空压机变频改造方案_武汉天地津华工业技术有限公司

空压机变频改造方案

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分类：解决方案
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一般工频压缩机的能耗分析

1．启动能耗
因马达的功率大，相对的静止惯性大，所以启动时会浪费大量的电能，通常是采取降压启动（Y-△），原理是马达需要启动时，先将马达按星型接入，这样加在绕组上的电压将降为220V，转速只有正常转速的1/3，当转速接近稳定时再转入三角形接法，这时马达才可以在正常电压下工作，完成了马达的启动过程。这个过程一般都在8～15秒，根据马达功率和机组的设计不同而需要的时间也不同。即使是减压启动，启动电流仍然是正常电流的4倍左右（不同的压缩机也会稍有偏差）,同时启动时对主机也会产生剧烈的冲击.而变频压缩机是软启动,除了减少启动能耗以外,还可以做到平稳的启动,对主机无任何冲击.
2．卸载能耗
普通压缩机的工作原理是：当机组在运行时，检测到后端的压力低于设定的压力下限值时，将进行压缩空气；当机组检测到后端的压力达到和高于设定的压力上限时，机组将不压缩空气，一般11KW以下的压缩机将直接断开电源，但是功率较大时，则不能这样做，因为在正常生产情况下空压机压缩和不压缩是一个频繁交替的动作，如果马达按照这个频率启动和停止，则无法正常使用，很可能只能用一个小时就会导致马达烧毁。所以通常情况下采取的办法是：当机组压力达到设定值时，关闭进气阀，只允许少量的空气进入维持机内的循环压力，同时打开卸压阀，将多余内循环用的压缩空气排向大气，这样达到使压缩机卸载的目的。这时消耗的电能约占额定功率的60%。而变频压缩机则可以将这部分能耗完全节省掉.
3．高压能耗
一般的汽缸的工作压力是3.5～5.5公斤,气动马达的工作压力是5.5～6.2公斤.但是通常在压缩机房,为了是压缩机不会频繁的加/卸载,则采用的办法是：1、加大储气罐；2、加大压缩机工作的压力差(即压力上限值减下限值). 一般螺杆式压缩机较低工作压力为5公斤,所以要想压差为2.5公斤时,上限压力须设定在7.5公斤.根据日本的专家研究表明,压力每提高1公斤,消耗的电能将增加13%,所以日本现在有很一大部分企业将压缩机的压力设定为5.5公斤,以利于节能. 而变频压缩机则具有这个功能.

具体的改造方案

空压机节能原理

空气压缩机系统所包括设备有空气压缩机、干燥设备、过滤设备、输送管线等主要组件设备。而其中更以空气压缩机为较大能源耗设备，因此在压缩空气系统的能源节约上，首先要求空气压缩机的有效运行。
由于结构原理的原因，大部分空压机为了稳定压力，采用上下限压力控制模式：上限压力设定要比满足工艺要求的压力大；当输出压力大于上限值时，自动卸载半载运行，或关闭进气阀门空载运行，甚至停机。这种控制模式主要能耗浪费表现在：
a.系统存在工作压力偏高区域段，产生无谓的附加能耗；
b.系统存在半载运行或空转状态，在该状态，电机工作效率很低，电能浪费严重；
c.系统存在频繁的启动、停止，工频启动电流大，对电网冲击大，电机轴承磨损大，设备维护量大，也会影响电机的使用寿命。同时这种上下限压力的调节方式，使得管网压力波动大，不稳定，精度低，不利于工厂生产工艺的要求。
针对以上存在的问题，我们引进世界先进技术，采用高性能的矢量变频恒压控制技术，根据用户压缩空气的需求量，准确匹配输出电机功率，使输出压力不超调不过度，避免电能浪费；通过调压调频软启动，使的压缩机启动电流大幅度降低，避免压缩机启动时，启动电流过大对设备造成的冲击和损害；同时压力稳定也可使用气设备生产工艺得到保证，十分有利于企业产品质量的控制。
2节能控制系统
用由变频控制的空压机来调节总出气流量，从而达到调节出口压力恒定的目的。
该系统节能系统主要由触摸屏、PLC(CPU、模拟量输入/输出模块、开关量输
入/输出模块)，现场仪表、变频器等设备组成，如图1 所示。
PLC 为整个系统的核心，负责采集现场仪表数据和对数据分析后给出模拟信
号来控制变频器，从而调节电机的转速。用户可根据生产的实际情况选择手动调
速和自动调速

