[3]编辑委员会．化工厂机械手册．北京：化学工业出版社，1989． [4]范有发．冲压与塑料成型设备．北京：机械工业出版社，2001． [5]陈宏钧．实用机械加工工艺手册．北京：机械工业出版社，2003．
(3)冷却水系统优化操作，确保空压机各级冷却器、 空气预冷系统的冷却效果达到最佳值；
(4)对空冷系统、空气纯化系统进行优化操作，摸索 总结水温、水量、空气温度等参数对系统阻力的影响；
(5)严格控制好分子筛吸附、再生效果，防止 CO2 带 入主板式换热器及塔内后造成阻力升高；
(6)控制好主换热器热端温差，降低空分系统的冷量 损失；
(6)排气压力 P2↓，则电耗 W↓。通过理论计算可知， 对 1 万 6 机组而言，在其它参数不变的情况下，空压排气 压力降低 30Kpa，则空压机电耗每小时可降低 200 多度， 节能效果非常明显（另外，空压机特性曲线反映出：排压 降低后，排气量会增加，从而达到增产降耗的双重作用）。 空压机排压是由精馏下塔压力和空气系统阻力决定的，所 以在满足下塔正常工作压力前提下，如何优化工艺、有效 地降低系统阻力是空分系统节能的重要途径。
（kg.K）；T 为环境温度，K；P2 为排气压力，MPa；P1 为进气压力，MPa；ηT 为空压机的等温效率；ηM 为空压 机的机械效率。
从式(1)中可以分析：
(1)环境温度 T↓，则电耗 W↓。但环境温度属于自然
条件，受人为因素影响小，基本上可以看作常数；
(2)进气压力 P1↑，则电耗 W↓。P1 由当地大气压力 P0 和空压机吸气系统阻力（主要是过滤器的阻力）决定，
1 万 6 机组空气系统阻力如图Βιβλιοθήκη 4 所示：0.475MPa
放空 空冷塔 空压机 FI1062
WE1001
0.515MPa V1101
0.482MPa
0.471MPa 0.464MPa
V101 V102
V103A、 B、C 上塔
分子筛
主换 热器
下塔
0.442MPa
图 4 1 万 6 空气系统阻力现状示意图
就 1 万 6 机组而言，运行现状表明空气系统的局部阻 力偏大：从空压机出口至空冷塔段，虽然管道短、设备少，
·１８２· 机械 ２００４ 年第 ３１ 卷增刊
·１８０· 机械 ２００４ 年第 ３１ 卷增刊
16000m3/h 制氧机组空压机节能分析
邹益金
(攀枝花新钢矾股份有限公司 氧气厂，四川 攀枝花 617000)
维尼纶厂和福建维尼纶厂投产。通过近一年的工业运行， 践证明，这一重大改进是成功的。
10
192×16=3072
R40 R40
φ290 φ412
φ210 φ466
3150
图 2 新螺杆图样
参考文献：
[1]巴尔斯科夫（苏）．橡胶机械．北京：化学工业出版社，1982． [2]成大先．机械设计手册．北京：化学工业出版社，1994．
2.2 管网特性曲线
管网特性曲线如图 2 所示。由于气体在管网中的流动 阻力与流量的平方成正比，即：
ΔP=AQ2 式中：ΔP 为管网的阻力损失；Q 为管网的气体流量；A 为管网的阻力系数。
压缩机排气压力 P、 阻力ΔP（P-Pr）
Pc 阻力曲线
Pr
ΔP=Pc-Pr
Q 压缩机排气量
图 2 管网特性曲线
Abstract：The paper analyzes the factors relating to the energy-consuming of a turbo air compressor. It gives some methods and suggestions on how to reduce the pressure-differences of air piping system, and the ways of energy-saving. Keywords：air separation plant；air compressor；energy-saving
引言
1 万 6 制氧机自 2002 年 5 月 28 日投产以来，氧、氮、 氩产量、质量均达到或超过设计值。但通过对该机组进行 系统的分析，空气管路系统的阻力大，造成空压机的排压 高、能耗高。本文对影响离心式空压机排压、功耗、排气 量的原因进行了理论分析，并结合 VK50-3 空压机的性能 曲线和 1 万 6 空分的实际运行情况对如何有效地降低空气 系统阻力、进一步优化该机组的技术经济指标、降低机组 能耗提出了改进措施。2003 年 5 月，氧气厂对 1 万 6 空 压机出口管路进行了优化改进，系统的阻力大幅度降低， 耗电量由 7100Kwh 降至 6900Kwh，节能效果非常明显。
(7)研究主冷液位与上塔、下塔压力的变化关系，找 出主冷液位的最佳控制方法，降低空压机排气压力。
5 改进后的效果分析
2003 年 5 月，空压机出口管路按上述措施进行了节 能改造，空气系统的阻力预计降低了~30KPa，在保证精 馏下塔压力不变的前提下，空压机出口压力由 515KPa 下
