空压机变频节能
空压机变频节能
摘要：
空压机变频节能
关键字：空压机；变频；节能
一. 概述
我国风机、水泵、空气压缩机总量约４２００万台，装机容量约１．１亿千瓦。但这些大功率耗能系统实际运行效率仅为３０～４０％，其损耗电能占总发电量的３８％以上。这是由于许多风机、水泵、空气压缩机的拖动电机都是处于恒速运转状态，而生产中的风、水流量以及气压要求却处于变工况运行状态；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得比较大，系统匹配不合理，因而造成大量的能源浪费。
二. 空压机节能改造分析
1. 空压机工作原理介绍
空压机的工作原理是：由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽及阳转子齿被主电机驱动而旋转。
空压机运行的具体程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀则打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力时，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行。当系统压力下降至压力开关下限值，即回跳压力时，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
2. 原空压机系统工况的问题分析
a) 主电机虽然以星-角降压起动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
b) 主电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费最为严重。
c) 主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
d) 主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以对设备的维护量大。
3. 空压机节能改造的必要性
鉴于以上对空压机的原理说明以及目前的工况分析，我们认为对空压机的节能降噪改造是必要的，这样不仅能够节约大量的运行费用，降低生产成本，同时还可以降低空压机运行时产生的噪音，减少设备维护费用。
三. 变频节能改造应用优化分析
1. 节能改造设计要求
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统应满足以下要求：
Ø 电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.02Mpa。
Ø 系统应具有变频和工频两套控制回路。
Ø 系统具有开环和闭环两套控制回路。
Ø 一台变频器能控制两台空压机组，可用转换开关切换。
Ø 根据空压机的工控要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。
Ø 为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
Ø 在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
Ø 考虑到系统以后扩展问题，变频器满足将来工控扩展的要求。
Ø 系统设计了变频和工频两套主回路。
Ø 使用转换开关可使变频器任意控制两台空压机组中的一台。
Ø 在该变频器上端加装输入电抗器，有效的抑制了变频器对电网的干扰。
Ø 该变频器下端加装输出电抗器，保障了低频运行时电机温度噪音不超过允许范围。
2. 节能改造方案
由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。
反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，到达节能的目的。
3. 控制框图
四. 空压机变频改造的优点
1. 节约能源
变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状。节省电费约20%以上，约半年即可回收投入的资金。
2. 运行成本降低
传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。
3. 提高压力控制精度
变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
4. 延长压缩机的使用寿命
变频器从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
5. 低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。
五. 节能改造效益
变频器节能改造效果十分明显，经过我公司实验，空压机在改造前的空载电流在100A左右，而改造后空载电流只有12A左右。其综合节电率在40％以上。例如：一台75KW空压机，每天工作12小时，按电费0.6元 /度计算，那么在变频改造后每月将节省电费75*12*30*0.6*40%=6480元，每年节约将近80000元RMB。
六. 售后服务
1. 服务期限
提供一年免费保养、维修服务；
一年免费保养期满后，按本合同总工程费的10%作为当年设备维护保养服务费；我公司定期对该设备进行维护、保养；若需要进行维修或更换零部件，不再收取任何费用(最长时间不超过10年)。也可根据维护、保养实际发生金额作有偿服务。
2. 服务响应
系统故障时，接到通知后4小时响应，派人到现场维护。
3. 技术支持
建立并保存完整的系统文档，我公司在系统调试交接时，将提供完整的完工图纸，软、硬件文档，操作、维护手册，设备清单等，并帮助建立系统的运行、管理和维护文档，以便在发生故障时能及时提供资料，迅速找到并排除故障，将损失减至最小。
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