1汽轮机与电机拖动现状分析
电动机现在已是生产过程中不可缺少的旋转驱动设备，它以工作运行平稳、启停控制简单、技术含量低、维修成本价格相对低廉等优点覆盖了各行各业的生产环节；但大型电机（额定功率较大）在起动时对电网容量要求较高，很容易影响周围设备正常运行；其设备技术含量高、控制方式及调速方式复杂、维修成本及价格较高。
汽轮机目前已广泛应用于电力、化工、石油、冶金、建材、环保、纺织、造纸等工业领域，并因性能优越，节能效益好，结构简单得到了广泛好评。
2空气压缩机采用电机拖动的初设及投资分析
空气压缩机是制氧机设备中的关键设备，又称原料压缩机。由于40 000 m3/h制氧机所需220 000m 3/h的0. 45 M Pa 0. 5 M Pa的空气量，所以空气压缩机的旋转轴功率为18 500 kW.
首先在没有工厂设计之前，笔者认为应当与空压机生产厂家进行技术交流，空压机配套拖动设备如选用电机拖动，额定电压为10 kV，电机功率为19 800 kW；国内无法生产，只有采用进口ABB或西门子电机；电机的采购费用较高，交货周期为18个月。
2. 1空压机电机拖动设计及分析
同等工艺条件下空压机配套电机参数：电压为10 kV；功率为19 800 kW；电流为1 283 A；功率因数为0. 9.由于空压机直接起动时扭矩过大，起动电流是额定电流的6倍，母线的压降也很大（要求不能大于15% ），所以采用特殊的起动方式：
（ 1）采用变压器-电动机组起动。
如采用这种起动方式，则需新建一座3 25 MVA、35 /10 kV变电所为3台空压机电机供电。3台20 MW空压机电机采用变压器-电动机组供电方式。
根据35 kV母线*小短路容量S m in= 632 MVA计算可得出实际起动电流I q = 4 697. 446 A.
计算电机起动时间为：
电机起动时间= （ GD）2 N r2 / = 8. 000 1 470. 000 2 / = 21. 664计算得到35 kV母线压降为12%，但35 kV变电站占地面积较大，而且35 kV母线压降超过热轧机组变频器对电压波动的要求，将对其它在线机组变频器运行产生影响，会造成变频器跳停。
（ 2）采用热变电阻降压起动。
如采用这种起动方式，则需新建一座3 50 MVA、35 /10 kV制氧变电所为3 40 000 m 3 /h制氧机供电，3路35 kV供电电源引自钢东变。
根据35 kV母线*小短路容量S m in = 632 MVA计算出10 kV侧*小短路容量为S min = 299. 4 MVA.
根据计算出的10 kV母线*小短路容量，又因热变电阻降压起动可以将电流控制在2 4倍以内，满足起动要求；然而采用热变电阻降压起动，本身占地面积较大，液阻随温度变化剧烈，导致起动过程中电流、时间不好控制，不能恒定某一个值，相对危险性较大；对设备会产生不良的影响。
（ 3）采用高压变频器起动。
根据10 kV母线*小短路容量可知满足起动条件，起动平稳，对电网无冲击；但投资费用较高，国内无法生产，国外采购周期很长，会影响施工进度及投产日期。
投资分析。综合分析可知：保证上级变电站提前改扩建完成是制氧项目投产的前提，根据以上的计算分析，为避免影响系统内其他单位的供电，笔者建议采用高压变频起动方式，但结合项目的投产日期，因而以上都不能满足要求。
2. 2空压机的运行成本分析
（ 1） 3 40 000 m 3 /h制氧机组1台空压机年耗电量：
年平均运行功率： 19 800 kW 0. 9；平均电价： 0. 4元/kWh；年运行小时： 350天24小时= 8 400小时；年电费： 19 800 kW 0. 9 8 400小时0. 4元/ kWh= 59 875 200元。
