螺杆机与活塞机的比较.docx

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螺杆机与活塞机的比较

螺杆机与活塞机的比较

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ﻩ

螺杆机与活塞机的比较

比较项目

活塞式压缩机

螺杆压缩机

1、

结构

曲轴带动活塞做往复运动，改变汽缸容积进行压缩。

阴阳转子连续运转，改变型腔体积进行压缩。

2、

运动部件易损及日常维护

有多个活塞、活塞环、气门阀件、曲轴轴瓦等连续运转，由于不均匀的往复运动，使其磨损很快，需经常更换，个把月即需拆缸修理，多处密封圈随之更换，需要更换的还有缸套弹簧等几十个零件。

由于零件特别是易损件数目很大其故障率很高，平时需配备几个维修人员。

消耗品更换需多人才能完成，机房内需配起吊设备，无法做到机房干净无漏油。

仅有一对普通轴承需更换，其寿命

为20000小时，24

小时、全年运转时约三年更换一次，

同时才更换两个密封圈。

只有一对转子连续运转，故障率很低

，无须常备维修人员。

所有消耗品更换只需一人即可完成且不会

漏油。

操作

操作程序复杂，还需人工记录多个数据。

如运行时间，加油还有时间，油过滤器，进气时过滤，油气分离器时间，需要专门人员操作。

由于采用完全的电脑控制，下次设定后可自

动按时启动和停机、

加载和卸载。

自动记录多种参数，自动记录

消耗品使用时间并提

示更换，兼管空压站人员巡视即可。

3、

消耗品寿命

润滑油：

 1000小时

进气过滤器：

1000小时

润滑油：

   3000小时

进气过滤器：

3000小时

4、

性能

排气温度：

120度以上，含水量很高，需另配后冷却器，可冷却到80度左右（含水量290克/立方米），需要配置很大的高温型冷干机。

含油量：

无油机是汽缸内无油润滑，但往复运动会将曲轴箱内的润滑油带入汽缸。

一般排气含油量在25ppm以上，无油活塞机厂家会建议拥护安装附加油过滤器，就是基于这一点。

排气温度：

低于40度，含水量51克/立方

米，低于活塞机5倍，一般冷干机即可。

含油量：

低于3ppm，低的含油量使附加油过

滤器的寿命很长。

冷却方式

一般为冷水，需另配冷却系统，如冷却塔、水泵、阀门，增加了系统的复杂程度，存在漏水的可能，水冷换热器清洗很不方便。

有风冷、水冷，推荐用风冷，无附加投资，

换热器清洗只叙用压缩气体吹。

7、

系统配置

压缩机+后冷却器+高温型冷干机+三级油过滤器+储气罐+冷却塔+水泵+水路阀门

压缩机+储气罐+一级油过滤器+冷干机+二级

油过滤器

5、

安装

活塞往复冲击振动大，必须有水泥基础，系统设备多，安装工作量大。

振动大，噪音达90分贝以上，一般需要另家减噪设备材料。

风冷机只需放于地面上即可工作。

噪音74分

贝，无需减噪。

安装、移动很方便

某某公司空压站改造方案及效益评估ﻫ

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未知

一、 　某某公司空压站现状

全厂现有四个空压站,按分厂划分，供全厂生产用气,具体情况如下:

1. 　一空压站

总体：

排气量100　ｍ３/min     　总电机功率645ｋＷ   空压机数量:

3台

明细:

单台排气量40ｍ3/min   　电机功率250kW      活塞式空压机：

2台

单台排气量20m3/min   　电机功率１3０kW      　活塞式空压机：

1台

冷却水泵电机2台,电机功率共计：

１5ｋW

2. 二空压站

总体：

排气量7０　ｍ３/mｉｎ       总电机功率４80ｋW    空压机数量：

4台

明细:

单台排气量20m３/ｍin    电机功率１30kW      　活塞式空压机:

３台

单台排气量10m３/mｉn    　电机功率75kW       活塞式空压机:

1台

冷却水泵电机２台,电机功率共计：

15kW

3. 三空压站

总体：

排气量30m3/min       总电机功率22０kW   空压机台数：

2台

明细：

单台排气量20m3／ｍiｎ    电机功率130ｋW     活塞式空压机：

1台

单台排气量10ｍ3/min    电机功率75kW      活塞式空压机：

１台

冷却水泵电机2台，电机功率共计：

１5ｋＷ

4. 四空压站

总体：

总排气量２４0m3／min     总电机功率1５4０kW  空压机台数:

７台

明细:

