前 言
節(jié)能與環(huán)保是當代關注的永恒主題�我國是現(xiàn)今世界最大的發(fā)展中國家�按人口平均計算也是能源最匱乏的國家之一。為此�節(jié)約能源可有效緩解國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展過程中所承受的能源需求增長和環(huán)境污染加劇的雙重壓力�采用一切先進的科技手段節(jié)約能源并為后代保護資源�創(chuàng)造一個讓我們?nèi)祟惞餐瑩碛械纳姝h(huán)境已迫不及待。
據(jù)我國能源研究所的一項研究報告指出�中國目前的電力缺口是 9.93%,到 2010 年將劇增到 16%。同時�隨著全球經(jīng)驗一體化進程的日益加劇�中國的企業(yè)也不斷地感受到國際競爭的壓力�如何加強成本控制也成為不得不面對的問題。在大多企業(yè)的 成本結(jié)構(gòu)中�電纜一向高居第三位�成為了企業(yè)未被控制的最大成本。
近幾年來國家為了貫徹國家節(jié)能法律法規(guī)�推行新的節(jié)能降耗目標�我公司待向貴公司推薦使用變頻器來實現(xiàn)節(jié)約電耗、縮減成本和保護生產(chǎn)設備�延長設備奉命�的目標。
75KW 空壓機節(jié)能說明
1、 概述
空壓機在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛地應用，在各種行業(yè)中，它擔負著為工廠所有氣動元件，包括各種氣動閥門，提供的職責。因此它運行的好壞直接影響工廠生產(chǎn)工藝?？諌簷C的各類有很多，但其供氣控制方式幾乎都采用加、卸載控制方式。例如臺灣復盛空壓機、德國螺霸螺桿式空壓機中和尚愛高壓活塞式空壓機都采用了這種控制方式。該供氣方式雖然原理簡單、操作方便，但存在耗電量高、進氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等問題。
隨著我國經(jīng)濟的飛快發(fā)展，國家起來越關注高效低耗的技術(shù)，而這種技術(shù)已受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調(diào)速技術(shù)、節(jié)省電能的同時也能改善空壓機性能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關心的一個話題。
根據(jù)測試我們發(fā)現(xiàn)具有很大的節(jié)電空間，空壓機供氣長期處于 0.8MPa，而一般壓力在 0.5MPa 就能滿足要求。
2、 傳統(tǒng)空壓機供氣系統(tǒng)電能浪費分析
傳統(tǒng)空壓機供氣系統(tǒng)的工作狀態(tài)主要有兩種，一種是加載狀態(tài)，另一種是空載狀態(tài)。
（1） 加載時的電能消耗
加載狀態(tài)是在壓力達到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升直到最大壓力值。在加壓過程中，一定要向外界釋放更多的熱量，從而導致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的氣體在進入氣動元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓，這一過程同樣是個耗能過程。
（2） 卸載時電能的消耗
空載狀態(tài)時，當壓力達到壓力最大值時，空壓機通過如下方法來降壓卸載，關閉進氣閥便電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，在作無用功。很明顯在加、卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節(jié)能空間。
傳統(tǒng)空壓機供氣系統(tǒng)的壓力控制是上下限控制，首先根據(jù)生產(chǎn)設備的最低壓力要求，設定空壓機輸出壓力的下限，也就是空壓機開始加載的壓力；再在最低壓力上加 1 帕左右，作為空壓機輸出壓力的上限，即開始卸載的壓力?？諌簷C的輸出工作壓力將在上下限之間波動?？諌簷C的功率消耗和輸出壓力成正比。輸出的壓力越高消耗的功率也越大，從輸出壓力的下限到上限的 1 帕壓差將多消耗總功率的 7~10%。
在傳統(tǒng)供氣空壓機系統(tǒng)中，如果有多臺空壓機同時運行，每臺空壓機的輸出壓力都將隨著管網(wǎng)的壓力波動而上下限之間，所以每臺機都多消耗 7~10%的額定功率。
傳統(tǒng)空壓機供氣系統(tǒng)中運行參數(shù)的設定不同也會造成空壓機用電量的不同，必須根據(jù)用氣工況進行設定，才能達到最經(jīng)濟的運行效果。
傳統(tǒng)空壓機供氣系統(tǒng)由于電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，浪費電能。經(jīng)常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。
3、 空壓機工作原理（以螺桿式舉例說明）
螺桿壓縮機的工作原理可分為進氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合相繼完成相同的工作循環(huán)。
（1） 進氣過程，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)到進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉(zhuǎn)子齒溝空間與進氣口的相通，因在排氣時齒溝的氣體被完全排出�排氣完成時，齒溝處于真空狀態(tài)，當轉(zhuǎn)到進氣口時，外界氣體即被吸入，沿軸向進入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當氣體充滿了整個齒溝時，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機殼進氣口，在齒溝的氣體即被封閉。
（2） 壓縮過程，陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖與機殼封閉，此時氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸變小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。
