2010-03-22 08:36:57| 分类：
节能
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空压机节能空间分析
空压机一般有两种：一种为螺杆式，另一种为活塞式。螺杆式空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也随阳转子齿被主电机驱动而旋转，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。活塞式空压机的工作原理是活塞在气缸内作往复运行，周期性地改变缸内的容积，从而使气缸内气体容积发生变化，并与气缸内气阀作相应的开闭动作配合，通过吸气、压缩、排气等动
作，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。
首先，与采用变频调速的空压机相比，用传统的空压机载荷、卸荷运行方式如图1,从图中可以看出：在运行过程中载荷和卸荷有一定的比例。而实际空压机在卸荷状态下照样消耗电能，这部分电能没有充分利用，白白的浪费掉了。因此提高卸荷状态下的运行效率，或降低卸荷状态下的运行功率，都有很好的节能效果。
其次，空压机的驱动轴上所需要的轴功率，与排气压力、空压机转速有直接的关系，也就是说，在实际运行中，由于压缩空气的使用随时都在变化，空压机并不经常在额定工况下运行，而空压机排气压力的高低则直接影响到实际轴功率的大小。排气压力越高，所需轴功率也越大。试验证明满负载时，空压机的输入电流（功率）与排气压力的关系符合图2曲线与关系式。而传统方式的空压机运行时储气罐压力设置一般在需求压力之上。其实际运行功率也相应大于理论上的需求功率，从而造成供气成本高，能耗高。
再次，为满足用气量的随时变化要求，储气罐内气体必须保持一定的压力，目前大多数空压机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空压机排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，但实际上用气量是随时变化的，而且设计冗余量较大，所以空压机排气量都要大于用气量，如果空压机仍恒速运转，则储气罐内的气体越积越多，当罐内压力上升达到设定压力时，一般采用两种办法：一种是空压机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转，功率因数低，无功损耗大，但其用电量仍为满负载的30-60%，这部分电能被白白浪废掉。另外一种办法是停止空压机运行，这样似乎空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了，但是若无容积较大的储气罐，将会带来电动机的频繁启动，空压机的空载启动电流大约是额定电流的5-7倍，对电网及其它用电设备冲击较大，同时使空压机的使用寿命也会缩短。
另外，主电机工频运行不仅致使空压机运行时噪音很大，而且还有存在一些其他的缺点：供气压力偏低时，不能满足工艺要求，供气压力偏高时，电耗高，但为满足工艺要求势必要供气压力偏高，从而造成供气成本高，能耗高，采取人工开机关机（工频运行的空压机一般采用人工开关机），劳动强度大，控制不够及时，机组启动频繁，主电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，导致设备维护工作时对机械量的要求也大。
综上所述，传统方式运行的空压机有很多的节能空间。而通过我们公司的变频控制方式改造的空压机不仅可以在保证生产所需要的最低压力下运行，而且电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力—转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率，达到节能目的。即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大的功率，而不必做无用功，从而取得良好的节能效果。改造后带来的其他好处是：供气压力稳定，通过压力调节器，可使空压机保持在设定的压力值下工作，压力稳定可靠性高，而且压力可以无级设定，随时可调，电机实现软启动，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制，气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，阀座、弹簧等工作条件大大改善，避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。
空压机节能改造原理：
改造方案的控制原理
由变频器，压力变送器、电机、空压机组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
在大多数情况下，PID能够满足控制的要求。图4中的恒压供气系统中：空压机和压力检测单元由用户自备，变频器可根据空压机的功率确定。根据贵公司的实际情况，建议选用一台变频器，用点切换的方式就可满足要求。PID调节器可以采用PLC或通用控制器，当用PLC时，需要配有编程器。选用通用变频器时，PID调节器以及多机的逻辑切换需
要单独配置。
自动变频系统改造的具体实施方案：
控制系统的结构图
根据设备的控制要求，我们采取PLC+变频的控制结构
PLC ：完成开关量及压力点的数据采集，以及有关的逻辑和数量的运算，并将运算的结果输出给相应的继电器或
接触器，从而完成电机的优化组合及其他相关的动作。
变频器：主传动------软启动与压力调节功能。
空压机变频改造后的效益分析
1、节约能源
变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给气的压缩机工况是最经济的运行状态。
2、运行成本降低
传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的绝大部分。通过能源成本降低30%左右，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也随着降低，所以运行成本将大大降低。
3、提高压力控制精度
变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在较小的变化范围，有效地提高了工况的质量。
4、延长压缩机的使用寿命
变频器从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电 器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
5、低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。
综上所述，随着变频器应用普及时代的来临，我公司已将变频器的应用扩展到传统空压机改造的领域，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为空压机的制造业也提出了新的课题。预计在不远的将来，由于变频调速技术的介入，空压机将真正地进入经济运行时代。
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