空壓機(jī)變頻改造，從空壓機(jī)節(jié)能的理論走向?qū)嶋H
發(fā)布時(shí)間: 2017-12-04 13:50:55 瀏覽量:
空壓機(jī)變頻改造，從空壓機(jī)節(jié)能的理論走向?qū)嶋H
一、概述
螺桿空壓機(jī)在冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，是許多工藝流程的核心設(shè)備，其裝機(jī)容量一般取決于生產(chǎn)所需的最大氣量并另外增加10%～20%的余量。由于生產(chǎn)中用氣量的不均衡，當(dāng)氣體壓力達(dá)到一定值時(shí)，空壓機(jī)一般采用卸荷空載運(yùn)行或者停止空氣壓縮機(jī)這兩種方式。其中卸荷空載運(yùn)行時(shí)的用電量為滿負(fù)載的30%～60%，這部分電能被白白的浪費(fèi)掉，而停止空氣壓縮機(jī)運(yùn)行會(huì)帶來電動(dòng)機(jī)的頻繁啟停，對(duì)電網(wǎng)及其它設(shè)備的沖擊較大，同時(shí)空氣壓縮機(jī)的壽命也會(huì)縮短。調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，全國各類電動(dòng)機(jī)耗電量約占全國發(fā)電量的70%，其中80%為異步電動(dòng)機(jī)，而且大多數(shù)電動(dòng)機(jī)長時(shí)間處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，特別是風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的電機(jī)。若在此類負(fù)載上使用變頻調(diào)速裝置，其耗電量將大幅降低。以空壓機(jī)為例，其負(fù)載特性屬恒轉(zhuǎn)矩，其節(jié)電率N%=Δn↓%，即節(jié)電率等于轉(zhuǎn)速下降的百分?jǐn)?shù)（一般在20%左右，轉(zhuǎn)速也不能過低，過低會(huì)加速機(jī)械的磨損）。因此，如何設(shè)計(jì)出節(jié)能、穩(wěn)定和自動(dòng)化程度高的控制方案，是空壓機(jī)使用及制造企業(yè)所面臨的首要問題。隨著近幾年來國家對(duì)節(jié)能設(shè)備的大力支持，同時(shí)企業(yè)對(duì)節(jié)能降耗、降低成本的需求日益迫切，加上近幾年電力電子技術(shù)的發(fā)展，空壓機(jī)變頻改造技術(shù)被逐步引入空壓機(jī)領(lǐng)域，并且得到了迅速發(fā)展。
目前，有很多空壓機(jī)設(shè)備制造廠家都在生產(chǎn)變頻驅(qū)動(dòng)式的空壓機(jī)。傳統(tǒng)的空壓機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般由變頻器、控制器、操作面板、變壓器、空開、接觸器、端子、銅排等構(gòu)成，由于元器件繁雜，且需要人工配線，故在安裝及維護(hù)時(shí)普遍存在著以下弊端：控制回路接線復(fù)雜，安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，出現(xiàn)故障也不方便查找原因，而且控制柜的整體美觀性不足。
德蒙壓縮機(jī)械專注為全球特種工況環(huán)境的大型空壓機(jī)用戶提供性能杰出，專業(yè)可靠，量身定制的空壓機(jī)節(jié)能變頻改造解決方案、離心式空壓機(jī)維修解決方案、空壓機(jī)節(jié)能潤滑解決方案和工業(yè)環(huán)保節(jié)能清洗解決方案，成為全球機(jī)械設(shè)備商優(yōu)選的大型空壓機(jī)節(jié)能改造和節(jié)能潤滑的空壓機(jī)整體解決方案供應(yīng)商，動(dòng)力的空壓機(jī)節(jié)能降耗產(chǎn)品在各類工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。
通過工程師大量的實(shí)際測試以及合作客戶案例應(yīng)用發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)變頻改造方案具有：運(yùn)行壓力穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)沖擊小、運(yùn)行安全，在一定范圍內(nèi)節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
二、動(dòng)力空壓機(jī)變頻改造原理：
變頻空壓機(jī)工作流程
由變頻器，壓力變送器、電機(jī)、螺旋轉(zhuǎn)子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)行恒壓控制。 反饋壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行比較運(yùn)算，實(shí)時(shí)控制變頻器的輸出步，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)
速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力上。
三、空壓機(jī)變頻改造案例：
最近去某客戶空壓機(jī)站進(jìn)行交流和拜訪后，發(fā)現(xiàn)該客戶空壓機(jī)啟動(dòng)比較頻繁，工作效率比較低，從而增加了運(yùn)行成本，增加了空壓機(jī)的能源消耗，降低了空壓機(jī)的使用壽命。因此對(duì)于該用戶的空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造是一個(gè)迫在眉睫的工作。針對(duì)該廠空壓機(jī)的運(yùn)行狀況動(dòng)力工程師專門設(shè)計(jì)了一套空壓機(jī)變頻改造方案，具體項(xiàng)目背景，實(shí)施措施及經(jīng)濟(jì)效益詳見如下：
1.1螺桿式空壓機(jī)空載率：在設(shè)定的氣壓范圍內(nèi)工作，在低于設(shè)定壓力時(shí)負(fù)載運(yùn)行，高于設(shè)定壓力時(shí)空載運(yùn)行，從上表可知空壓機(jī)有40%的時(shí)間是處于空載狀態(tài)，這樣既浪費(fèi)能源又降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)?，F(xiàn)狀A(yù)棟螺桿式空壓機(jī)總運(yùn)行時(shí)間為11340小時(shí)、負(fù)載運(yùn)行時(shí)間為6416小時(shí)，因此實(shí)際空載率應(yīng)為：
空載率=(11340-6416)÷11340 =0.434
1.2 年空載損耗W (年總運(yùn)行時(shí)間取 8000小時(shí))
Ue—電源電壓,取380V;
W= √3×Ue×I0×COSφχηΧ年總運(yùn)行時(shí)間×空載率 η——電機(jī)效率,取0.872;
=1.732×380×10×0.88÷0.872×8000×0.434 I0—空載電流，取10A;
=23061KWh COSφ—功率因數(shù),取0.88;
1.3 年空載損耗費(fèi)用F
F=W×0.63 =23061×0.63 =14528元
通過以上計(jì)算可見空載損耗費(fèi)用是比較多的,對(duì)此，動(dòng)力工程師從節(jié)約空載損耗著眼分析螺桿式空壓機(jī)工作原理，就降低空載功率提出如下改造方案。
四、空壓機(jī)變頻改造方案及節(jié)能效益
空壓機(jī)變頻改造理論
4.1年節(jié)約空載損耗W1
W1=(P50- P30)×年總運(yùn)行時(shí)間×空載率
= 50.31×8000×0.434
=184360KWh
4.2年節(jié)約空載損耗費(fèi)用F1
F1= W1×0.63
=184360×0.63
=116150元
五、變頻改造后節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益
變頻改造后：該客戶一號(hào)空壓站設(shè)備卸載電流65A，直接節(jié)電約30 %；二號(hào)空壓站設(shè)備卸載電流70A，直接節(jié)電約40 %。同時(shí)降低了無功損耗與維護(hù)費(fèi)用；減少了機(jī)械磨損；提高了功率因數(shù)和設(shè)備整體使用壽命，由此產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益不另行計(jì)算。
