某某公司空壓站改造方案及效益評估
一、 某某公司空壓站現狀
全廠現有四個空壓站，按分廠劃分，供全廠生產用氣，具體情況如下：
1. 一空壓站
總體：排氣量100 m3/min 總電機功率645kW 空壓機數量：3臺
明細：單臺排氣量40m3/min 電機功率250kW 活塞式空壓機：2臺
單臺排氣量20m3/min 電機功率130kW 活塞式空壓機：1臺
冷卻水泵電機2臺，電機功率共計：15 kW
2. 二空壓站
總體：排氣量70 m3/min 總電機功率480kW 空壓機數量：4臺
明細：單臺排氣量20m3/min 電機功率130kW 活塞式空壓機：3臺
單臺排氣量10m3/min 電機功率75kW 活塞式空壓機：1臺
冷卻水泵電機2臺，電機功率共計：15 kW
3. 三空壓站
總體：排氣量30 m3/min 總電機功率220 kW 空壓機臺數：2臺
明細：單臺排氣量20m3/min 電機功率130kW 活塞式空壓機：1臺
單臺排氣量10m3/min 電機功率75kW 活塞式空壓機：1臺
冷卻水泵電機2臺，電機功率共計：15 kW
4. 四空壓站
總體：總排氣量240 m3/min 總電機功率1540 kW 空壓機臺數：7臺
明細：單臺排氣量40m3/min 電機功率250kW 活塞式空壓機：5臺
單臺排氣量20m3/min 電機功率130kW 活塞式空壓機：2臺
冷卻水泵電機4臺，電機功率共計：30 kW
總計：四個空壓站
總排氣量：440 m3/min 總電機功率2885kW 空壓機數量：16臺
二、 現狀分析
1、 運行維護費用高昴
某某公司目前所用空壓機組均為建廠時所安裝的活塞式機組，設計落后，機組經多年運行，零部件磨損嚴重，氣量下降，故障頻繁，維修費用高，電能消耗高。
2、 壓縮空氣品質差
活塞式空壓機運行時震動大，噪聲大，排氣溫度高，生產的壓縮氣體含油、含水量多，用氣對象的產品質量得不到保證。對于電器件、精密零件和精密機械等需要高質量氣體的設備影響更為嚴重。
3、 氣量不可調，能源浪費嚴重
4、 輸送距離遠，管道壓力和流量損失大
廠房分散，雖有四個空壓站，輸送距離還是較遠，管道壓力和流量的損失較大，空壓機啟動、壓縮空氣注滿管道的時間較長。
三、 改造方案
根據現狀分析的情況,為降低高昂的運行維護費用,提高壓縮空氣質量, 提出以下改造方案:
1、空壓機選擇：
深圳市太鋼機械設備有限公司生產的節能螺桿空壓機TG系列機組,該系列機組均帶氣量自動調節系統,微電腦控制、具有多臺機組聯控功能、比功率低、噪聲小、價格適中。
2、在保持現行總排氣量不變的前提下，利用現有管道再增加三個空壓站：
一廠、二廠、三廠、老五廠、四廠、七廠、八廠共七個空壓站。由于螺桿機體積小，無須特殊安裝基礎，所以建議利用各分廠原有的空閑房間改造成空壓房。
3、 分步改造
為了避免一次投資過大,可采用分步改造的形式,首先改造投資較小的二空壓站及三空壓站,待進一步觀察改造效果再進行其它空壓站的改造。
四、 具體實施方案
現就四個空壓站改造前后的排氣量，電機功率等進行分析比較。
1、 一空壓站
選用TG系列單螺桿空壓機3臺，其中
選用TG220機組2臺，單臺排氣量40 m3/min，電機功率220 kw
選用TG110機組1臺，單臺排氣量20 m3/min，電機功率110 kw
冷卻水泵電機1臺，電機功率共計：7.5kW
改造后總排氣量保持100 m3/min不變，電機功率由645 kW 變為557.5kW，比原來節省了87.5 kW。
2、 二空壓站
選用TG系列螺桿空壓機4臺，其中
選用TG110機組3臺，單臺排氣量20 m3/min，電機功率110 kW
選用TG55機組1臺，單臺排氣量10 m3/min，電機功率55 kW
冷卻水泵電機1臺，電機功率共計：7.5kW
改造后總排氣量保持70 m3/min不變，電機功率由480 kW 變為392.5kW，比原來節省了87.5kW。
3、 三空壓站
選用TG系列單螺桿空壓機2臺，其中
