺桿壓縮機主機幾乎都有定位銷，重複加工，冗餘零件。有人後來也發現該司部分主機也有定位銷，實際上是該司為了迎合國內廠商的這種需求而專門定製的。
2 壓縮機輔助系統對節能的影響
壓縮機輔助系統包括冷卻系統、吸排氣緩衝器、管路閥門、潤滑系統和控制系統等。
2.1 壓縮機冷卻系統包括級間冷卻器、氣缸和填料管路、油冷卻器等
壓縮機冷卻器的效果直接影響壓縮機能耗，壓縮機某段吸氣溫度提高3℃，該段壓縮耗功就會增加1%，吸氣溫度提高6℃，該段壓縮耗功就會增加2%。
氣缸和填料冷卻對壓縮機耗電的直接影響不大，但影響活塞環和填料密封環的壽命。
由於壓縮機冷卻一般使用循環水或回用水，冷卻水的清潔度普遍得不到保證。冷卻器和冷卻水套常被汙泥和結垢堵塞，嚴重影響冷卻效果，使壓縮機吸氣溫度和排氣溫度升高，不僅因吸氣溫度高而耗電增加，還會因排氣溫度升高，增加積碳，影響氣閥的可靠性和活塞環的可靠性，進而增加耗能。
保證壓縮機冷卻效果首先要提高冷卻水的清潔度，當冷卻水的清潔度得不到保證時，應定期吹洗冷卻器水側冷卻表面。酸洗效果好，但在酸洗液中應加金屬緩蝕劑，避免換熱管腐蝕。
一個好的辦法是：在冷卻器的入水口加裝帶截止閥的進氣歧管，定期用高於供水壓力的壓縮空氣（氮氣或二氧化碳氣）吹掃冷卻器，使汙垢從出水管排出，一般2～5分鐘就能完成吹掃。使冷卻器保持需要的冷卻效果，是省時省力節能的有效辦法。
有些企業，採用溴化鋰製冷裝置，利用餘熱冷卻壓縮機的部分冷卻水，也取得了一定的節能效果。為了保證壓縮機高壓填料的冷卻效果，有時會採用液氮冷卻。
2.2 壓縮機吸排氣緩衝器
壓縮機排氣緩衝器的作用很明顯，排氣緩衝器能有效的減輕氣流脈動，改善排氣閥工作狀態，從而減小壓縮機的耗能。同級的排氣緩衝器比吸氣緩衝器作用明顯得多。現在的吸排氣緩衝器設計的過大過重，接管距離過長，作用已增長不大。由於緩衝器過重，壓縮機安裝找正時不裝緩衝器，已出現多起因緩衝器過重，使氣缸軸線下沉事件，使新壓縮機活塞環、填料、活塞桿壽命短，氣缸磨損過快。
比如部分6M50氮氫壓縮機2段緩衝器設計不合理，造成該緩衝器多次開裂和過大的振動。有的這種壓縮機把緩衝器的緩衝容積改成等截面管道，解決了上述問題。有些壓縮機由於2段緩衝器設計不合理，致使該壓縮機開開停停兩年不能正常使用，設備管理人員也身受其害。
2.3 壓縮機的管路和閥門
壓縮機的氣體管路和閥門的密封性，影響壓縮機節能。高壓段向低壓洩漏會漏失大量的壓縮機能量和潔淨氣體。
2.4 油水分離器
壓縮機各段進口的油水分離器，對壓縮機的可靠性影響很大，對節能影響更大。
2.4.1 由於一段進口油水分離器液麵控制和排汙閥故障，導致液擊，打壞活塞、打破缸蓋和拉長拉斷活塞桿的事故屢見不鮮。
2.4.2 煤頭合成氨氮氫壓縮機二段吸氣普遍帶水，嚴重程度是難以想象的。由於帶水太多，使注入氣缸內的壓縮機油急劇霧化，潤滑作用大降，各企業二段氣缸普遍磨損嚴重，大修換缸頻繁。海化盛興由於堅持在注油中加入SL抗磨修復劑，二段氣缸磨損較前明顯減輕。
2.4.3 有的企業尿素生產用的二氧化碳壓縮機四段、五段吸氣帶水嚴重，使活塞環的壽命只有7～8天。後經改造，提高了分離效果，活塞環的壽命提高了近十倍。
