一台空压机节能降耗万元招金矿业河东金矿双级(2)

常规的单级压缩螺杆机转子。单级压缩机：进气端进气压力为常规大气压力(以0 海拔为例) 约1bar，经转子压缩至出口压力(转子排气端)8bar，该压缩过程的压缩比为：8:1=8;即单级压缩机的压缩比(出口压力为8bar) 机器为8。

双级压缩螺杆机转子。双级压缩机：进气端进气压力约为常规大气压力(以0 海拔为例)1bar，经一级转子压缩至出口压力(一级转子排气端)3.15bar(该压力为二级转子的入口压力)。一级转子压缩过的压缩空气再进入二级转子提升压力至所需要的8bar 出口压力(二级转子端的排气压力)。一级低压转子的压缩比为：3.15:1=3.15;二级高压转子端的压缩比为：8:3.15 ≌ 2.54 即二级端的压缩比(出口压力为8bar) 大约为2.54。双级压缩转子系统的最高压缩比(8bar 机器为例) 为3.15。

由此得出，同单级压缩螺杆机相比，出口压力同样为8bar 的机器，双级压缩螺杆机的压缩比不到单级压缩螺杆机的50%。

如同其它流体一样，压缩空气一样遵循从高压端向低压端的自然回流，压缩比越高，回流泄露量越大。与同功率，同等排气压力的单级压缩螺杆机相比，双级压缩螺杆机的压缩比低，这就确保大大降低了回流泄露量，排气流量大大提高，意味着效率提升，即比功率的降低。这就是双级压缩螺杆机的节能原理核心所在。

在同等装机功率，同等排气压力的情况下，相比于单级压缩螺杆机，双级压缩螺杆机的节能比例在7%～13% 左右，即最低节能保证在7% 以上。该系列机器已为国内众多大型用户使用并验证。

双级压缩螺杆空压机节能效果显著的原因

等温压缩。 由于一级压缩时的压缩过程的冷却不完善性，双级常压有完善的级间冷却设计和二级压缩过程的冷却的完善性。相比于单级压缩，两级压缩趋近于最省功的等温压缩，从原理上，两级压缩比单级压缩节能5%～8%。

a.曲线12′ 3′为等温压缩过程，与纵坐标形成的面积613′ 4 为等温压缩的指示功。

b.曲线123″为一级实际压缩过程，与纵与纵坐标形成的面积613″ 4 为一级压缩的指示功。

c.曲线12、22′、2′ 3 为两级实际压缩过程，与纵坐标形成的面积 6125 和 52′ 34 之和（6122′ 34）为两级压缩的指示功。

d.由图示可以看出，等温压缩过程613′4 面积（指示功）最小，但在压缩机实际压缩过程中无法做到等温压缩。

e.一级压缩比等温压缩多出了13′3″1 面积的功率，而两级压缩则比一级压缩节省了22′ 33″面积的功率。

相关工艺参数优化。

a.第一级、第二级的吸、排气孔口均经过优化（6bar、7bar、8bar、10bar、13bar 的主机均不相同）。

b.润滑油总喷射量经过优化。

c.喷入各处的油量分配经过优化。

d.机体回油经过优化，齿轮箱润滑油回至一级机头第一个转子啮合密封槽内，提高了机组的容积效率，降低了机组的轴功率。

高效的螺杆转子型线。世界最高效率的型线：一级转子型线：Y-1 二级转子型线：Y-2。

1级节能+2级节能=节能的平方

两级压缩降低了每一级的轴承载荷，使用角接触球轴承而没有使用圆锥滚子轴承。

一级及二级螺杆转子均运行在最佳齿顶速度。

两级压缩过程的冷却设计非常完善。经过一级压缩后，冷却剂会通过机体上的多个喷射孔，形成雾状喷射帘，对热的压缩空气进行近乎完美的冷却，大大降低了进入二级压缩阶段前的压缩空气温度，级间长通道冷却，充分雾化,起到趋近等温压缩过程、节约压缩所需能量的效果。

实施方案

测试现场选在河东金矿采矿一车间空压机房，该空压机房配备同型号的SAC132 空压机4 台，用电计量为全新的江苏林洋多功能电度表，互感器变比相同，变比均为400/5。

将在用1#空压机换为开山JN 双级压缩空压机，与4#单级压缩空压机作对比。在两条排气管路上安装涡街流量传感器（LUGB-2048），两台空压机的加载压力设定到0.65Mpa，卸载压力设定到0.72 Mpa，同时记录排气量和耗电量，计算出排气单耗，便于对两种空压机之间的节能性做出公平、合理的评价。

1.两种空压机具体参数对比。

(1)4#空压机主要参数：型号：SAC132，电机功率：132KW，铭牌排气量：22 立方/min，额定排气压力：0.85Mpa，设备出厂时间：2005 年5 月；

(2)1#空压机主要参数：型号：JN90-20，电机功率：90KW，铭牌排气量：19.5 立方/min，额定排气压力：0.8Mpa，设备出厂时间：2014 年10 月。

文章来源：《中国矿业大学学报》 网址: http://www.zgkydxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0506/563.html