单台排气量４0ｍ3/min     电机功率2５0kＷ     活塞式空压机:

5台

单台排气量２０m３/min     　电机功率13０ｋW     活塞式空压机：

2台

冷却水泵电机4台，电机功率共计:

３０kＷ

总计：

四个空压站

总排气量:

440ｍ3／mｉn  　总电机功率２885ｋＷ  　空压机数量：

16台

二、 现状分析

1、运行维护费用高昴

某某公司目前所用空压机组均为建厂时所安装的活塞式机组，设计落后,机组经多年运行,零部件磨损严重,气量下降,故障频繁,维修费用高,电能消耗高。

２、　压缩空气品质差

活塞式空压机运行时震动大，噪声大，排气温度高，生产的压缩气体含油、含水量多,用气对象的产品质量得不到保证。

对于电器件、精密零件和精密机械等需要高质量气体的设备影响更为严重。

３、气量不可调，能源浪费严重

活塞式空压机的气量不可调节,但工厂对气量的需求量则并不均衡,部分时间只需很小的用气量，但使用活塞式空压机则仍需运行几十千瓦甚至上百千瓦的机组，造成大马拉小车，能源和电费浪费严重。

４、输送距离远,管道压力和流量损失大

厂房分散，虽有四个空压站，输送距离还是较远,管道压力和流量的损失较大，空压机启动、压缩空气注满管道的时间较长。

三、 　改造方案

 根据现状分析的情况，为降低高昂的运行维护费用,提高压缩空气质量,　提出以下改造方案:

1、空压机选择:

深圳市太钢机械设备有限公司生产的节能螺杆空压机ＴＧ系列机组,该系列机组均带气量自动调节系统,微电脑控制、具有多台机组联控功能、比功率低、噪声小、价格适中。

2、在保持现行总排气量不变的前提下,利用现有管道再增加三个空压站：

一厂、二厂、三厂、老五厂、四厂、七厂、八厂共七个空压站。

由于螺杆机体积小，无须特殊安装基础，所以建议利用各分厂原有的空闲房间改造成空压房。

３、  分步改造

为了避免一次投资过大,可采用分步改造的形式,首先改造投资较小的二空压站及三空压站,待进一步观察改造效果再进行其它空压站的改造。

四、 具体实施方案

 　现就四个空压站改造前后的排气量,电机功率等进行分析比较。

１、        　一空压站

选用TG系列单螺杆空压机3台,其中

 选用TG２20机组2台,单台排气量40ｍ３/min，电机功率２2０kw

 　选用ＴＧ110机组1台,单台排气量20m3/miｎ，电机功率1１0kｗ

 冷却水泵电机１台，电机功率共计：

7．5kＷ

     　改造后总排气量保持10０m3/min不变,电机功率由6４５ｋＷ　变为557．5kW,比原来节省了８7.5ｋＷ。

2、        二空压站

选用TG系列螺杆空压机4台,其中

 　选用TG１1０机组3台，单台排气量20ｍ3／ｍin，电机功率110　kW

 　选用TG55机组1台，单台排气量１0ｍ3/ｍiｎ，电机功率55ｋＷ

冷却水泵电机1台,电机功率共计:

7.５kW

改造后总排气量保持70m３/min不变,电机功率由4８0kW变为3９２．5kW,比原来节省了８7.5kW。

3、        三空压站

选用TG系列单螺杆空压机2台,其中

 选用TＧ11０机组１台,单台排气量20m3／min，电机功率110　kW

 　选用TＧ55机组１台,单台排气量１０ｍ3/ｍin，电机功率55　kW

冷却水泵电机1台，电机功率共计:

7.5kW

改造后的总排气量保持３0ｍ３/miｎ不变,电机功率由220kW变为172.5kW,比原来节省了47.5ｋW。

4、        四空压站

选用TＧ系列螺杆空压机６台（建议按七、八厂分开建站）,其中

 选用TG220机组6台,单台排气量40m3/min，电机功率220ｋW

冷却水泵电机2台,电机功率共计:

１5kW

改造后总排气量保持２40ｍ3/ｍｉｎ不变,电机功率由１540kW　变为1335kW，比原来节省了２05ｋW。

5、        　其它节能措施：

①   每台ＴG螺杆机均带0—１０0%气量自动调节系统，可以根据顾客用气量自动调节排气量,减小能耗。

②   每台ＴG螺机均配有微电脑控制系统，可实现多台机组的联控,不但操作方便，而且当用户的用气量有较大变化时可根据需要自动停止或运行单台或数台机组,大大减小机组空载运行所造成的损失。