空压机节能改造带来的益处

a．节能降耗
使空压机压力上下限控制方式变为恒压控制，使空压机系统输出与所需功率准确匹配，减少压力偏高区域的无谓高能耗损失，避免卸载或空载运行时的低效率工作状态，节电率可达25～50%。
b．电网增容、提高有功功率
将功率因数由0.7～0.8提高到0.96以上，大大减少了无功电流，降低了线路损耗，提高了电网质量和供电效率。对供电设备而言，相当于起到了增容的作用。
c．软起动、保护空压机设备
使用空压机专用智能节电系统可实现电动机的软起动，起动平滑无冲击。这样一方面可以减小起动时对电动机和电网的冲击，既保护了电动机，延长了其使用寿命，对电网而言又可以算是增加了系统的装机容量。
另一方面，由于减轻了空压机启动和加载时的电流冲击，从而延长了机械和模具的使用寿命，减轻了噪声。优良的软启动允许空压机频繁启停机，智能节电系统是让空压机用停机来代替原来的空载运转状态，这样就大大降低了液压油的温度，延长了液压油和设备的使用时间。
d．保护功能完善、操作方便
生产中不需要对节电设备进行调整，全程自动跟踪控制，且有多种（过流、超载、过压、欠压等）保护功能，简单、方便。
e.降低噪声
改造后设备噪音降低约为10dB，设备动作更稳定，环境得到一定改善。
f. 内置旁路/节能功能，保证连续生产
旁路/节能转换功能方便用户在任何时候，进行节能和旁路运行状态切换。
g、柜内独立分风道设计
全封闭独立风道设计，防尘、防气、防腐蚀，适应恶劣环境。很大提升节能系统在机械、石材、冶金、矿山、纺织、化工、塑胶、造纸、印染、水泥、中纤板等恶劣环境行业长期可靠运行。

系统节能方法及设备连接

针对不同工况现场，我们可以量身定制，确保节能系统的较佳性价比。
采取一拖一的控制方式、即：一套空压机节能系统（内置一台高性能矢量变频器）控制一台空压机台。在满足现场的工艺要求前提下，更大程度的节能。

1、在原有的基础上进行驱动改造，主马达采用外加强制冷却方式冷却, 即使在低频时也能保障主电机的散热；同时在电机尾部安装有马达温度传感器,当冷却风量不足时,自动的调节压缩机负载量直至报警停机,这样可确保主马达的运行；经过对主电机的冷却方式改造后，变频器频率调节的范围可以达到12-50Hz；
2、采用“一拖一”的变频节能控制方式，用一个变频柜同时控制一台空压机。
另外原本的马达启动方式由Y-△星三角启动改为V/F变频软启动，把平时启动的巨大能耗降为较低，同时保留Y-△星三角启动方式，可以自由切换；当变频器有故障时，可以通过原空压机控制器切换到Y-△星三角启动，不影响生产；
3、原有的压力控制方式为ON/OFF方式，由进气阀和卸压阀连锁进行全开或全闭的方式完成；我们将改造成为恒压供气方式，由变频控制柜对系统管网的压力进行数据采集，通过柜体内部的计算机进行运算处理，然后将结果送入变频器进行及时的闭环调节，从而保证压力恒定。系统的压力误差可控制在0.1bar之内；为方便用户的观察及操作，变频控制柜上装有简体中文彩色触摸屏面板，机器的运行状况在面板上一目了然，排气压力也可在触摸屏上直接设置，便于用户操作，简单方便；变频柜可随时升级,可以与DCS\FCS等通讯。