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    空壓機(jī)變頻器節(jié)能改造方案
    發(fā)布者:科凱電氣  發(fā)布時間:2014-08-06 09:50:10  訪問次數(shù):677

     

    前 言

    節(jié)能與環(huán)保是當(dāng)代關(guān)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(jì)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(jìn)的科技手段節(jié)約能源并為后代保護(hù)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%, 2010 年將劇增到 16%。同時隨著全球經(jīng)驗一體化進(jìn)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(qiáng)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(biāo)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(hù)生產(chǎn)設(shè)備延長設(shè)備奉命的目標(biāo)。

    75KW 空壓機(jī)節(jié)能說明

    1、 概述

    空壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛地應(yīng)用在各種行業(yè)中它擔(dān)負(fù)著為工廠所有氣動元件包括各種氣動閥門提供的職責(zé)。因此它運行的好壞直接影響工廠生產(chǎn)工藝。空壓機(jī)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(fù)盛空壓機(jī)、德國螺霸螺桿式空壓機(jī)中和尚愛高壓活塞式空壓機(jī)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(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等問題。

    隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展國家起來越關(guān)注高效低耗的技術(shù)而這種技術(shù)已受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)、節(jié)省電能的同時也能改善空壓機(jī)性能、提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)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(jī)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(jī)供氣系統(tǒng)電能浪費分析

    傳統(tǒng)空壓機(jī)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(dá)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(dǎo)致電能損失。另一方面高于壓力最大值的氣體在進(jìn)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(dāng)壓力達(dá)到壓力最大值時空壓機(jī)通過如下方法來降壓卸載關(guān)閉進(jìn)氣閥便電機(jī)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(jī)電機(jī)存在很大的節(jié)能空間。

    傳統(tǒng)空壓機(jī)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(shè)備的最低壓力要求設(shè)定空壓機(jī)輸出壓力的下限也就是空壓機(jī)開始加載的壓力再在最低壓力上加 1 帕左右作為空壓機(jī)輸出壓力的上限即開始卸載的壓力。空壓機(jī)的輸出工作壓力將在上下限之間波動。空壓機(jī)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(jī)系統(tǒng)中如果有多臺空壓機(jī)同時運行每臺空壓機(jī)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(jī)都多消耗 7~10%的額定功率。

    傳統(tǒng)空壓機(jī)供氣系統(tǒng)中運行參數(shù)的設(shè)定不同也會造成空壓機(jī)用電量的不同必須根據(jù)用氣工況進(jìn)行設(shè)定才能達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運行效果。

    傳統(tǒng)空壓機(jī)供氣系統(tǒng)由于電機(jī)不允許頻繁啟動導(dǎo)致在用氣量少的時候電機(jī)仍然要空載運行浪費電能。經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)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(jī)工作原理(以螺桿式舉例說明)

    螺桿壓縮機(jī)的工作原理可分為進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣端壁開口時其空間最大此時轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)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(dāng)轉(zhuǎn)到進(jìn)氣口時外界氣體即被吸入沿軸向進(jìn)入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當(dāng)氣體充滿了整個齒溝時轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機(jī)殼進(jìn)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(jī)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(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)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(jī)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(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長度又達(dá)到最大進(jìn)氣過程又再進(jìn)行。

    從上述工作原理可以看出螺桿壓縮機(jī)是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運動的容積式氣體壓縮機(jī)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(jī)的一對轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達(dá)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(jī)對 1 個儲氣罐供氣原空壓機(jī)供氣系統(tǒng)采用1臺空壓機(jī)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(dá)到上限0.8MPa 停機(jī) 60 秒后壓力下降到下限 0.5MPa然后又重復(fù)啟動如此循環(huán)工作。

    存在問題是由于工作空壓機(jī)是用工頻供電運行始終處于滿負(fù)荷運行電機(jī)的頻繁起停對電機(jī)損害特別大容易加速電機(jī)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(shè)備使用壽命。根據(jù)觀察空壓機(jī)上限設(shè)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(jī)工作運行以達(dá)到節(jié)能目的。

    4.2、 變頻恒壓供氣系統(tǒng)

    針對空壓機(jī)系統(tǒng)供氣控制方式存在的諸多問題我們對 1 臺空壓機(jī)采用 1 臺變頻器進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速從而使實際壓力 P始終接近設(shè)定壓力值。通過變頻器、壓力變送器的有機(jī)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(jī)的輸出壓力。使每臺空壓機(jī)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(hù)設(shè)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(hù)系統(tǒng)另外采用該方案后空壓機(jī)電機(jī)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(jī)帶來的機(jī)械沖擊。

    4.3、 系統(tǒng)節(jié)能改造后的節(jié)能效果

    a、 空壓機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(guān)系所以當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時所需功率也隨之下降從而達(dá)到節(jié)能的目的。

    b、 變頻空壓機(jī)的壓力設(shè)定可以是一點即可以將滿足生產(chǎn)設(shè)備要求的最低壓力作為設(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)的卸載運行節(jié)約了電能。

    c、 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行減少了壓力向上波動造成的功率損失。

    d、 由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)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(jī)的容量故設(shè)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(jī)的運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)的運行功率從而進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能。

    f、 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)的穩(wěn)定從而大大提高壓縮機(jī)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(jī)的加卸載次數(shù)大大減少,降低進(jìn)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(hù)功能,

    5.8、在保證潤滑的前提下,對機(jī)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(shè)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(jī)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(jī)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(guān)+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

來源:科凱電氣
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