選用TG110機組1臺，單臺排氣量20 m3/min，電機功率110 kW
選用TG55機組1臺，單臺排氣量10 m3/min，電機功率55 kW
冷卻水泵電機1臺，電機功率共計：7.5kW
改造后的總排氣量保持30 m3/min不變，電機功率由220 kW變為172.5kW，比原來節省了47.5kW。
4、 四空壓站
選用TG系列螺桿空壓機6臺（建議按七、八廠分開建站），其中
選用TG220機組6臺，單臺排氣量40 m3/min，電機功率220 kW
冷卻水泵電機2臺，電機功率共計：15kW
改造后總排氣量保持240 m3/min不變，電機功率由1540 kW 變為1335kW，比原來節省了205kW。
5、 其它節能措施：
① 每臺TG螺桿機均帶0—100%氣量自動調節系統，可以根據顧客用氣量自動調節排氣量，減小能耗。
② 每臺TG螺機均配有微電腦控制系統，可實現多臺機組的聯控，不但操作方便，而且當用戶的用氣量有較大變化時可根據需要自動停止或運行單臺或數臺機組，大大減小機組空載運行所造成的損失。
五、 能耗分析
1、 按壓縮機行業國際通用的比功率（kW/m3·min-1）進行分析，比功率越小機組越節能
① 目前情況
總排氣量：440m3/min 總電機功率為：2885kW
比功率：2885kW/440m3=6.6kW/m3·min-1
② 改用TG系列螺桿機后情況
總排氣量：440M3/min 總電機功率為：2457.5kW
比功率：2457.5kW/440M3=5.6kW/m3·min-1
每1m3產氣量所消耗的電功率改用螺桿機后比原來要小得多，在全廠總排氣量保持不變的情況下，改用TG螺桿機后共節省了：427.5kW。
2、 按供氣量與用氣量度對比分析
①改造前：
活塞機沒有氣量自動調節系統，即機組運行時電機輸出功率、排氣量、負載電流等均為額定值，如下圖：
供氣量Q 負載電流
（%） （%） 額定供氣量
100% 額定電流
t(時間)
活塞式空壓機實際負荷系數為1，當顧客的用氣量小于活塞機的額定供氣量時，便造成了電功率的浪費。
②改造后
a.所有TG螺桿機采用微電腦聯控,當額定總排氣量與實際用氣量之差達到某一范圍時，空壓機系統自動停止或運行其中一臺機組，節省電能。
b.每臺TG螺桿機均設有以荷爾碧格公司產品為主體的氣量自動調節系統，供氣量在0——100%之間自動可調。空壓機根據用戶用氣量的大小，自動反饋壓力信號到比例調節系統，自動控制吸氣量。使空壓機的排氣量與用戶的用氣量基本一致，用戶用多少氣，空壓機供多少氣,避免能源的浪費。加上機組的加載、卸載自動轉換控制和長時期卸載自動停機控制，進一步減小了能源的浪費。
即：電機的輸出功率、供氣量、負載電流、供氣量，根據用戶的實際用氣量變化而變化。假設如下圖：
供氣量Q 負載電流
（%） （%）
100% 額定電流
85%
70%
55%
40% 供氣量、用氣量相等特線
25%
空載電流
0
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t（時間）
圖中：1、設t1-t6為用戶用氣量和空壓機排氣量使用時間范圍。
2、設用戶用氣量變化如圖。
在一年內，工廠的生產總有淡旺季之分；在一天內也會有用氣量的高峰時間與低谷時間的區別，用戶用氣量長期與機組額定供氣量相等的機會并不多。在加班時用氣量可能只需幾立方每分鐘。使用活塞機所造成的浪費可想而知。
在采用了微電腦聯控和氣量自動調節的TG螺桿機后，結合某某公司的實際情況，TG螺桿空壓機的實際負荷系數暫按0.7計算。
五、 綜合成本分析
1、 電能消耗費用
電能消耗費用屬理論分析，由于部分參數目前只是估算，未經嚴格試驗證實，所以實際數據有待實踐中驗證。
① 計算公式
F（元）=元/kWh×P×h×X1×X2×d,其中：
F（元）—每月電費
元/KWh—每度電單價，統一取0.7元
P ———空壓機電機功率（kW）
h ———每天工作時數，統一取12小時
