浅谈压缩空气站机组设备的配置方式

　　【摘要】对目前压缩空气站设备的配置方式进行了逐一介绍。详细论述和比较了按机组成套配置和按类型成组配置两种方式的优缺点和具体配置细节。通过对两种配置方式较全面的比较，按机组成套配置更适合大多数压缩空气站房的设备配置，运行简洁、经济、高效。特别适合无人值守站房，更容易实现空压机组智能控制运行。

　　【关键词】压缩空气站；空压机组；配置方式

　　1.引言

　　随着科技的发展，空气压缩机（简称空压机）作为一种重要的能源产生形式，被广泛应用于机械、冶金、电力、电子、医药、建筑、化工、食品、采矿、纺织等众多工业领域。因此，众多工厂都配备了压缩空气站或机房，向生产厂房集中提供压缩空气。当一个工厂的压缩空气站，需要多台空气压缩机和后处理设备时，就会出现这样一个问题：采用何种方式配置这些设备，才能做到经济和高效？在GB50029《压缩空气站设计规范》中，仅对压缩空气站机组设备的选择和布置原则做出了整体规定和相关要求，但对机组具体的配置方式没有给出详细说明。

　　2.现状

　　目前，压缩空气站的机组设备一般按照两种方式进行配置：一种是按机组成套配置，另一种是按类型成组配置。

　　第一种方式（见图1），将空气压缩机、储气罐、后处理设备（干燥机、前置/后置过滤器等）按机组成套配置，组合成一套空压干燥机组。 这种方式下的供气流程是：各套空压干燥机组将经干燥、过滤后的压缩空气，并联输出到压缩空气母管，再输送到分气罐，由分气罐进行分配，再向各用气分管道输出。

　　图1压缩工期设备机成套配置方式

　　第二种方式（见图2），将空压机、储气罐与后处理设备（过滤器、干燥机等）单独成组，各台空压机及储气罐组成空压机组，各台干燥机及前、后置过滤器组成干燥机组。也有的工厂，还将储气罐和过滤器从机组中分离出来单独成组配置。

　　图2 压缩空气设备类型成组配置方式

　　这种方式的供气流程是：空压机组产生的压缩空气并联输出到第一母管，然后第一母管的压缩空气向干燥机组输入，然后经干燥、过滤处理后的压缩空气汇总到第二母管，再由第二母管送至分气罐，进行二次分配，再向各用气分管道输出。如果储气罐和过滤器也像空压机、干燥机那样单独成组，那么就存在多根空气母管，供气流程将更复杂些。

　　3.配置方式比较分析

　　3.1 按机组成套配置方式

　　如上所述，机组成套配置方式较第二方式，其优点是配置方式简洁，管道流程简短。根据用气负荷，各套机组设备要么成套使用要么停机备用，操作流程简单，对操作人员操作技能要求较低，可做到无人值守，降低运营成本。

　　在这种方式下，每台机组设备的压缩空气处理容量，是以机组空压机的排气量作为配置依据。当空压机的排气量确定好后，机组其它设备的处理量则相应配置。如储气罐的容量，一般可选配为空气压缩机排气量的15%左右，容量越大对空压机的压力缓冲越好。 后处理设备的容量选择，如干燥机（冷冻式干燥机或吸附式干燥机），则需在空压机排气量上加入进气温度、进气压力、压力露点、环境温度等修正系数而得到处理容量（见图3）。与干燥机配套的前置、后置过滤器的容量，则可选择同等或较大一级的处理量；配置级别和数量由输出的压缩空气品质确定。

　　图3 冷冻式干燥机处理容量修正

　　该方式的缺点是同套机组内任一设备出现问题，将影响到整套机组使用，机组需要全部停下及时进行检修，组内设备利用率相对较低。同时对各套设备完好开机率要求较高，需要及时进行定期保养和维修工作，各套设备的维保时间最好错开，以免对生产供气造成较大影响。

　　机组成套配置方式，一般按最大用气负荷确定机组套数，再加一套或二套备用机组，以增强供气可靠性。若空压站房需要做到恒压输出，就须相应配备变频空压机组，做到机组排气量与用气负荷最佳匹配。

　　3.2 按类型成组配置方式

　　按类型成组配置方式比较第一方式，其优点是各类设备可根据实际情况灵活组合搭配，设备利用率相对较高，设备整体数量可减少，规格容量可整合集中。单台设备出现问题需要维护，一般不会影响到其它设备使用。

　　在这种方式下，各台空气压缩机组和各台干燥机组的容量和匹配方式，需根据生产用气负荷进行相应选择。如用气负荷平稳，总用气量基本稳定，则可使各台空气压缩机的排气量和各台干燥机组的处理容量各自相同，然后根据生产负荷成对地开启各台设备。干燥机组的处理容量依然需要根据图3进行修正。

　　如果用气负荷变动大，存在较大的高峰和低谷，则空压机组和干燥机组的规格至少需要配备二种以上，并且空压机最好具有一定的容量调节能力（一般空压机只有空载和全载两种工况，不具备排气量调节能力），有条件的配备少量变频空压机为更好，可使设备排气量与不同用气工况都能最佳匹配，运行达到高效、经济、节能。

　　这种方式的缺点是： 1）对操作者操作技能要求较高，需要有人值守。各类设备在组合开机时，需要注意空气处理容量的相匹配，否则容易造成后处理设备过载使用或超低负荷使用，从而发生设备“跳机”或设备管道冻堵等异常故障。 2）管道系统较第一方式复杂，需要设置二根以上空气母管，管路较长，管道阻力较大。 3）当开启2台以上干燥机组时，因各根干燥机管道阻力不一致，各台机组的实际空气负荷不会按照人为设想进行分配，从而与机组容量不匹配，特别是各台干燥机组的规格不同时更容易造成小容量机组超负荷使用，甚至发生“跳机”。因此需要在每台干燥机组进气管道上加装气量调节阀，用于调节每台机组的实际处理负荷。设备选型、容量选择及管道布置会复杂些。

　　在这种方式下，有的工厂将干燥机组的前、后过滤器单独成组，减少其数量，整合集成为一、二个超大规格的过滤器。这样做就更需要设置备用过滤器，否则一旦出现堵塞故障，影响面大，维护时间又长，将会大大降低不间断供气的可靠性。

　　4.结 语

　　通过对以上二种空压机组设备配置方式的详细论述和比较，可以看出，机组成套配置方式较类型成组配置方式，其工艺流程简洁、操作简便、对操作人员技能要求较低、供气可靠性相对较高，管路简单阻力小等特点，更适合大多数压缩空气站房的设备配置，运行简洁、经济、高效。特别适合无人值守站房，更容易实现空压机组智能控制运行。

　　参考文献

　　[1] 王选和，等.压缩空气站设计规范GB50029-2003[S].北京：中国计划出版社，2003.