需注意，氣缸和活塞環磨損過快，勢必帶來增加能耗。
2.5 潤滑系統
2.5.1 噴油螺桿壓縮機的潤滑系統非常重要，中外都出現過螺桿壓縮機失火、爆炸事故。美國最先在壓縮機安全標準中規定螺桿壓縮機排氣溫度應不超過110℃。原因在於，噴油螺桿壓縮機的壓縮比高，冷卻受阻時，升溫快，幾秒鐘壓縮機溫度就會達到200℃以上，小噴油螺桿壓縮機只需零點幾秒溫度會達到危險程度。
螺桿壓縮機油在70～100度範圍內，每分鐘循環2～5次，如此高速循環，在其它環境是很少見的，所以壓縮機油的抗氧化要求特別高。
有些壓縮機商家，把壓縮機油稱為冷卻液也是有一定道理的。
2.5.2 活塞壓縮機潤滑系統
2.5.2.1 有油潤滑壓縮機
有循環油潤滑系統和氣缸填料潤滑系統
循環油潤滑系統承擔主軸承、連桿大小頭軸承、滑道的潤滑，由粗濾器、油泵、油過濾器、調壓閥和冷卻器等組成，有的壓縮機採用稀油站，採用46#或68#液壓油潤滑。這種系統正常工作狀態對壓縮機節能影響不大。
氣缸填料潤滑系統承擔對氣缸與活塞、填料與活塞桿的潤滑，對吸排氣閥有潤滑和密封作用。配備金屬活塞環和環狀閥的壓縮機，氣缸填料潤滑系統對壓縮機節能影響很大，潤滑不足和過量注油，都會增加壓縮機的能耗。
2.5.2.2 無油潤滑壓縮機
只有循環油潤滑系統，而無氣缸填料潤滑系統。由於對氣體含油量要求高，避免了氣缸填料注油對壓縮氣體的汙染，但活塞環和氣閥密封效果不及有油潤滑好，能耗也較高。
2.5.2.3 少油潤滑壓縮機
一種是不給氣缸注油（填料是有油壓縮機結構，活塞桿可以帶進部分潤滑油）；另一種是在無油潤滑壓縮機上增配氣缸填料潤滑系統，注少量的壓縮機油，以求加長活塞環和填料的壽命，氣閥也得以潤滑，這是不得已的辦法。
新的油氣潤滑技術對少油壓縮機有很好的適用性，少量的油霧足以起到所需的潤滑作用，隨油並行的壓縮氣體可帶走摩擦熱。
到底壓縮機注多少油就夠了？注什麼油或潤滑劑合適，後面將做專門探討。
2.5.2.4 全無油壓縮機包括無油渦旋壓縮機
採用含油軸承的小型壓縮機，機身是開放的，不需加油，壓縮後的氣體不帶油，被廣泛用於食品加工、礦泉水、飲料生產、醫療和鐵路車輛。國內有大量這種壓縮機，國外這種壓縮機的氣缸、活塞的設計和製造技術水平較高，活塞環和導向環比壓低，軸承水平高，可靠性明顯高。
渦旋壓縮機是一種小型的壓縮機，無油渦旋空氣壓縮機處理的好的話，在特定領域使用和發展前景還都是不錯的。
2.6 控制系統
空氣壓縮機的控制系統被認為節能潛力較大，尤其是用氣波動較大的客戶採用先進的變頻控制系統，節能效果明顯。
化工壓縮機多采用並聯運行或並串聯運行，各機的溫度、壓力變化有時被縮小了若干倍，不能完全反映真實的壓力和溫度變化。這就需要補充發展新的儀表、分析軟件甚至智能控制系統，來保證大規模壓縮機的節能。
3 壓縮機可靠性對壓縮機節能的影響
壓縮機可靠性高是指壓縮機平均無故障運行時間長。壓縮機的高效率運行時間只是無故障運行時間的一部分（扣去故障前的低效率期），高效運行時間長，壓縮機就節能。
有些壓縮機帶病運行佔總運行時間的30%左右甚至還要多，為此付出的代價是壓縮機多耗用了很多附加能量，而且使總產量受到影響。