五、 　能耗分析

１、        按压缩机行业国际通用的比功率（kW/ｍ3·min－1）进行分析，比功率越小机组越节能

① 　目前情况

总排气量：

4４0m3／min   总电机功率为：

２885ｋW

比功率：

２885kW/４40ｍ3=6．6ｋW／m3·min－１

② 改用ＴG系列螺杆机后情况

总排气量：

440Ｍ3/mｉｎ   总电机功率为：

2４57.５kW

比功率：

24５7.５kW/4４０M3=5.6kＷ/m３·mｉn－1

每1m3产气量所消耗的电功率改用螺杆机后比原来要小得多，在全厂总排气量保持不变的情况下，改用TG螺杆机后共节省了：

42７.5kW。

2、        　按供气量与用气量度对比分析

①改造前：

活塞机没有气量自动调节系统,即机组运行时电机输出功率、排气量、负载电流等均为额定值,如下图:

供气量Q          　负载电流

  （%）          （%）                     额定供气量

  　1０0%           　额定电流          　

                                              t（时间）

  活塞式空压机实际负荷系数为1，当顾客的用气量小于活塞机的额定供气量时，便造成了电功率的浪费。

②改造后

a.所有TG螺杆机采用微电脑联控,当额定总排气量与实际用气量之差达到某一范围时，空压机系统自动停止或运行其中一台机组,节省电能。

b.每台TＧ螺杆机均设有以荷尔碧格公司产品为主体的气量自动调节系统,供气量在0——１0０%之间自动可调。

空压机根据用户用气量的大小,自动反馈压力信号到比例调节系统,自动控制吸气量。

使空压机的排气量与用户的用气量基本一致,用户用多少气，空压机供多少气,避免能源的浪费。

加上机组的加载、卸载自动转换控制和长时期卸载自动停机控制，进一步减小了能源的浪费。

即：

电机的输出功率、供气量、负载电流、供气量，根据用户的实际用气量变化而变化。

假设如下图：

供气量Q      负载电流

   （%）         （%）

      100%     额定电流

      85%                                             　

      　70%                                           　

      55%

      　４0%                                                 供气量、用气量相等特线

      ２5%

               　空载电流

       ０

                 t１     　t２     　ｔ3     　t4     t5     　t6   ｔ（时间）

       　图中：

１、设t１-t６为用户用气量和空压机排气量使用时间范围。

２、设用户用气量变化如图。

在一年内，工厂的生产总有淡旺季之分；在一天内也会有用气量的高峰时间与低谷时间的区别,用户用气量长期与机组额定供气量相等的机会并不多。

在加班时用气量可能只需几立方每分钟。

使用活塞机所造成的浪费可想而知。

在采用了微电脑联控和气量自动调节的TＧ螺杆机后,结合某某公司的实际情况，TG螺杆空压机的实际负荷系数暂按０.７计算。

五、 综合成本分析

1、        电能消耗费用

电能消耗费用属理论分析,由于部分参数目前只是估算,未经严格试验证实,所以实际数据有待实践中验证。

①  计算公式

F（元）＝元/kWh×P×ｈ×X1×X２×ｄ，其中:

Ｆ（元）—每月电费

元/ＫWh—每度电单价,统一取０.7元

P　———空压机电机功率（kW）

ｈ———每天工作时数，统一取12小时

X1———空压机小时工作率,空压工作时一般均有一个卸载、保压时间,空压机实际小时工作率统一取０．７

X２———空压机实际负荷系数，活塞机要取1,单螺杆机取０.7（请参看能耗分析说明）

ｄ———每月工作天数,统一按25个工作日。

②      改造前全厂活塞机电耗费用

每月电耗费用：

0.７元/KWh×２885kw×12×0.７×１×２5＝4240９5元

③      　改造后全厂TG螺杆机电耗费用

每月电耗费用:

0．7元/KWh×２4５７．5ｋｗ×1２×0.7×0．7×25＝2５2877元

2、        　修理维护费

①        活塞式空压机

据统计某某公司全厂共有16台活塞机组，大部分已超过了使用年限，故障频高。

每月的维修、零部件更换、冷却水、润滑油系统清洗更换、配电柜检修等工料费等，平均按期每月每台1０00元,全厂16台。

修理维修费用，每月约为：

16０0０元

②      TＧ螺杆空压机

按TＧ螺杆机使用要求

润滑油使用周期：

４00０小时

油过滤器芯使用周期：

３000小时

油细分芯和空滤器芯使用周期:

