近期，國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部出臺相關(guān)文件，要求十四五期間加快節(jié)能環(huán)保裝備的升級改造進程。針對空壓、制冷、制水等高耗能環(huán)節(jié)，開發(fā)應(yīng)用高效節(jié)能設(shè)備，提高熱循環(huán)利用水平，減少能源消耗，補齊技術(shù)裝備短板，加快綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動布局優(yōu)化調(diào)整，培育國際競爭新優(yōu)勢。
壓縮機作為一種重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，在制藥、石化、空分等行業(yè)廣泛使用，其電或蒸汽的消耗相比其它裝置較大，選擇高效經(jīng)濟的壓縮機裝置可以大大降低能源消耗，提升產(chǎn)品的市場競爭力，從而實現(xiàn)企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。本文就對壓縮機裝備現(xiàn)狀、優(yōu)化提升及壓縮機先進技術(shù)的消化與應(yīng)用作簡要介紹。
一、現(xiàn)有壓縮機裝備現(xiàn)狀
壓縮機作為一種輸送氣體和提高氣體壓力的關(guān)鍵裝置，被廣泛應(yīng)用在石油、化工、制藥、制冷等生產(chǎn)中。該設(shè)備造價相對較高、使用壽命較長（一般可連續(xù)使用15年以上，甚至更長）。壓縮機作為一種動力旋轉(zhuǎn)設(shè)備，隨著運行年限的增加，其能效由于轉(zhuǎn)子部件的磨損會逐年降低。對于企業(yè)經(jīng)營者來說，雖然這臺設(shè)備還能運行，但其運行的能耗會大大增加，不知不覺間造成企業(yè)利潤的下降。
縱觀國內(nèi)生產(chǎn)大氣量壓縮機的制造商，單軸離心結(jié)構(gòu)仍然占比較大，由于采用全封閉葉輪，流體的流動損失大，機組效率較低。對比單軸離心機組，軸流壓縮機由于減少了氣流在機體內(nèi)的擾動，機組效率大大提升，為提高不同負載下機組運行的經(jīng)濟性，很多企業(yè)增加了可調(diào)靜葉，機組整體效能較單軸離心機組提高效能10%左右。
軸流壓縮機先前被廣泛運用在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，近年來在生物發(fā)酵行業(yè)逐步使用。在二十世紀末，國外品牌的離心式空壓機開始進入中國，結(jié)構(gòu)型式普遍采用單軸或多軸整體齒輪式壓縮機，葉輪采用半開式高效三元流葉輪，機組效能進一步提升，該型壓縮機零部件少，運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達4-8萬小時；當進氣調(diào)節(jié)采用普通蝶閥時，進氣損失大，變工況下機組的效能差，部分機組采用內(nèi)置式冷卻器，對降溫水的水質(zhì)要求高，不利于后期維護，從實際運行看，未得到客戶的認可。
進入二十一世，國內(nèi)空壓機制造商也開始生產(chǎn)整體齒輪式壓縮機，但整體市場份額不大。整體齒輪式壓縮機近年來又有了一定進步，主要在進氣裝置上采用進氣可調(diào)導(dǎo)葉，優(yōu)化了空壓機在不同負荷下的性能曲線，機組效能進一步提升，同時將內(nèi)置空冷器改為外置式，方便了維護，得到了用戶的一致認可；同時自動控制技術(shù)在壓縮機運行中的運用，大大減少了人為操作，提升了空壓機運行可靠性和經(jīng)濟性，機組實際運行電耗較普通單軸離心機組提升15%左右。
二、壓縮機裝備的優(yōu)化提升
為實現(xiàn)“到2025年開發(fā)一批高附加值高成長性品種，突破一批綠色低碳技術(shù)裝備，培育一批有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)，打造一批有全球影響力的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和生產(chǎn)基地”的目標，壓縮機裝備的優(yōu)化提升至關(guān)重要，筆者認為，應(yīng)重點從以下方面著手。