壓縮機的可靠性高，壓縮機的管理者可以選擇最佳的修理時間對壓縮機予以維護，即不等壓縮機進入低效率區就進行維護，使壓縮機一直在高效率區段運行。
壓縮機可靠性高，就意味被迫停機次數少，減少開停機次數，就明顯節能。
壓縮機的可靠性是壓縮機的設計質量決定的（在此是以可靠的質量保證體系為先決條件的），易損件的壽命指標對壓縮機的可靠性影響最大。壓縮機易損件更大的問題在於：我國壓縮機配件供應商對壓縮機技術知之太少，百分之九十以上的壓縮機配件供應商，是依靠非法得到的圖紙或測繪的圖紙生產銷售，誰也不知道其所售易損件對擬使用的壓縮機的適用性到底如何。
現在擺在人們面前的問題是：對於一臺現成的壓縮機，怎麼提高它的可靠性？怎麼讓它節能？提高現成壓縮機的可靠性可遵循下述原則：
1 調整、測試、確認壓縮機各部動靜偶件軸線應儘量重合或接近重合，根據需要和壓縮機狀況，可隨時進行或結合大修進行；
2 用最方便的方法修復各摩擦表面的幾何形狀使之達到很好或良好是關鍵，磨損痕跡修磨與拋光（重要性）；
3 改造一段氣閥，使氣閥壽命長，阻力小，各部排氣溫度應儘可能低，採用對氣閥設計的檢查與評判，確定優化設計；
4 調整各段活塞環，使各部排氣溫度應儘可能低；
5 優化填料的裝配和預潤滑，使活塞桿溫度最低，填料儘可能不漏；
6 培養精心細緻的維修技術，強化維修水平；
7 消除冷卻器和油水分離器的缺陷，提高和保證其功能；
8 配置高效的壓縮機分析技術和預知維修技術，使壓縮機儘量不帶病運行，並儘量減少停機次數，合理安排檢修。
以上幾項原則中1～7項是在停車狀態進行的，第8項是運行期間不間斷進行的，好的壓縮機分析技術和預知維修技術是提高壓縮機效率和節能的關鍵。
過去，很多煤礦工作者和玻璃瓶行業的工程技術人員對空壓機使用壓力越來越低感到不解，壓縮機專家們也說不清楚。作者多次到上述用氣點和壓縮機站進行考察，發現多是壓縮機氣閥狀況不良，排氣溫度偏高問題，有些壓縮機高的很多，造成壓縮機氣閥積碳速度很快，進而又造成安全隱患，引發上述行業壓縮機排氣管道，甚至儲氣罐失火。
壓縮機必須安全，安全是第一位的。
提高壓縮機的可靠性，是提高壓縮機的平均無故障工作時間，是第二位的。
在此基礎上，需運用系統集成的壓縮機節能技術（並非零星的、分散的技術），對主力壓縮機和故障較頻繁的壓縮機進行測試、分析，找出主要問題和主要問題部件，找出次主要問題和次主要問題部件，甚至第三位的問題和問題部件，進而逐一解決。
企業的壓縮機可靠性不高和耗能高，有客觀因素，也有其特有的因素。針對企業存在的問題，分清屬於客觀問題，還是本企業特有問題很有必要。
通過測試和分析歷史資料，能較為準確的發現問題和存在問題的零部件，為提高可靠性和節能效果提供依據。
對通常的客觀問題，可採用常規的有效技術措施進行處理或改造。
對本企業存在的特有問題，通過分析研究，尋找最有效的技術措施進行處理或改造，包括設計、製作、安裝、效果測試。
對影響壓縮機的部件進行改造，調整一些方法和規程，使壓縮機的可靠節能運行建立在科學先進的基礎上。
原標題：壓縮機節能改造關鍵性因素探討
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