螺桿空氣壓縮機(jī)變頻節(jié)能改造

一、 項(xiàng)目簡介

1、為什么要進(jìn)行螺桿空氣壓縮機(jī)變頻節(jié)能改造

螺桿空氣壓縮機(jī)通常電機(jī)功率較大，在工廠的用電中占有較大的比例，所有空壓機(jī)的節(jié)能降低工廠的能耗具有重要的意義。

眾所周知，我們很多企業(yè)及設(shè)計(jì)院在空壓機(jī)選型時(shí)，通常都會(huì)有很大的余量，少則20%，多的甚至50%及以上，同時(shí)工廠的用氣量通常也有較大的波動(dòng)，所以機(jī)器的卸載率會(huì)很高，而空壓機(jī)卸載時(shí)會(huì)有額定功率的40%左右的能耗，這個(gè)幾乎全是無用功，所以具有很大的節(jié)能空間。

傳統(tǒng)的工頻運(yùn)行空壓機(jī)其轉(zhuǎn)速始終保持在額定50Hz轉(zhuǎn)速，不具備根據(jù)耗氣量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變排氣量以達(dá)到節(jié)能的功能。

2、變頻改造的目標(biāo)

a、節(jié)能省電，降低運(yùn)行費(fèi)用；

b、恒壓供氣，使系統(tǒng)壓力始終保持穩(wěn)定；

C、降低噪音及延長零部件使用壽命。



二、 一般工頻壓縮機(jī)的能耗分析

1．啟動(dòng)能耗

因馬達(dá)的功率大，相對的靜止慣性大，所以啟動(dòng)時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量的電能，通常是采取降壓啟動(dòng)（Y-△），原理是馬達(dá)需要啟動(dòng)時(shí)，先將馬達(dá)按星型接入，這樣加在繞組上的電壓將降為220V，轉(zhuǎn)速只有正常轉(zhuǎn)速的1/3，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)再轉(zhuǎn)入三角形接法，這時(shí)馬達(dá)才真正在正常電壓下工作，完成了馬達(dá)的啟動(dòng)過程。這個(gè)過程一般都在8～15秒，根據(jù)馬達(dá)功率和機(jī)組的設(shè)計(jì)不同而需要的時(shí)間也不同。即使是減壓啟動(dòng)，啟動(dòng)電流仍然是正常電流的4倍左右（不同的壓縮機(jī)也會(huì)稍有偏差）,同時(shí)啟動(dòng)時(shí)對主機(jī)也會(huì)產(chǎn)生劇烈的沖擊.而變頻壓縮機(jī)是軟啟動(dòng),除了減少啟動(dòng)能耗以外,還可以做到平穩(wěn)的啟動(dòng),對主機(jī)無任何沖擊.

2．卸載能耗

普通壓縮機(jī)的工作原理是：當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，檢測到后端的壓力低于設(shè)定的壓力下限值時(shí)，將進(jìn)行壓縮空氣；當(dāng)機(jī)組檢測到后端的壓力達(dá)到和高于設(shè)定的壓力上限時(shí)，機(jī)組將不壓縮空氣，一般11KW以下的壓縮機(jī)將直接斷開電源，但是功率較大時(shí)，則不能這樣做，因?yàn)樵谡Ｉa(chǎn)情況下空壓機(jī)壓縮和不壓縮是一個(gè)頻繁交替的動(dòng)作，如果馬達(dá)按照這個(gè)頻率啟動(dòng)和停止，則無法正常使用，很可能只能用一個(gè)小時(shí)就會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)燒毀。所以通常情況下采取的辦法是：當(dāng)機(jī)組壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣閥，只允許少量的空氣進(jìn)入維持機(jī)內(nèi)的循環(huán)壓力，同時(shí)打開卸壓閥，將多余內(nèi)循環(huán)用的壓縮空氣排向大氣，這樣達(dá)到使壓縮機(jī)卸載的目的。這時(shí)消耗的電能約占額定功率的40%。而變頻壓縮機(jī)則可以將這部分能耗完全節(jié)省掉.

3．高壓能耗

一般的汽缸的工作壓力是3.5～5.5公斤,氣動(dòng)馬達(dá)的工作壓力是5.5～6.2公斤.但是通常在壓縮機(jī)房,為了是壓縮機(jī)不會(huì)頻繁的加/卸載,則采用的辦法是：1、加大儲(chǔ)氣罐；2、加大壓縮機(jī)工作的壓力差(即壓力上限值減下限值). 一般螺桿式壓縮機(jī)*低工作壓力為5公斤,所以要想壓差為2.5公斤時(shí),上限壓力必須設(shè)定在7.5公斤.根據(jù)日本的專家研究表明,壓力每提高1公斤,消耗的電能將增加13%,所以日本現(xiàn)在有很一大部分企業(yè)將壓縮機(jī)的壓力設(shè)定為5.5公斤,以利于節(jié)能. 而變頻壓縮機(jī)則具有這個(gè)功能.



