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某某公司空压站改造
方案及效益评估
深圳市永晟机电设备有限公司
二OO三年十二月
某某公司空压站改造方案及效益评估
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：15 kW
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：15 kW
3. 三空压站
总体：排气量30 m3/min 总电机功率220 kW 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：15 kW
4. 四空压站
总体：总排气量240 m3/min 总电机功率1540 kW 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：30 kW
总计：四个空压站
总排气量：440 m3/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40 m3/min，电机功率220 kw
选用TG110机组1台，单台排气量20 m3/min，电机功率110 kw
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100 m3/min不变，电机功率由645 kW 变为557.5kW，比原来节省了87.5 kW。
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20 m3/min，电机功率110 kW
选用TG55机组1台，单台排气量10 m3/min，电机功率55 kW
冷却水泵电机1台，电机功率共计：7.5kW
改造后总排气量保持70 m3/min不变，电机功率由480 kW 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20 m3/min，电机功率110 kW
选用TG55机组1台，单台排气量10 m3/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30 m3/min不变，电机功率由220 kW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40 m3/min，电机功率220 kW
冷却水泵电机2台，电机功率共计：15kW
改造后总排气量保持240 m3/min不变，电机功率由1540 kW 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
② OGD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：30 m3/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：
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型 号 |
TG55 |
TG110 |
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电机功率KW |
55Kw |
110kW |
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工作压力MPa
工作流量m3/min |
0.7MPa、10.3m3/min |
0.7MPa、21.0m3/min |
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0.8MPa、9.6m3/min |
0.8MPa、19.8m3/min |
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1.0MPa、8.6m3/min |
1.0MPa、17.1m3/min |
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冷却方式 |
风冷 |
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排气出口温度 |
环境温度+8℃ |
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排气含油量 |
1～3PPM |
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工作噪音dBA |
68dBA |
72dBA |
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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：240 m3/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/min 5台，排气量20 m3/min 2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：240 m3/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
20 m3/min活塞机：45000元/台
40 m3/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、 活塞机大修及其后使用费用评估
80.5万(大修费用)+232万×3年(三年多支出费用)=776.5万
在活塞机大修及其后使用中,三年工厂共计要多支出776.5万元费用
4、 使用TG螺杆机一次投资与活塞机一次大修理对比
①按例证中排气量最小的三空压站大修与改造分析。
活塞机大修理费：35000元/台+45000元/台=90000元
新购TG螺杆机一次性投资：按前述二台共计为：330000元
使用TG螺杆机比活塞机节省费用：按前述为：235920元
投资差额回收周期
投资差额=螺杆机投资-大修活塞机费用=330000元-90000元=240000元
回收周期=240000元（投资差额）/235920元（年节省费用）=1.0年≈12月
三年中使用新置两台TG螺杆机与大修两台活塞机相比，前12个月全部收回投资差额，后24个月还减少了47万元的费用支出。
②按例证中供气量最大的四空压站大修与改造分析
活塞机大修理费：60000元/台×5+45000元/台×2=390000元
新购TG螺杆机一次性投资：按前述6台共计为：2340000元
使用TG螺杆机比活塞机年节省费用：按前述为：1158816元
投资差额回收周期
投资差额=螺杆机投资-大修活塞机费用=2340000元-390000元=1950000元
回收周期=1950000元（投资差额）/1158816元（年节省费用）=1.68年≈20月
三年中使用新置6台TG螺杆机与大修7台活塞机相比，前20个月全部收回投资差额，后16个月还减少了185万元的费用支出。
八、结束语
根据目前空压机市场的情况分析,由于螺杆式空压机具有节能、工作稳定可靠、噪声低、操作方便、气体质量高等一系列优点，所以螺杆式空压机逐步取代活塞式空压机是市场发展的必然趋势。通过对某某公司的综合分析，结合实际工作中的经验写出了以上分析评估报告。其中部分数据有待试验或实际应用中验证。评估中有不妥之处，欢迎各级领导和同行指正。
此致！
深圳市永晟机电设备有限公司
二OO三年十二月
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