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淺談：變頻空壓機(jī)與空壓機(jī)節(jié)能改造
作者:德耐爾空壓機(jī)??來源:德耐爾官網(wǎng)|m.4448-xvdz.cn??時間:2017-10-20 17:10??點(diǎn)擊:次
變頻式空壓機(jī)是用壓力感測器即時感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)際氣壓和用氣量。通過電器控制和變頻控制的精確配合，在不改變空壓機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩(即拖動負(fù)載的能力)的前提下來即時控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速(即輸出功率)，經(jīng)由改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，來響應(yīng)系統(tǒng)壓力的變化，并保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力(設(shè)定值)，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)壓空氣的按需輸出。當(dāng)系統(tǒng)消耗風(fēng)量降低時，此時壓縮機(jī)提供的壓縮空氣大于系統(tǒng)消耗量，變頻式壓縮機(jī)會降低轉(zhuǎn)速，同時減少輸出壓縮空氣風(fēng)量;反之則提高馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)速增加壓縮空氣風(fēng)量，以保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力值。它和風(fēng)機(jī)電機(jī)水泵節(jié)電一樣，根據(jù)負(fù)載變化，控制輸入的電壓頻率，跟變頻器原理相同。
1、變頻空壓機(jī)的壓力設(shè)定可以是一點(diǎn)，即可以將滿足生產(chǎn)設(shè)備要求的更低壓力作為設(shè)定壓力，變頻空壓機(jī)將根據(jù)管網(wǎng)壓力上下波動的趨勢，調(diào)節(jié)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，甚至消除了空壓機(jī)的卸載運(yùn)行，節(jié)約了電能。
2、由于變頻空壓機(jī)使得管網(wǎng)上下壓力穩(wěn)定，可以降低甚至消除壓力的波動，從而使系統(tǒng)中所有運(yùn)行的空壓機(jī)都在一個滿足生產(chǎn)要求的較低的壓力下運(yùn)行，減少了壓力向上波動造成的功率損失。
3、由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長時間運(yùn)行的可能性，所以，只能按更大需求來決定電動機(jī)的容量，故設(shè)計容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時間所占的比例是非常高的。故采用變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時的工作效率。因此，節(jié)能潛力很大。
4、有些調(diào)節(jié)方式(如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等)，即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
5、單電動機(jī)拖動系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度等參數(shù)的溫度，從而大大提高空壓機(jī)的工作性能。
空壓機(jī)節(jié)能
一般廠家在設(shè)計空壓機(jī)的裝機(jī)容量時，都是按照廠里的更大生產(chǎn)工況來考慮的，而普通情況下，由于各種原因，只能用到產(chǎn)能的60%-80%。這個因素是節(jié)能空壓機(jī)之一;
空壓機(jī)的加卸載是空壓機(jī)運(yùn)行工況的一個重要性能，加載時間和卸載時間是空壓機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)，加載過程是負(fù)載需求較大情況，此時監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄，卸載過程是負(fù)載需求較小的情況，此時監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄。從數(shù)據(jù)比較可以看出，加卸載有著不同的電能量消耗，而加卸載是由于出口供氣壓力波動產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速取消加卸載過程，達(dá)到恒壓供氣的目的，如果一臺空壓機(jī)的加載率達(dá)到或者超過了80%，那么它的節(jié)能空間是很小的，沒有改進(jìn)的必要，這個因素也是節(jié)能改造空間之一。
空壓機(jī)的加卸載是空壓機(jī)運(yùn)行工況的一個重要性能，加載時間和卸載時間是空壓機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)，加載過程是負(fù)載需求較大情況，此時監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄，卸載過程是負(fù)載需求較小的情況，此時監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)并記錄。從數(shù)據(jù)比較可以看出，加卸載有著不同的電能量消耗，而加卸載是由于出口供氣壓力波動產(chǎn)生的，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速取消加卸載過程，達(dá)到恒壓供氣的目的，如果一臺空壓機(jī)的加載率達(dá)到或者超過了80%，那么它的節(jié)能空間是很小的，沒有改進(jìn)的必要，這個因素也是節(jié)能改造空間之一。
一 變頻節(jié)能技術(shù)改造的關(guān)鍵點(diǎn)
Ø 變頻器的性能正弦變頻器經(jīng)過長達(dá)數(shù)年的變頻技術(shù)研究和變頻結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)，在變頻矢量技術(shù)方面已經(jīng)取得成功并在多個領(lǐng)域得到良好的應(yīng)用效果，如今的正弦變頻器已擁有四個系列多種領(lǐng)域?qū)Ｓ卯a(chǎn)品，由于空壓機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，所以我們選用性能和性價比都很優(yōu)良的G系列產(chǎn)品。
Ø 整體設(shè)計的控制變頻技術(shù)改造整體控制要考慮到設(shè)備運(yùn)用的安全，保留原來的工頻電氣回路，實(shí)現(xiàn)工變頻無憂切換。同時在保護(hù)回路上考慮各種工況下的可靠性。
Ø 設(shè)備油路系統(tǒng)和冷卻循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備油路系統(tǒng)和冷卻循環(huán)系統(tǒng)的改進(jìn)是空壓機(jī)變頻改造成功的要點(diǎn)，根據(jù)不同的設(shè)備狀況和ATLAS COPCO系列油路系統(tǒng)情況做必要的硬件改進(jìn)，保證在低速運(yùn)行狀態(tài)設(shè)備的運(yùn)行長期穩(wěn)定。
變頻節(jié)能改造應(yīng)用優(yōu)化分析節(jié)能改造設(shè)計要求根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求。
二 空壓機(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
1.電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不能超過±0.2bar。
2.系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路。
3.根據(jù)空壓機(jī)的工控要求，系統(tǒng)應(yīng)保障電動機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。
4.為了防止非正弦波干擾空壓機(jī)控制器，變頻器輸出端應(yīng)有抑制電磁干擾的有效措施。
5.在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時，保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍。
6.考慮到系統(tǒng)以后擴(kuò)展問題，變頻器滿足將來工控擴(kuò)展的要求。
7.在該變頻器上端加裝輸入電抗器，有效的抑制了變頻器對電網(wǎng)的干擾。
三 空壓機(jī)變頻節(jié)能改造的優(yōu)點(diǎn)
1. 節(jié)能變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是更有實(shí)際意義的。根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機(jī)工控是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況。節(jié)省電費(fèi)約20%以上，約半年即可回收投入的資金。
2. 運(yùn)行成本降低。傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。
3. 提高壓力控制精度，變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在±0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。
4. 延長壓縮機(jī)的使用壽命。變頻器從0Hz起動壓縮機(jī)，它的起動加速時間可以調(diào)整，從而減少起動時對壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長。
5. 降低了空壓機(jī)的噪音。根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時的噪音?，F(xiàn)場測定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。
6. 此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到更低程度。