對于現(xiàn)有壓縮機裝置，從其結(jié)構(gòu)型式、投運年限、完好程度、運行能耗（電耗或汽耗、水耗）、維護維修費用、控制方式等方面逐條梳理。對于能耗高、維護費用高、自動化水平差的壓縮機由熟悉動力、自控專業(yè)的工程師制定改造或更新方案，設(shè)立關(guān)鍵裝備技術(shù)提升專項資金，加快實施壓縮機優(yōu)化升級，實施后壓縮機的能效達到國內(nèi)、國際先進水平。
對于新建項目，結(jié)合工藝需求及不同類型壓縮機的適用范圍，重點從以下幾個方面選擇綠色低碳、國際一流的產(chǎn)品：
一是合理選擇壓縮機的結(jié)構(gòu)型式，一般整體齒輪式壓縮機的能效高于軸流機組，軸流機組高于普通單軸離心機組，離心機組高于螺桿機組和活塞機組；
二是根據(jù)生產(chǎn)工藝需求、管路損失、壓縮機后處理設(shè)備的壓降損失等，合理選擇壓縮機的性能參數(shù)（如排氣壓力、流量等），確保機組運行在能效較高區(qū)域；
三是合理配置壓縮機的臺數(shù)，對于同樣結(jié)構(gòu)型式的機組，一般大機組的實際運行效率優(yōu)于多臺小機組運行效率，因此，在保證系統(tǒng)運行安全的前提下，盡量選擇流量大的機組（對于靜葉可調(diào)或進口導(dǎo)葉可調(diào)的機組，其負荷的調(diào)節(jié)范圍相對較寬）；
四是優(yōu)化冷卻器、閥門等輔機設(shè)施配置，確保阻力小，換熱效果好，從而減少壓縮機能耗；五是合理評估設(shè)定機組保護參數(shù)，對于評估不會對機組產(chǎn)生損壞的參數(shù)，可以僅設(shè)置參數(shù)顯示及異常報警，無需設(shè)置連鎖停機，其原因主要是規(guī)避因儀表自身故障造成的機組停機事故。
三、壓縮機先進技術(shù)的消化吸收與應(yīng)用
壓縮機的結(jié)構(gòu)型式及加工、裝配精度決定了其效率的高低。改革開放以來，國內(nèi)壓縮機廠家積極引進國外技術(shù)、加工裝備，并進行消化吸收及創(chuàng)新，進一步提升了國內(nèi)壓縮機的制造水平。如目前國內(nèi)生產(chǎn)的軸流壓縮機與能量回收裝置已達到國際先進水平，憑借其運行經(jīng)濟、安全可靠的特點被廣泛應(yīng)用在石化、空分、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域。
高效節(jié)能的整體齒輪壓縮機國內(nèi)已生產(chǎn)十余年，其生產(chǎn)制造能力有了較大進步，市場份額逐步擴大，其推廣使用有助于實現(xiàn)企業(yè)降本增效，促進企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。同時，我們還應(yīng)看到，在大型壓縮機核心部件（如轉(zhuǎn)子、葉輪等）加工制造方面，國內(nèi)與國外還有一定差距。如對于排氣量超過1000Nm3/min的整體齒輪式壓縮機的主機多數(shù)仍由國外生產(chǎn)，這就造成設(shè)備整體價格高昂，同時核心部件后續(xù)的維護費用較高，增加企業(yè)運行成本。
為解決制約壓縮機發(fā)展的卡脖子問題，生產(chǎn)企業(yè)、科研院所應(yīng)進一步引進、消化吸收國外先進技術(shù)，強化基礎(chǔ)學(xué)科的研究，創(chuàng)新性地開展工作，不斷提升我國壓縮機的設(shè)計、制造水平。同時，壓縮機用戶應(yīng)從發(fā)展民族工業(yè)高度出發(fā)，積極使用民族品牌產(chǎn)品，只有這樣，我們的民族工業(yè)才能在創(chuàng)新中發(fā)展，在發(fā)展中創(chuàng)新。
結(jié)束語
壓縮機作為一種高耗能裝置，優(yōu)化提升其運行效能既是企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展需要，也是國家實現(xiàn)雙碳目標的重要舉措。作為壓縮機用戶，應(yīng)主動擔當，自覺行動，加快老舊裝備的升級換代和技術(shù)提升，為實現(xiàn)企業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻。