摘要：為降低東林煤礦竟成壓風機房空壓機的比功率（電單耗）22%以上，大幅度降低運行與維護成本，礦在合理選型的基礎上，采用一級能效螺桿壓縮機替代能耗高的機型，結合變頻與多機組群控技術，實現非常優的供需匹配，達到非常優的節能效果。
引言
東林煤礦空壓站的空壓系統包含英格索蘭、復盛螺桿空壓機各 2 臺，運行 2-3 臺，都是10 年前的空壓機；空壓機采用了單級壓縮，螺桿轉子采用 4:6 傳統型線螺桿型線，使得空壓機的能耗水平很高，運行效率較低；工藝流程：空壓站內螺桿空壓機把空氣壓縮成 0.7Mpa壓縮空氣，壓縮空氣管道把空壓站生產的
壓縮空氣輸送至礦井管網。
1 技術路線
對于螺桿空壓機而言，國家能效標準共分為三級，能效級別越高，輸入比功率越低，運行起來就更為節能，早期的螺桿空壓機能效級別普遍不高，導致輸入比功率偏大，且隨著長期使用，螺桿空壓機出現較大的衰減，從而推高了壓縮空氣生產成本。 為降低東林煤礦竟成壓風機房空壓機的比功率（電單耗）22%以上，大幅度降低運行與維護成本。礦在合理選型的基礎上，采用一級能效螺桿壓縮機替代能耗高的機型，結合變頻與多機組群控技術，實現非常優的供需匹配，才能非常終達到非常優的節能效果。
項目擬結合實驗測試與理論分析，按運行非常佳工況運行的原則，首先建立專業的氣體數學模型和參數采集標準，通過檢測復核當前運行的工況參數和設備額定參數，準確判斷引起高能耗的原因，準確找到非常佳工況點，提出非常佳匹配方案；然后通過整改不利因素，按非常佳運行工況參數定做高效節能空壓系統，替換目前處于不利工況、低效運行的設備，消除因系統配置不合理引起的高能耗，結合智能化控制系統的應用，滿足安全生產運行的條件下達到節能降耗的目的。
為確保節能效果分析，礦井現場測試方案如下：為了真實、準確評估節能改造效果，通過兩種方法分別進行統計與計算。（1）在總管上安裝了 0#
流量計，通過總管流量計進行對比，即在一段時間內比較改造前后的總產氣量和總耗電量，計算平均單耗；
（2）安裝了 2#和 3#出口流量計，通過 2#和 3#出口流量計進行橫向對比，即在一段時間內分別統計新/原空壓機的單耗。
通過采用變頻或變容調節氣量，提高壓縮機滿載率（礦井安裝一臺 GR280-63-7-II 型一級能效定頻螺桿機及一臺 GR200-46-7-II 型一級能效變頻螺桿機）《壓縮空氣站設計規范》（GB50029－2014)要求當用戶為間歇性用氣時，壓氣站應采用變頻或變容調節氣量。實踐證明，采用氣量調節技術后，原有的進氣門加卸載調節耗能現象基本消除，對于機組滿載率在 80% 、用氣量波動的用戶，可節電 10% 以上；同時，現場應用表明：變頻調節有效應速度快的優勢，而變容調節有成本低的優勢。
2 改造效果分析
2.1 改造前基準數據的采集
1）對每臺空壓機加裝電表計量耗電量，電量單位為 kwh，一號機、二號機及三號機電表倍率為 600，四號機電表倍率為 1200；
2)在空壓站總管上加裝流量計，計量壓縮空氣量，氣量單位為 Nm3；
3)電單耗由采集期的總電量/總氣量計算，電單耗單位為 kWh/Nm3；
4)采集時間為 15 天，始于 2018 年 6 月 26 日 13:30，止于 2018 年 7 月 11 日 13:30
2.2 改造后數據的采集
1）數據的采集方案與使用儀表均與改造前相同。
2）采集時間為 14 天，始于 2018 年 9 月 1 日 7:30，止于 2018 年 9 月 15 日 7:30。
2.3 改造前后的對比
過改造前后數據的統計，總結改造前后的電單耗見下表 1。通過電單耗的對比，節能率=（改造前電單耗-改造后電單耗）/改造前電單耗=22.4%。
在高效節能 2 號空壓機未投運時，井下掘進面為 4 個，采煤面 2 個，共計 6 個工作面，日均用風 67592 Nm3，高峰期運行三臺壓力為 0.61-0.65MPa；2 號空壓機投運后，井下掘進面恢復至 7 個，采煤面 2 個，共計 9 個工作面，日均用風 86109Nm3。因此，改造后空壓機系統的供氣能力增加，提高了系統穩定性。
2.4 分管流量計測電單耗對比
此外，新增工頻空壓機由于產氣能力更高，存在約 11%的空載率，另一臺變頻壓縮機投入運行后，預計進一步提高節能率至 28%以上。
3 效益分析
3.1 經濟效益分析
通過對壓縮空氣系統優化節能改造，當前工頻單機對比能耗下降 22%以上，變頻機器運行后節能率預計可達 28%以上。正常生產情況下，預計年節約電量 160 萬 kW.h 以上，按電價 0.607 元計算，每年節約電費 97.12 萬元以上。
3.2 社會效益分析
空壓機系統廣泛應用于煤礦、鋼鐵、水泥、化工、石化、冶金等行業，通過空壓機系統的設備更新換代和技術升級，提高了空壓系統的運行效率，可降低企業的運行成本，提高我礦在煤炭行業的競爭力。同時也響應了國家節能減排、保護環境的號召。
3.3 環保效益分析
目前，我國的火電、水電、風電、核電、光伏占有率分別為 70%、18%、5%、4%、3%。火電主要是通過燃燒煤炭，產生電力，煤炭在燃燒的過程中，產生的主要污染物是煙塵、SO2、CO2、NOx 等，煙塵會危及人類健康，SO2 產生酸雨，CO2 是溫室效應的主要誘因，NOx 會在紫外線照射下，形成光化學煙霧。所以提高設備運行效率，降低電力消耗，是當務之急。每年節約電量 160 萬 kW.h，每年可節約 640 噸標準煤，減少排放 435 噸碳粉塵、1595噸 CO2，48 噸 SO2，24 噸 NOx，環境效益非常可觀。
4 結論
通過更換非常新一級能效的空壓機，提高了空壓機運行效率；采用工頻加變頻的供氣模式，提高了空壓機系統運行效率。并通過實際測試研究發現，該項節能改造產生了很好的經濟效益、社會效益、環保效益。