X2———空壓機實際負荷系數，活塞機要取1，單螺桿機取0.7（請參看能耗分析說明）
d———每月工作天數,統一按25個工作日。
② 改造前全廠活塞機電耗費用
每月電耗費用:0.7元/KWh×2885kw×12×0.7×1×25=424095元
③ 改造后全廠TG螺桿機電耗費用
每月電耗費用:0.7元/KWh×2457.5kw×12×0.7×0.7×25=252877元
2、 修理維護費
① 活塞式空壓機
據統計某某公司全廠共有16臺活塞機組，大部分已超過了使用年限，故障頻高。每月的維修、零部件更換、冷卻水、潤滑油系統清洗更換、配電柜檢修等工料費等，平均按期每月每臺1000元，全廠16臺。修理維修費用，每月約為：16000元
② TG螺桿空壓機
按TG螺桿機使用要求
潤滑油使用周期：4000小時
油過濾器芯使用周期：3000小時
油細分芯和空濾器芯使用周期：4000小時
螺桿機頭保修三年，據調查大部分用戶在運轉10年后才開始拆檢機頭，主要更換密封件。
a.10m3/min排氣量螺桿機維護費用:
更換一次潤滑油約為2000元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為111元/臺。
更換一次油濾芯約為540元/臺，更換周期3000小時，約9個月，每月約為60元/臺
更換一次油細分芯和空濾器芯約為2178元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為121元/臺
b.20m3/min排氣量螺桿機維護費用:
更換一次潤滑油約為4400元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為244元/臺。
更換一次油濾芯約為691元/臺，更換周期3000小時，約9個月，每月約為76元/臺
更換一次油細分芯和空濾器芯約為3924元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為218元/臺
c.40m3/min排氣量螺桿機維護費用:
更換一次潤滑油約為5600元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為311元/臺。
更換一次油濾芯約為1382元/臺，更換周期3000小時，約9個月，每月約為153元/臺
更換一次油細分芯和空濾器芯約為6300元/臺，更換周期6000小時，約18個月，每月約為350元/臺
d.全廠共15臺機組,修理維護費用每月約為：9786元。
3、 工資性支出
① 活塞式空壓機
a.自動化程度低，需配專職操作人員，全廠四個空壓站，按二班制，每班配二名操作人員，全廠共計專職操作員16名
b.機組陳舊，故障頻繁，需配專職維修人員，全廠四個空壓站，每個空壓站平均二名維修人員，全廠共計空壓機維修人員8名。
c.每月的工資支出，按每人每月1300元工資（含各種補貼）
每月共計支出1300元/人×（16+8）人=31200元
② 改用TG系列螺桿機后
a.機組自動化程度高，操作簡便，能實現全天無人值守自動運行。按每個風站每個班配一名操作員，全廠共計操作人員8名。
b.機組工作穩定可靠，主機故障極小，我公司在全國各地均設有客戶服務點，全天24小時隨時響應用戶要求，每兩個月例行巡，廠內維修人員一般只需進行定期的換油、換濾芯等維護工作。因此需要維修人員較少，按每個空壓站配一名維修人員。全廠共計維修人員：4名
c.每月的工資支出為：1300元/人×（8+4）人=15600元
4、 年綜合成本對比
① 活塞式空壓機
年綜合成本=（月電耗費用+月維修費+月工支出）×12月=（424095元+16000元+31200元）×12=5655540元≈566萬
② OGD單螺桿機
年綜合成本=（月電耗費用+月維修費+月工支出）×12月=（252877元+9786元+15600元）×12=3339156元≈334萬