4０00小时

螺杆机头保修三年,据调查大部分用户在运转10年后才开始拆检机头，主要更换密封件。

a.1０m3／min排气量螺杆机维护费用:

更换一次润滑油约为2000元/台,更换周期６000小时,约18个月,每月约为1１1元/台。

更换一次油滤芯约为540元/台,更换周期300０小时，约9个月，每月约为60元/台

更换一次油细分芯和空滤器芯约为2178元/台,更换周期6000小时，约１8个月，每月约为１21元/台

ｂ.2０m3/miｎ排气量螺杆机维护费用:

更换一次润滑油约为440０元/台，更换周期6000小时,约18个月,每月约为244元／台。

更换一次油滤芯约为691元/台，更换周期3０0０小时，约9个月,每月约为7６元／台

更换一次油细分芯和空滤器芯约为３９２4元/台,更换周期60０0小时,约18个月,每月约为218元/台

ｃ.40m3/min排气量螺杆机维护费用:

更换一次润滑油约为5６00元／台,更换周期６000小时，约1８个月，每月约为311元/台。

更换一次油滤芯约为13８2元／台,更换周期3000小时，约9个月,每月约为15３元/台

更换一次油细分芯和空滤器芯约为6300元／台，更换周期60０0小时，约１8个月,每月约为3５0元／台

ｄ.全厂共15台机组，修理维护费用每月约为:

9786元。

3、        工资性支出

① 活塞式空压机

a.自动化程度低，需配专职操作人员，全厂四个空压站，按二班制，每班配二名操作人员,全厂共计专职操作员16名

b.机组陈旧,故障频繁，需配专职维修人员，全厂四个空压站，每个空压站平均二名维修人员,全厂共计空压机维修人员8名。

ｃ.每月的工资支出,按每人每月1３00元工资（含各种补贴）

每月共计支出1300元/人×（16+8）人=31２00元

② 改用TG系列螺杆机后

a.机组自动化程度高，操作简便,能实现全天无人值守自动运行。

按每个风站每个班配一名操作员,全厂共计操作人员8名。

b.机组工作稳定可靠,主机故障极小，我公司在全国各地均设有客户服务点,全天2４小时随时响应用户要求,每两个月例行巡，厂内维修人员一般只需进行定期的换油、换滤芯等维护工作。

因此需要维修人员较少，按每个空压站配一名维修人员。

全厂共计维修人员:

４名

c.每月的工资支出为:

1300元/人×（8+４）人＝1５60０元

4、 年综合成本对比

①活塞式空压机

年综合成本=（月电耗费用＋月维修费＋月工支出）×12月=（4２4095元+1６000元+31２00元）×12=5655540元≈５６6万

②OGD单螺杆机

年综合成本=（月电耗费用+月维修费＋月工支出）×１２月=（252８77元+9786元+156０0元）×12=333915６元≈３３4万

③ 使用ＴG螺杆机比活塞机,全厂每年节省费用为232万元

六、例证分析

*以总排气量最小的三空压站改造对比分析

１、         改造方案对比

  ①现有活塞空压机

  总排气量:

30m3/min总电机功率：

220kW（含水泵电机）

空压机台数:

两台，其中排气量２0　m3/min一台，排气量10　m3/min一台。

冷却方式：

水冷

②改造后TＧ螺杆机

利用原来的空压房、储气罐和全部管道，只更换二台空压机。

总排气量：

30m３/ｍｉｎ总电机功率：

1７2．5kw

空压机台数:

两台，两台TG螺杆空压机主要技术参数如下表:

型 号

TG55

ＴG11０

电机功率KW

５5Ｋｗ

11０kW

工作压力MPa

工作流量ｍ3/min

0.7MPａ、10.3ｍ3/min

０.7ＭPa、２1.0m３/min

0.8MＰa、9.6ｍ3／min

0.８MＰａ、1９.８m3/ｍｉn

1.0ＭPa、8.６m3／ｍiｎ

1.0MＰa、１7．1ｍ3/ｍiｎ

冷却方式

风冷

排气出口温度

环境温度+８℃

排气含油量

1~３ＰPM

工作噪音dBＡ

68dBA

７2ｄBA

外形尺寸（长×宽×高）

1750×１1０0×1５70

2４70×1820×1７00

③  改造后ＴＧ螺杆机节能措施

改用TG螺杆机后空压站的总排气量保持不变,总功率节省了4７．5kｗ,同时配有气量调节和机组联控系统。

2、综合成本对比

两种空压机电耗、维修费、工资、水费均按前述公式计 算。

①两台活塞式空压机

月电费支出：

0.７元/kｗh×２20kｗ×1２×0.７×1×25=３2340元

月维修费支出:

10０0元/台×2台=20０0元

月工资支出：

1３00元/人×6人=78０0元

月综合成本为:

４2140

年综合成本为:

５05６８0元

②  改造后两台TG螺杆机

月电费支出:

0．7元／ｋwh×172.5kw×12×0.7×０．7×25=17750元

月维修费支出:

29２元/台+538元/台=８３0元

月工资支出:

1３0０元/人×3人=３900元

月综合成本为:

224８0元

年综合成本为:

269760元

③改造后TＧ螺杆机比活塞机每年节省费用为:

23５9２0元

④其它效益

改造后的TＧ螺杆机与原活塞空压机相比,还具有排气出口温度低,含油含水少，工作噪声小等优点,既环保又可以保证了用气对象的产品质量。

3、         投资回收周期

①                                一次性投资

A、TＧ螺杆机销售价格

 按规定统一销售价格

 ＯGＤ55单价为:

１２000０元（含税、含包装，不含运费）

ＯGD110单价为：

21０000元（含税、含包装，不含运费）

B、两台TG螺杆机总销售价格为：

３30000元

②投资回收期（不含固资折旧）

  投资回收=33000０元（一次性投资）/23592０元（年节省费用）≈１.４0年

  以总排气量最大的四空压站改造对比分析

１、改造方案对比

①  　现有活塞空压机

总排气量:

240ｍ3/mｉn,总电机功率：

1５４0kw（含水泵电机）

空气机台数：

7台，其中排气量40　m３/min５台,排气量2０m3／min2台。

冷却方式:

水冷

②  改造后TＧ螺杆机

利用原来的空压房、储气罐和全部管道,只更换空压机。

建议七、八两厂分开建站，螺杆机无须安装基础,利用分厂闲置略加改造即可。

总排气量:

240ｍ3/min,总电机功率:

１320kw

空压机台数：

6台

单台TG220主要技术参数如下：

电机功率kW：

２２0kW

工作压力MPａ:

0．7MPａ、０．8ＭＰa、1.０MＰa

工作流量m3／miｎ：

40.2m3/min、37．８m3/min、33．0m3／mｉｎ

冷却方式:

            风冷

排气出口温度：

        环境温度+８℃

排气含油量:

          １~3PＰＭ

③  改造后TG螺杆机节能措施

改用ＴG螺杆机后空压站的总排气量保持不变,总功率节省了２20kW，同时配有气量调节和机组联控系统。

2、综合成本对比

 两种空压机电耗、维修费、工资、水费均按前述公式计算。

①  7台活塞式空压机

月电费支出：

0.7元/kwh×1540ｋw×1２×０．７×1×２5=２26３８0元

月维修费支出:

１0００元/台×7台=７0０0元

月工资支出：

1300元/人×6人=7800元

月综合成本为:

2411８0

年综合成本为:

289416０元

②改造后6台TG螺杆机

月电费支出：

0.7元/ｋｗh×132０ｋｗ×１2×0.７×0．7×2５=135８28元

月维修费支出：

８１4元／台×6台=4８8４元

月工资支出:

1300元/人×3人＝390０元

月综合成本为：

144６12元

年综合成本为:

17353４4元

③改造后TG螺杆机比活塞机每年节省费用为：

11５8816元

３、投资回收周期

①一次性投资

Ａ．TＧ螺杆机销售价格

 按规定统一销售价格

 TG２２0单价为:

3９000０元（含税、含包装,不含运费）

Ｂ、       6台TG螺杆机总销售价格为:

23４０000元

 ②投资收回期（不含固资折旧）

 收回周期=２34０00０元（一次性投资）/115８816元（年节省费用）≈2年

从工厂排气量最小的三空压站和排气量最大的四空压站两个例证分析得出：

两个空压站进行技术改造，ＴG螺杆机一次性投资，用节省的费用冲抵,投资收回周期为:

（３３0000+234００00）元/（２35９20+１１５8816）元≈1．9年

七、活塞机大修理分析

全厂16台活塞式空压机,均达到或超过大修理期限。

1、大修理收费标准

根据目前的市场情况，某某公司活塞机组的大修理单价约为:

１０　m3/ｍiｎ活塞机：

3５00０元/台

20ｍ３/min活塞机:

4500０元／台

40m3/ｍin活塞机:

60００0元/台

合计大修费：

３50０0元／台×2+4５0０0元/台×7+60０00元/台×７=８05０0０元

2、         活塞机大修后使用年限:

按规定为三年

3、         　活塞机大