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          空壓機變頻改造方案
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                                       一般工頻壓縮機的能耗分析
           
          1.啟動能耗
          因馬達的功率大,相對的靜止慣性大,所以啟動時會浪費大量的電能,通常是采取降壓啟動(Y-△),原理是馬達需要啟動時,先將馬達按星型接入,這樣加在繞組上的電壓將降為220V,轉速只有正常轉速的1/3,當轉速接近穩定時再轉入三角形接法,這時馬達才可以在正常電壓下工作,完成了馬達的啟動過程。這個過程一般都在8~15秒,根據馬達功率和機組的設計不同而需要的時間也不同。即使是減壓啟動,啟動電流仍然是正常電流的4倍左右(不同的壓縮機也會稍有偏差),同時啟動時對主機也會產生劇烈的沖擊.而變頻壓縮機是軟啟動,除了減少啟動能耗以外,還可以做到平穩的啟動,對主機無任何沖擊.
          2.卸載能耗
          普通壓縮機的工作原理是:當機組在運行時,檢測到后端的壓力低于設定的壓力下限值時,將進行壓縮空氣;當機組檢測到后端的壓力達到和高于設定的壓力上限時,機組將不壓縮空氣,一般11KW以下的壓縮機將直接斷開電源,但是功率較大時,則不能這樣做,因為在正常生產情況下空壓機壓縮和不壓縮是一個頻繁交替的動作,如果馬達按照這個頻率啟動和停止,則無法正常使用,很可能只能用一個小時就會導致馬達燒毀。所以通常情況下采取的辦法是:當機組壓力達到設定值時,關閉進氣閥,只允許少量的空氣進入維持機內的循環壓力,同時打開卸壓閥,將多余內循環用的壓縮空氣排向大氣,這樣達到使壓縮機卸載的目的。這時消耗的電能約占額定功率的60%。而變頻壓縮機則可以將這部分能耗完全節省掉.
          3.高壓能耗
          一般的汽缸的工作壓力是3.5~5.5公斤,氣動馬達的工作壓力是5.5~6.2公斤.但是通常在壓縮機房,為了是壓縮機不會頻繁的加/卸載,則采用的辦法是:1、加大儲氣罐;2、加大壓縮機工作的壓力差(即壓力上限值減下限值). 一般螺桿式壓縮機較低工作壓力為5公斤,所以要想壓差為2.5公斤時,上限壓力須設定在7.5公斤.根據日本的專家研究表明,壓力每提高1公斤,消耗的電能將增加13%,所以日本現在有很一大部分企業將壓縮機的壓力設定為5.5公斤,以利于節能. 而變頻壓縮機則具有這個功能.
           
          •  具體的改造方案

               空壓機節能原理

          空氣壓縮機系統所包括設備有空氣壓縮機、干燥設備、過濾設備、輸送管線等主要組件設備。而其中更以空氣壓縮機為較大能源耗設備,因此在壓縮空氣系統的能源節約上,首先要求空氣壓縮機的有效運行。
          由于結構原理的原因,大部分空壓機為了穩定壓力,采用上下限壓力控制模式:上限壓力設定要比滿足工藝要求的壓力大;當輸出壓力大于上限值時,自動卸載半載運行,或關閉進氣閥門空載運行,甚至停機。這種控制模式主要能耗浪費表現在:
          a.系統存在工作壓力偏高區域段,產生無謂的附加能耗;
          b.系統存在半載運行或空轉狀態,在該狀態,電機工作效率很低,電能浪費嚴重;
          c.系統存在頻繁的啟動、停止,工頻啟動電流大,對電網沖擊大,電機軸承磨損大,設備維護量大,也會影響電機的使用壽命。同時這種上下限壓力的調節方式,使得管網壓力波動大,不穩定,精度低,不利于工廠生產工藝的要求。
            針對以上存在的問題,我們引進世界先進技術,采用高性能的矢量變頻恒壓控制技術,根據用戶壓縮空氣的需求量,準確匹配輸出電機功率,使輸出壓力不超調不過度,避免電能浪費;通過調壓調頻軟啟動,使的壓縮機啟動電流大幅度降低,避免壓縮機啟動時,啟動電流過大對設備造成的沖擊和損害;同時壓力穩定也可使用氣設備生產工藝得到保證,十分有利于企業產品質量的控制。
           2節能控制系統
          用由變頻控制的空壓機來調節總出氣流量,從而達到調節出口壓力恒定的目的。
          該系統節能系統主要由觸摸屏、PLC(CPU、模擬量輸入/輸出模塊、開關量輸
          入/輸出模塊),現場儀表、變頻器等設備組成,如圖1 所示。
          PLC 為整個系統的核心,負責采集現場儀表數據和對數據分析后給出模擬信
          號來控制變頻器,從而調節電機的轉速。用戶可根據生產的實際情況選擇手動調
          速和自動調速
           