降为 485KPa。改进前后各点的压力参数对比如表 1 所示。 表 1 改进前后压力参数对比
序号
位置
改进前压力值 改进前后力值 压力差值
（MPa）
（MPa） （KPa）
1
空压机出口 0.515
0.485
-30
2
空冷塔入口 0.482
0.484
+2
3
空冷塔出口 0.475
0.476
+1
4
分子筛出口 0.471
0.472
+1
5
主换热器入口 0.464
0.464
0
6
下塔入口
0.426
0.426
0
但阻力高达 33kPa，占供气系统阻力的 45.2%，其中孔板 阻力~20kPa、末端冷却器阻力~13kPa（设计阻力<4.5kPa）。
4 降低 1 万 6 机组空气系统阻力的措施
(1)取消或更换孔板流量计 FI1062（威力巴流量计的 阻力~1 KPa），可降低阻力~20 KPa；
(2)空压机末端冷却器 WE1001 进行节能改造和优化 操作，有效降低空气阻力（进口冷却器的阻力只有~2.5 KPa）；
空压机的排压（ Pc）由空分系统的工作压力（ Pr）和 系统的阻力（ΔP）两方面决定的，即 Pc= Pr +ΔP。在 正常的生产状况下，空分系统的工作压力基本上是恒定的 （由设计确定）；而空分系统的阻力在设计中虽然有一个 具体值，但由于在设计后的各个工序中：包括单机（或管 道阀门）的设计、安装，系统配置，操作控制等多因素的 影响都会造成系统的阻力偏离设计值。
图 2 中的二次曲线代表了气体在管网内流过时，阻力 损失与流量之间的关系。当气体流量为 Q 时，管网的阻 力损失为ΔP ，当用户的工作压力（如精馏下塔压力）为 Pr 时，则压缩机的排压达到 Pc 才能满足要求。在 Pr 不 变的情况下，ΔP 越低，则空压机的排压越低。
2.3 压缩机实际工作点的确定
3 1 万 6 机组空气系统阻力分析
所以其工作点是压缩机性能曲线与管网特性曲线的 交点，如图 3 所示。
压缩机性能曲线
压缩机排气压力 P、 阻力ΔP（P-Pr）
P2
B
P1
A
Pr 阻力曲线
Q2 Q1 压缩机排气量
图 3 离心式压缩机工作点变化曲线
从图中可以看出，对同一压缩机而言，其性能曲线是 不变的，但随着管网阻力的变化，压缩机的工作点将沿着 性能曲线移动。当管网阻力降低后，压缩机的排压将由 P2 降为 P1，而排气量从 Q2 升为 Q1，如图中 A 点、B 点所 示。
压缩机耗电量 W 压缩机排气压力 Ｐ
流量与排压的变化曲线
P2
B
P1
A
W2
B
W1
流量与耗电量 的变化曲线
A
Q2 Q1 压缩机排气量
图 1 VK50-3 空压机性能曲线
压缩机在实际运行中，其工作点既会受压缩机性能曲 线的影响，又会受到管网特性曲线的影响。压缩机、管网、 空分三者之间在稳定工况下的平衡关系是： 压缩机的排气量=通过管网的气体流量=空分的用气量； 压缩机的排气压力 Pc－管网的阻力损失ΔP=空分的工作 压力 Pr；
[1] 徐忠主编．离心式压缩机原理．西安交通大学，2000． [2] 汤学忠、顾福民主编．新编制氧工问答．冶金工业出版社，2001． [3] DEMAG VK50-3 空压机操作手册，2001．
(上接第 179 页)
示新螺杆图样。
证明其投料量、含湿率、电机电流以及噪声振动等指标均
两台新型的螺杆压榨机制作完成后，现已分别在兰州 能完全满足工艺要求，部分指标甚至超过了原有机型。实
摘要：分析了影响离心空压机能耗的有关因素，并对如何降低 1 万 6 空分空气系统阻力、降低空压机能耗提出了措施和 建议。 关键词：制氧机；空压机；节能
Energy-saving analyzes for air compressor in 16000 m3/h air separation plant ZOU Yi-jin
所以采用高效过滤器、操作上定期除灰使过滤器的阻力控 制在设计范围内也是空压机节能的重要途径；1 万 6 机组 采用目前最先进的自洁式过滤器，阻力与采用传统的袋式 过滤器比可由 1~1.5KPa 降低至~0.5KPa，使电耗降低 0.6~0.7%（相当于每小时节电 50kWh）；
(3)空压机的机械效率ηM↑，则电耗 W↓。但ηM 主 要是由压缩机的设计、制造、安装决定的，当压缩机处于 正常运行时，该参数变化不大；
机械 ２００４ 年第 ３１ 卷增刊 ·１８１·
2 空压机性能曲线与管网特性曲线分析
2.1 空压机性能曲线
空压机性能曲线是由压缩机本身的性能决定的，其反 映了空压机排气压力 Pc、功率 W 随空气流量 Q 的变化关 系，如图 1 所示。通过性能曲线可以找到压缩机的最佳工 作点。图中压缩机在 A 点的工作参数为 P1、Q1、W1，在 B 点的工作参数为 P2、Q2、W2。图中反映出：当排压由 P2 降为 P1 后，空压机的耗电量随排压降低而降低，而排 气量却是增加的，此时既达到了节能的目的，增加的空气 量还有利于提高氧气产量。所以工作点 A 的经济性比工作 点 B 好,所以在压缩机运行中要尽量使工作点趋近 A 点。