DQZHAN技術(shù)訊：淺析螺桿空壓機(jī)節(jié)能改造
通過(guò)對(duì)我公司現(xiàn)有空壓機(jī)加載、卸載情況進(jìn)行分析，比較空壓機(jī)理想加載率相差較大，理論上有較大的節(jié)能提升空間。為此，我公司決定對(duì)目前使用的3臺(tái)空壓機(jī)通過(guò)變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造，一次投入15萬(wàn)元，達(dá)到三臺(tái)空壓機(jī)每年節(jié)電20萬(wàn)元，改造后使用效果良好。
關(guān)鍵詞螺桿空壓機(jī);變頻;節(jié)能
1.前言
天材科技發(fā)展有限公司不銹鋼帶材車(chē)間2011年5月投產(chǎn)，現(xiàn)有的螺桿空壓機(jī)的規(guī)格是：功率為110KW、(一般情況)，按現(xiàn)在的加載率約為60%左右，共3臺(tái)機(jī)器，為兩用一備輪換使用。目前，公司距離空壓機(jī)理想加載率見(jiàn)(表1)：90%，實(shí)際相差40%，(公司目前部分班組一班制)，理論上節(jié)能空間較大。因此，大約40%的電能白白浪費(fèi)掉了。為節(jié)省能源，公司于2013.3對(duì)其進(jìn)行改造。
2.空壓機(jī)使用現(xiàn)狀及變頻改造的必要性
2.1空載損耗
生產(chǎn)上不管用氣多少，普通螺桿機(jī)從上班到下班一直如此，雖然氣壓打滿(mǎn)后儲(chǔ)氣罐會(huì)卸載運(yùn)行，但卸載運(yùn)行時(shí)機(jī)組仍有40-50%的空載損耗，如果采用變頻技術(shù)空壓機(jī)不存在卸載，也就不存在空載浪費(fèi)。
一般情況下空壓機(jī)的實(shí)際用氣量會(huì)小于機(jī)組的額定產(chǎn)量，有的是因?yàn)橘?gòu)買(mǎi)時(shí)考慮的余量，有的是因?yàn)榫植繒r(shí)間只用一部分的氣，有的是因?yàn)樯a(chǎn)上淡旺季的問(wèn)題等等，這樣的狀況會(huì)多供少用屬于“用不完”。因此空載損耗時(shí)的電就白白浪費(fèi)了。
2.2高壓低用
“高壓低用”這也很浪費(fèi)，就像“用不完”一樣。普通螺桿機(jī)始終8kg頻繁加卸載工作，實(shí)際也就只用了6kg，那么多出來(lái)的2kg頻繁爬升會(huì)讓機(jī)組多消耗14%(每爬升lkg多耗7%的電流)。按頻繁爬升時(shí)間累計(jì)是30%，這樣普通的空壓機(jī)會(huì)因30%的頻繁加載多浪費(fèi)電。同樣如果是變頻空壓機(jī)它始終保持6kg不變的供氣，那么也就不存在這2kg的爬升損耗了。
3變頻改造節(jié)能原理
將供氣管道壓力作為調(diào)控參數(shù)，通過(guò)壓力變送器(或遠(yuǎn)傳壓力表)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA(或0-5V)直流信號(hào)，送入變頻器內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定信號(hào)比較，其差值由調(diào)節(jié)器作PI運(yùn)算，輸出信號(hào)送給變頻器，隨時(shí)調(diào)整變頻器的輸出頻率，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。若管道壓力發(fā)生變化將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)用氣量減少，管道壓力增加時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程是：變送器信號(hào)大于設(shè)定信號(hào)，調(diào)節(jié)器輸出減少，變頻器輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，壓縮機(jī)風(fēng)量減小，使管道壓力減小。由于其調(diào)控過(guò)程較快，短時(shí)間內(nèi)，變換器信號(hào)和壓力給定信號(hào)便處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而維持了變頻器輸出頻率穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了恒壓供氣，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。
設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)電機(jī)容量(250KW/380V)選用一臺(tái)富凌變頻器，采用PID調(diào)節(jié)母管定壓控制方式。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，從**角度考慮，在保留原工頻系統(tǒng)情況下，增加變頻系統(tǒng)，做到了工頻變頻互鎖切換。通過(guò)外部控制電路，使空壓機(jī)起停操作步驟仍然如前，操作簡(jiǎn)單，**可靠。在供氣管道上安裝壓力傳感器，通過(guò)壓力來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速。
5.變頻改造后性能良好
5.1變頻改造后空壓機(jī)更節(jié)能
我司空壓機(jī)單臺(tái)功率110KW,加載和卸載方式多為星角啟動(dòng)，時(shí)間短啟動(dòng)電流大，同時(shí)對(duì)設(shè)備沖擊較大，不光引起電源電壓波動(dòng)，同時(shí)加劇設(shè)備磨損，降低使用壽命?？諌簷C(jī)的加卸載是空壓機(jī)運(yùn)行工況的一種重要性能，加載時(shí)間和卸載時(shí)間是空壓機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)。變頻改造后縮短了系統(tǒng)的加卸載時(shí)間，從而節(jié)約電能。
5.2變頻改造后可延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命
能夠使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起軟停，減少啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用年限，同時(shí)由于電機(jī)運(yùn)行頻率可變，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用氣量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了電機(jī)頻繁加載卸載，使系統(tǒng)壓力恒定，同時(shí)節(jié)約了電能。
6.結(jié)論
6.1實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的軟啟動(dòng)，無(wú)峰值電流，啟動(dòng)平穩(wěn);
6.2大幅度降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪聲;
6.3自動(dòng)控制，簡(jiǎn)便高效，可靠和自保護(hù)，無(wú)需專(zhuān)人看護(hù);
6.4運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長(zhǎng)壓縮機(jī)系統(tǒng)壽命，減少維護(hù)量;
6.5保證供氣壓力恒定，提高供氣質(zhì)量;
6.6大量節(jié)約電能。變頻改造3臺(tái)空壓機(jī)，一次投入15萬(wàn)元，節(jié)省電費(fèi)20萬(wàn)元/年，使空壓機(jī)的使用更加合理，能為企業(yè)發(fā)揮更大的作用。
6.7改造完成后空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)會(huì)在控制柜上顯示空壓機(jī)的參數(shù)。包括機(jī)器的加載率等數(shù)值一目了然。