           

            空壓機節能改造帶來的益處

          a.節能降耗
          使空壓機壓力上下限控制方式變為恒壓控制,使空壓機系統輸出與所需功率準確匹配,減少壓力偏高區域的無謂高能耗損失,避免卸載或空載運行時的低效率工作狀態,節電率可達25~50%。
          b.電網增容、提高有功功率
          將功率因數由0.7~0.8提高到0.96以上,大大減少了無功電流,降低了線路損耗,提高了電網質量和供電效率。對供電設備而言,相當于起到了增容的作用。
          c.軟起動、保護空壓機設備
          使用空壓機專用智能節電系統可實現電動機的軟起動,起動平滑無沖擊。這樣一方面可以減小起動時對電動機和電網的沖擊,既保護了電動機,延長了其使用壽命,對電網而言又可以算是增加了系統的裝機容量。
          另一方面,由于減輕了空壓機啟動和加載時的電流沖擊,從而延長了機械和模具的使用壽命,減輕了噪聲。優良的軟啟動允許空壓機頻繁啟停機,智能節電系統是讓空壓機用停機來代替原來的空載運轉狀態,這樣就大大降低了液壓油的溫度,延長了液壓油和設備的使用時間。
           d.保護功能完善、操作方便
          生產中不需要對節電設備進行調整,全程自動跟蹤控制,且有多種(過流、超載、過壓、欠壓等)保護功能,簡單、方便。
          e.降低噪聲
            改造后設備噪音降低約為10dB,設備動作更穩定,環境得到一定改善。
          f. 內置旁路/節能功能,保證連續生產
            旁路/節能轉換功能方便用戶在任何時候,進行節能和旁路運行狀態切換。
          g、柜內獨立分風道設計
          全封閉獨立風道設計,防塵、防氣、防腐蝕,適應惡劣環境。很大提升節能系統在機械、石材、冶金、礦山、紡織、化工、塑膠、造紙、印染、水泥、中纖板等惡劣環境行業長期可靠運行。

           系統節能方法及設備連接

          針對不同工況現場,我們可以量身定制,確保節能系統的較佳性價比。
          采取一拖一的控制方式、即:一套空壓機節能系統(內置一臺高性能矢量變頻器)控制一臺空壓機臺。在滿足現場的工藝要求前提下,更大程度的節能。
           
          1、在原有的基礎上進行驅動改造,主馬達采用外加強制冷卻方式冷卻, 即使在低頻時也能保障主電機的散熱;同時在電機尾部安裝有馬達溫度傳感器,當冷卻風量不足時,自動的調節壓縮機負載量直至報警停機,這樣可確保主馬達的運行;經過對主電機的冷卻方式改造后,變頻器頻率調節的范圍可以達到12-50Hz;
          2、采用“一拖一”的變頻節能控制方式,用一個變頻柜同時控制一臺空壓機。
          另外原本的馬達啟動方式由Y-△星三角啟動改為V/F變頻軟啟動,把平時啟動的巨大能耗降為較低,同時保留Y-△星三角啟動方式,可以自由切換;當變頻器有故障時,可以通過原空壓機控制器切換到Y-△星三角啟動,不影響生產;
           3、原有的壓力控制方式為ON/OFF方式,由進氣閥和卸壓閥連鎖進行全開或全閉的方式完成;我們將改造成為恒壓供氣方式,由變頻控制柜對系統管網的壓力進行數據采集,通過柜體內部的計算機進行運算處理,然后將結果送入變頻器進行及時的閉環調節,從而保證壓力恒定。系統的壓力誤差可控制在0.1bar之內;為方便用戶的觀察及操作,變頻控制柜上裝有簡體中文彩色觸摸屏面板,機器的運行狀況在面板上一目了然,排氣壓力也可在觸摸屏上直接設置,便于用戶操作,簡單方便;變頻柜可隨時升級,可以與DCS\FCS等通訊。
          1. 經過變頻改造后,空壓機會根據管網用氣的變化自動調節進氣量,系統需要多少,它就提供多少,使空壓機長期處于加載狀態,同時就將平時卸載狀態時消耗的大量電能節省掉。
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