（3） 排氣過程，當轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機殼排氣口相通時，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼排氣口的齒溝空間為 0，即完成排氣過程，在此同時轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最大，進氣過程又再進行。
從上述工作原理可以看出，螺桿壓縮機是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機械。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機的一對轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達到。
4.1、 原供氣系統(tǒng)介紹
我們需要改造的供氣系統(tǒng)共有 1 臺空壓機對 1 個儲氣罐供氣，原空壓機供氣系統(tǒng)采用1臺空壓機工頻供電運行。下限壓力0.5MPa，上限壓力為 0.8MPa，一般工作情況為工作 55 秒后壓力達到上限0.8MPa 停機 60 秒后壓力下降到下限 0.5MPa，然后又重復啟動，如此循環(huán)工作。
存在問題是由于工作空壓機是用工頻供電運行，始終處于滿負荷運行，電機的頻繁起停，對電機損害特別大，容易加速電機的老化，另外長期大氣壓供給很容易造成氣管爆裂，同時也浪費了很大一部分電能，降低了設備使用壽命。根據(jù)觀察，空壓機上限設定壓力為 0.8MPa，下限為 0.5MPa 而我們實際滿足工作用氣壓力為0.6MPa，因而必須實行恒壓供氣，均衡空壓機工作運行，以達到節(jié)能目的。
4.2、 變頻恒壓供氣系統(tǒng)
針對空壓機系統(tǒng)供氣控制方式存在的諸多問題，我們對 1 臺空壓機采用 1 臺變頻器進行恒壓供氣控制。使用變頻節(jié)電裝置實現(xiàn)一拖一帶工頻旁路。我們把空壓機供氣系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力作為控制對象，用壓力變送器采集儲氣罐的壓力 P 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒o變頻器，讓變頻器進行 PID 運算比較，反饋信號回變頻器實現(xiàn)變頻自動控制電機的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實際壓力 P始終接近設定壓力值。通過變頻器、壓力變送器的有機結(jié)合，構(gòu)成供氣閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)空壓機的輸出壓力。使每臺空壓機的利用率均等�增加系統(tǒng)、管道壓力的穩(wěn)定性和可靠性，方便技術(shù)員控制和維護設備。
該恒壓供氣系統(tǒng)包括工頻與變頻選擇性切換，保留原有的控制和保護系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機電機從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻裝置來啟動，實現(xiàn)了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。
4.3、 系統(tǒng)節(jié)能改造后的節(jié)能效果
a、 空壓機屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，即轉(zhuǎn)矩在不同速度下相同，但所需功率也和速度成正比關系，所以當轉(zhuǎn)速降低時所需功率也隨之下降，從而達到節(jié)能的目的。
b、 變頻空壓機的壓力設定可以是一點，即可以將滿足生產(chǎn)設備要求的最低壓力作為設定壓力，變頻空壓機將根據(jù)管網(wǎng)壓力上下波動的趨勢，調(diào)節(jié)空壓機轉(zhuǎn)速的快慢，甚至消除了空壓機的卸載運行，節(jié)約了電能。
c、 由于變頻空壓機使得管網(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)中所有運行的空壓機都在一個滿足生產(chǎn)要求的較低的壓力下運行�減少了壓力向上波動造成的功率損失。
d、 由于壓縮機不能排除在滿負載狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動機的容量，故設定容量一般偏大。在實際運行中，輕載運行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速，可大大提高運行時的工作效率。因此�節(jié)能潛力很大。
e、 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，也不能減小電動機的運行功率，采用了變頻調(diào)速后，當需求量較小的情況下，可降低電動機的轉(zhuǎn)速，減小電動機的運行功率，從而進一步實現(xiàn)節(jié)能。
f、 單電動機拖動系統(tǒng)大多不能根據(jù)負載的輕重連續(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行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度、等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高壓縮機的工作性能。
5、 通用型變頻器節(jié)電器的特點
5.1、可以大量節(jié)約電能,
5.2、采用獨特的空間矢量(SVPWM)調(diào)制方式,
5.3、操作簡單,其有鍵盤鎖定功能,防止誤操作,
5.4、電動運行噪聲大大降低,
5.5、供氣壓力平穩(wěn),提高了壓力控制精度,
5.6、空壓機的加卸載次數(shù)大大減少,降低進氣閥運行部件的磨損,
5.7、具有過載、過壓、過流、欠壓、電源缺相等自動保護功能,
5.8、在保證潤滑的前提下,對機械方面也是大有益處,由于轉(zhuǎn)動速度大部分時間在低于原設計轉(zhuǎn)速的情況下運行,各轉(zhuǎn)動部件的磨損大降低,空壓機的使用壽命得以延長。
6、 節(jié)電改造投資回收期測算
6.1、據(jù)貴公司所提供資料入測試的顯示,
空壓機月平均電費約為 1萬多元
6.2、節(jié)電分析
安裝節(jié)電裝置后公司每月能節(jié)能電費，按平均節(jié)電率20%計算：
1萬元*25%=0.25 萬元
每年能節(jié)省電費：0.25 *12=3萬元
6.3 投入成本
90KW變頻器+空氣開關+柜體（1800*800*600）+附材+安裝調(diào)費，總共約3萬左右。
所以一年內(nèi)肯定能夠回收投資成本。
以上數(shù)據(jù)僅供參考