③ 使用TG螺桿機比活塞機，全廠每年節省費用為232萬元
六、例證分析
*以總排氣量最小的三空壓站改造對比分析
1、 改造方案對比
①現有活塞空壓機
總排氣量：30 m3/min 總電機功率：220kW(含水泵電機)
空壓機臺數：兩臺，其中排氣量20 m3/min一臺，排氣量10 m3/min一臺。
冷卻方式：水冷
②改造后TG螺桿機
利用原來的空壓房、儲氣罐和全部管道，只更換二臺空壓機。
總排氣量：30m3/min 總電機功率：172.5kw
|
型 號 |
TG55 |
TG110 |
|
電機功率KW |
55Kw |
110kW |
|
工作壓力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 | |
|
冷卻方式 |
風冷 | |
|
排氣出口溫度 |
環境溫度+8℃ | |
|
排氣含油量 |
1～3PPM | |
|
工作噪音dBA |
68dBA |
72dBA |
|
外形尺寸（長×寬×高） |
1750×1100×1570 |
2470×1820×1700 |
③ 改造后TG螺桿機節能措施
改用TG螺桿機后空壓站的總排氣量保持不變，總功率節省了47.5kw，同時配有氣量調節和機組聯控系統。
2、綜合成本對比
兩種空壓機電耗、維修費、工資、水費均按前述公式計 算。
①兩臺活塞式空壓機
月電費支出：0.7元/kwh×220kw×12×0.7×1×25=32340元
月維修費支出：1000元/臺×2臺=2000元
月工資支出：1300元/人×6人=7800元
月綜合成本為：42140
年綜合成本為：505680元
② 改造后兩臺TG螺桿機
月電費支出：0.7元/kwh×172.5kw×12×0.7×0.7×25=17750元
月維修費支出：292元/臺+538元/臺=830元
月工資支出：1300元/人×3人=3900元
月綜合成本為：22480元
年綜合成本為：269760元
③改造后TG螺桿機比活塞機每年節省費用為：235920元
④其它效益
改造后的TG螺桿機與原活塞空壓機相比，還具有排氣出口溫度低，含油含水少，工作噪聲小等優點，既環保又可以保證了用氣對象的產品質量。
3、 投資回收周期
① 一次性投資
A、TG螺桿機銷售價格
按規定統一銷售價格
OGD55單價為：120000元（含稅、含包裝，不含運費）
OGD110單價為：210000元（含稅、含包裝，不含運費）
B、兩臺TG螺桿機總銷售價格為：330000元
② 投資回收期（不含固資折舊）
投資回收=330000元（一次性投資）/235920元（年節省費用）≈1.40年
以總排氣量最大的四空壓站改造對比分析
1、改造方案對比
① 現有活塞空壓機
總排氣量：240 m3/min，總電機功率：1540kw(含水泵電機)
空氣機臺數：7臺，其中排氣量40 m3/min 5臺，排氣量20 m3/min 2臺。
冷卻方式：水冷
② 改造后TG螺桿機
利用原來的空壓房、儲氣罐和全部管道，只更換空壓機。建議七、八兩廠分開建站，螺桿機無須安裝基礎，利用分廠閑置略加改造即可。
總排氣量：240 m3/min，總電機功率：1320kw
空壓機臺數：6臺
單臺TG220主要技術參數如下：
電機功率kW：220kW
工作壓力MPa：0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa
工作流量m3/min：40.2m3/min、37.8m3/min、33.0m3/min
冷卻方式： 風冷
排氣出口溫度： 環境溫度+8℃
排氣含油量： 1～3PPM
③ 改造后TG螺桿機節能措施
改用TG螺桿機后空壓站的總排氣量保持不變，總功率節省了220kW，同時配有氣量調節和機組聯控系統。
2、綜合成本對比
兩種空壓機電耗、維修費、工資、水費均按前述公式計算。
① 7臺活塞式空壓機