（ 2）其中不含每次起动时的电费和日常维护保养费用。
3空气压缩机采用汽轮机拖动的初设及投资分析
锅炉所产生的初次蒸汽，温度高、压力大，可以很好地利用到汽轮机上，利用汽轮机拖动压缩机做功。
针对此种情况，其可取代电机来驱动空压机做功，以节省企业电能。根据以上空分配套压缩机所需的重要参数，可选4. 5 M Pa， 450 ， 19 800 kW的饱和蒸汽汽轮机，相当于替代19 800 kW的电动。利用汽轮机来拖动空压机这种形式，不但控制简单、成本低，并且运行能耗远远低于电动机运行所耗的电能，为企业连续地创造经济效益。
3. 1空压机汽轮机拖动设计及分析
按同等工艺条件下配套为4. 5 MPa， 450 ，19 800 kW的饱和蒸汽汽轮机。为了满足汽轮机所需要的70 t/h蒸汽量，综合考虑后，需新建2台220 t/h的锅炉，建设周期较短，可在制氧项目投产前完成。
新建的锅炉采用纯烧煤气的运行方式，煤气由炼铁高炉产出；这样不但有效地利用了能源，而且还环保，使成本大大降低；其次根据地区发展的综合考虑新建2台220 t/h的锅炉不但解决厂区、生活区供热问题，还可以取缔、拆除小锅炉以达到环保要求。
3. 2空压机的运行成本分析
（ 1） 3 40 000 m 3 /h制氧1台空压机年耗蒸汽量：平均蒸汽价格： 64元/T；每小时用量： 64元/T 70 = 4 480元/小时；年运行小时： 350天24小时= 8 400小时；年消耗费用： 70 8 400小时64元/T= 37 632 000元。
（ 2）不含日常维护保养费用。
4运行经济性、可靠性分析
蒸汽汽轮机的进汽压力一般为4. 5 M Pa， 450 ，功率19 800 kW，排气- 0. 09 M Pa，转速4 550 r/m in，在布置方式上，将汽轮机的油站布置在汽机本体的下部，在其上方直接安装汽机本体、调速器及水泵，占地面积小，安装使用方便。机组的调速系统采用电-液调节方式，并使用美国ICS TC3000控制系统，通过调节汽轮机导叶开度以达到调速目的。
电机拖动压缩机运行，由于压缩机转速较高，所以压缩机与电机之间必须安装变速箱连接才能满足实际运行需要；如所示，电机拖动负载起动时为了达到额定转速需要克服很大的负载转矩，而这样对电网造成的影响也很大。
而利用汽轮机取代电动机拖动负载，控制好汽轮机的高速调节阀可使转速缓慢的增加，直到额定转速，这样起动不但相对线性，转速逐渐上升，克服的力矩相对较小，而且运行平稳可靠。
5投资成本
本研究选用电机拖动和配套高压变频装置及变电站建设费用共计6 500万元（ 1台）；选用上述汽轮机拖动需一台蒸汽汽轮机和辅助设备及锅炉，共投资8 000万元左右。
6运行成本
若用电动机驱动，按一年满负荷运行8 400小时计算，每年需电费大约59 875 200元。而用上述蒸汽汽轮机机组驱动，消耗的蒸汽成本需费用37 632 000元左右，相对电机驱动，每年可节省成本为22 243 200元。
结合不同拖动方式的综合比较分析（如所示），虽然使用汽轮机拖动要比使用变频调速电动机的投资成本高，但运行成本远远低于后者；一年（运行8 400小时）为企业节约2 224. 32万元，投资汽轮机可很快收回成本。
7结语
在具备饱和蒸汽的条件下，都可以利用蒸汽汽轮机，作为动力源取代电机，避免直接排空或不合理的资源浪费。
随着化工炼油石油化工冶金轻工和纺织等工业的发展，以及节约能源的需要，工业汽轮机将得到更广泛的应用。随着石油化工等生产流程系统向大型高效方向发展，工业汽轮机的蒸汽参数和功率等级范围也将相应地提高。为了更好地节约能源，合理利用品位较低的余热，开发利用蒸汽或其它工质的小型工业汽轮机将会日益受到重视。
