原单级压缩空气压缩机几乎不

　　【压缩机网】空气压缩机作为四大动力源之一，广泛应用于机械制造、石化、食品医药、电子制造、交通基础设施等领域，是最重要的通用设备之一。然而，许多国内压缩机用户并不太关注空气压缩机的节能概念，认为只要设备性能稳定可靠，其他设备就是次要的。在压力和排气量达到标准后，购买价格往往被优先考虑。

　　事实上，实际情况并非如此。空压机作为一个大型电力用户，占工业用电量的8%～10%左右。2020年，全国工业用电50297亿度，空压机耗电量取中间值约4526亿度，其中有效能耗仅占66%，其余34%的能量(约1539亿度电量)白白浪费，空压系统节能迫切需要高效开展。另一项统计数据显示，在空气压缩机的整个生命周期（喷油螺杆空气压缩机一般在8-10年左右），设备采购成本仅占5%，维护成本约占18%，运行电费占惊人的77%甚至更高。因此，实施空压机节能降耗措施具有重要意义。

　　目前，我国螺杆式空气压缩机的能效标准是2020年7月1日正式实施的GB19153-2019《容积式空气压缩机能效限值及能效等级》，指出功率越小，能效水平越高。该标准将空气压缩机的能效分为三个等级：1级、2级和3级。由于排气压力和额定功率的不同，喷油螺杆空气压缩机每两个能效等级之间的能效差异一般在10%左右。

　　目前，改进压缩空气系统的主流措施包括选择合适的空气压缩机，根据实际用气量配置后处理设备，合理布置压缩空气管道，智能集中管理，防止“运行泄漏”、余热回收和高质量的维护。当然，在预算充足的情况下，采用能效等级较高的空气压缩机是最重要的节能方式。

　　十多年来，由于主机关键技术的国产化加快，喷油双螺杆空气压缩机取得了快速发展。在7.5-355kW的功率范围内，它基本上取代了传统的活塞式空气压缩机，成为市场的主流机型。国内市场每年的销量在50万台左右，并以约10%的速度增长。在这种背景下，提高螺杆式空气压缩机的整体功能效率具有重要的现实意义。

　　螺杆空气压缩机由多个部件组成，但影响整机能效的最重要因素是螺杆主机，即“机头”。目前市场上的双螺杆空气压缩机主要分为单级压缩和两级压缩。单级压缩是最早出现和应用最广泛的型号。在实际使用中，一些功率大、产气需求大的空气压缩机往往采用两级压缩，这也是近年来除永磁变频螺杆空气压缩机外的另一种流行型号。近年来，业内企业热衷于申请《国家工业节能技术设备推荐目录》和《能效之星》。事实上，许多入选的高效空气压缩机都是两级压缩机。

　　从两级压缩螺杆空气压缩机的工作原理来看，一级压缩转子和二级压缩转子分别组合在一个外壳中，并通过斜齿轮直接传动。通过空气过滤器，自然空气进入一级压缩，在压缩腔内与少量润滑油混合，同时将混合气体压缩到一级压力。压缩气体进入冷却通道，接触大量油雾，从而大大降低温度。冷却后的压缩气体进入二次转子进行二次压缩。压缩至终排气压力，然后通过排气法兰排出空气压缩机，完成整个压缩过程。

　　与单级压缩相比，两级螺杆式空气压缩机有其独特的优点。

　　首先，分级压缩可以节省压缩工作。通过两级串联工艺，两级螺杆空气压缩机将原来的单级压缩工艺分为两个压缩工艺。这种工艺设置可以降低每个单级压缩过程中的压缩比，从而有效地大大降低每个螺杆转子在啮合和压缩过程中的阻力。减少压缩过程中的工作阻力意味着减少各级轴承的负荷，即减少各级压缩所需的驱动功率。

　　在理想的气体压缩过程中，单级压缩所需的功率等于多级压缩所需的功率。但在实际压缩过程中，联轴器传输功率损失、轴承摩擦系数、冷却液粘度等一系列因素增加，导致无用功率超过相同比例。因此，通过降低各级压缩比，可以减少实际压缩过程中的无用功率，使多级压缩所需的功率之和小于单级压缩所需的功率。

　　其次，中间喷油冷却降低了进入下一级的气体温度。所有气体压缩过程实际上都是气体与运动部件之间的摩擦和压缩过程。由于存在摩擦，气体会因摩擦而升温，并且必然会有膨胀趋势。这部分能量将以力的形式释放，通过增加自身压力来释放在空气压缩的固定体积内。

　　气体的温度提高了气体在压缩过程中的压力和压缩比。因此，有必要支付额外的功率来驱动设备将空气压缩到预期的压力值。因此，两级螺杆式空气压缩机配备了冷却液喷射装置。通过向一级压缩后的空气喷射雾状冷却剂，压缩空气在进入二级压缩阶段之前会降低温度，从而达到相应的冷却效果，就像降低环境温度或单级空气压缩机进气温度一样。这种冷却装置不仅大大节省了二次压缩所需的能量，而且使用冷却剂喷射装置可以节省中间冷却器；冷却剂喷射装置喷射的雾冷却剂不仅降低了气体温度，而且有效地降低了整个压缩系统的温度，降低了冷却液的挥发性，帮助油长期保持良好的使用性能，降低了维护频率和成本。

　　近年来，国家压缩机检测中心数据显示，两级压缩空气压缩机效率明显高于单级，特别是110kW以上，原单级压缩空气压缩机几乎不可能达到1级能效水平，甚至难以达到2级能效，两级压缩技术的应用可以使大功率空气压缩机更容易达到1级能效。根据行业数据，由于单级压缩能效值在10%以上，平均高度在15%左右，有的甚至接近20%，不同功率的两级压缩螺杆空气压缩机的能效值都在10%以上。

　　采用不同的压缩方法提高单台设备能效的巨大原因是上述中间冷却液喷射使压缩过程接近等温压缩，另一个重要原因是内部泄漏少，体积效率高。

　　小结

　　提高空压机能效是一项系统工程，不可能仅靠一两项改进就达到最高能效。例如，除了采用两级压缩形式外，还可以优化转子线，提高转子加工精度，减少转子啮合间隙和排气端间隙，减少内部泄漏。当然，并不是所有的两级压缩螺杆空气压缩机都是最节能的，一些企业依靠单级压缩仍然取得了很高的能效利用率。系统的节能还取决于企业从研发、测试到制造、装配、每一个环节、每一个细节，不断改进的态度。