月電費支出：0.7元/kwh×1540kw×12×0.7×1×25=226380元
月維修費支出：1000元/臺×7臺=7000元
月工資支出：1300元/人×6人=7800元
月綜合成本為：241180
年綜合成本為：2894160元
②改造后6臺TG螺桿機
月電費支出：0.7元/kwh×1320kw×12×0.7×0.7×25=135828元
月維修費支出：814元/臺×6臺=4884元
月工資支出：1300元/人×3人=3900元
月綜合成本為：144612元
年綜合成本為：1735344元
③改造后TG螺桿機比活塞機每年節省費用為：1158816元
3、投資回收周期
①一次性投資
A．TG螺桿機銷售價格
按規定統一銷售價格
TG220單價為：390000元（含稅、含包裝，不含運費）
B、 6臺TG螺桿機總銷售價格為：2340000元
②投資收回期（不含固資折舊）
收回周期=2340000元（一次性投資）/1158816元（年節省費用）≈2年
從工廠排氣量最小的三空壓站和排氣量最大的四空壓站兩個例證分析得出：兩個空壓站進行技術改造，TG螺桿機一次性投資，用節省的費用沖抵，投資收回周期為：
（330000+2340000）元/（235920+1158816）元≈1.9年
七、活塞機大修理分析
全廠16臺活塞式空壓機，均達到或超過大修理期限。
1、 大修理收費標準
根據目前的市場情況，某某公司活塞機組的大修理單價約為：
10 m3/min活塞機：35000元/臺
20 m3/min活塞機：45000元/臺
40 m3/min活塞機：60000元/臺
合計大修費：35000元/臺×2+45000元/臺×7+60000元/臺×7=805000元
2、 活塞機大修后使用年限：按規定為三年
3、 活塞機大修及其后使用費用評估
80.5萬(大修費用)+232萬×3年(三年多支出費用)=776.5萬
在活塞機大修及其后使用中,三年工廠共計要多支出776.5萬元費用
4、 使用TG螺桿機一次投資與活塞機一次大修理對比
①按例證中排氣量最小的三空壓站大修與改造分析。
活塞機大修理費：35000元/臺+45000元/臺=90000元
新購TG螺桿機一次性投資：按前述二臺共計為：330000元
使用TG螺桿機比活塞機節省費用：按前述為：235920元
投資差額回收周期
投資差額=螺桿機投資-大修活塞機費用=330000元-90000元=240000元
回收周期=240000元（投資差額）/235920元（年節省費用）=1.0年≈12月
三年中使用新置兩臺TG螺桿機與大修兩臺活塞機相比，前12個月全部收回投資差額，后24個月還減少了47萬元的費用支出。
②按例證中供氣量最大的四空壓站大修與改造分析
活塞機大修理費：60000元/臺×5+45000元/臺×2=390000元
新購TG螺桿機一次性投資：按前述6臺共計為：2340000元
使用TG螺桿機比活塞機年節省費用：按前述為：1158816元
投資差額回收周期
投資差額=螺桿機投資-大修活塞機費用=2340000元-390000元=1950000元
回收周期=1950000元（投資差額）/1158816元（年節省費用）=1.68年≈20月
三年中使用新置6臺TG螺桿機與大修7臺活塞機相比，前20個月全部收回投資差額，后16個月還減少了185萬元的費用支出。
八、結束語
根據目前空壓機市場的情況分析,由于螺桿式空壓機具有節能、工作穩定可靠、噪聲低、操作方便、氣體質量高等一系列優點，所以螺桿式空壓機逐步取代活塞式空壓機是市場發展的必然趨勢。通過對某某公司的綜合分析，結合實際工作中的經驗寫出了以上分析評估報告。其中部分數據有待試驗或實際應用中驗證。評估中有不妥之處，歡迎各級領導和同行指正。
此致！
深圳市永晟機電設備有限公司
二OO三年十二月
本文標簽：某某公司空壓站改造方案及效益評估
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