三、 具體的改造方案

1、在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)改造，主馬達(dá)采用外加強(qiáng)制冷卻方式冷卻, 即使在低頻時(shí)也能保障主電機(jī)的散熱；同時(shí)在電機(jī)機(jī)身安裝有溫度傳感器，當(dāng)電機(jī)溫度過高時(shí),自動(dòng)的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)負(fù)載量直至報(bào)警停機(jī),這樣可確保主馬達(dá)的安全運(yùn)行；經(jīng)過對主電機(jī)的冷卻方式改造后，變頻器頻率調(diào)節(jié)的范圍可以達(dá)到15-50Hz；

2、可以采用“一拖二”的變頻節(jié)能控制方式，用一個(gè)變頻柜控制兩臺(tái)空壓機(jī)，讓其兩臺(tái)機(jī)分別都能切換成為變頻機(jī)，同時(shí)這兩臺(tái)機(jī)也可同時(shí)運(yùn)行，一臺(tái)變頻一臺(tái)工頻；

變頻柜的馬達(dá)啟動(dòng)方式采用變頻軟啟動(dòng)，把平時(shí)啟動(dòng)的巨大能耗降為極低，同時(shí)保留原有空壓機(jī)上的Y-△星三角啟動(dòng)方式，可以自由切換；

原有空壓機(jī)的所有控制元件均不作改動(dòng)，和未加變頻之前一模一樣，當(dāng)變頻器有故障時(shí)，可以通過切換，直接用空壓機(jī)原有的控制系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行，絕不影響生產(chǎn)；同時(shí)在采用變頻運(yùn)行時(shí)，除了在變頻柜上的觸摸屏上有排氣壓力、排氣溫度、三濾壓差報(bào)警等各種報(bào)警保護(hù)措施外，原有空壓機(jī)的顯示面板上也會(huì)像機(jī)器工頻運(yùn)行時(shí)一樣顯示壓力、溫度、及三濾壓差等各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，原有保護(hù)功能一應(yīng)俱全。

3、原有的壓力控制方式為ON/OFF方式，由進(jìn)氣閥和卸壓閥連鎖進(jìn)行全開或全閉的方式完成；我們將改造成為恒壓供氣方式，由變頻控制柜對系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過柜體內(nèi)部的計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，然后將結(jié)果送入變頻器進(jìn)行及時(shí)的閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而保證壓力恒定。系統(tǒng)的壓力誤差可控制在0.1bar之內(nèi)；為方便用戶的觀察及操作，變頻控制柜上裝有簡體中文彩色觸摸屏面板，機(jī)器的運(yùn)行狀況在面板上一目了然，排氣壓力也可在觸摸屏上直接設(shè)置，便于用戶操作，簡單方便；變頻柜可隨時(shí)升級(jí),可以與DCS\FCS等通訊。

4、經(jīng)過變頻改造后，空壓機(jī)會(huì)根據(jù)管網(wǎng)用氣的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，系統(tǒng)需要多少，它就提供多少，使空壓機(jī)長期處于加載狀態(tài)，同時(shí)就將平時(shí)卸載狀態(tài)時(shí)消耗的大量電能節(jié)省掉。



四、 改造后的節(jié)能預(yù)算分析



以一臺(tái)110KW工頻運(yùn)行的壓縮機(jī)為例，當(dāng)它一年運(yùn)行8000小時(shí)，其中卸載時(shí)間為3200小時(shí)（卸載率40％），卸載時(shí)的能耗占額定功率的40%左右，那么每一年因機(jī)器長期卸載而浪費(fèi)的電能是：

110KW×40％×3200=140800KW

如果將這臺(tái)壓縮機(jī)改造為變頻機(jī)后即可把這部分因機(jī)器長期卸載而浪費(fèi)的電能節(jié)約出來;按目前工業(yè)用電0.8元/KW的平均電價(jià)來計(jì)算，則一年可節(jié)約的電費(fèi)為：140800KW×0.8元/KW =112630元.

這還不包括電機(jī)由星－三角啟動(dòng)改為變頻軟啟動(dòng)后每次啟動(dòng)時(shí)節(jié)約的電能，以及系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為較低的恒定壓力時(shí)所產(chǎn)生的節(jié)能。

通過以上分析可見，這臺(tái)壓縮機(jī)經(jīng)過變頻改造后，不到1年的時(shí)間通過節(jié)省的電費(fèi)即可收回全部投資，而壓縮機(jī)的使用壽命為20年，具有很好的投資回報(bào)收益。



五、 質(zhì)量保證及售后服務(wù)



一、質(zhì)量保證

改造所用的各種電氣元件及材料本公司均提供一年的質(zhì)保期（自調(diào)試合格之日起）

二、售后服務(wù)

1、在質(zhì)保期間，我公司會(huì)安排技術(shù)人員提供定期的巡檢及電話回訪，把故障消除在萌芽狀態(tài)；

2、為客戶提供24小時(shí)全天候服務(wù)，服務(wù)，；

3、在接到客戶故障電話后，在4小時(shí)內(nèi)人員到達(dá)現(xiàn)場及時(shí)排除故障。

三、其他若有不詳，請隨時(shí)與我公司

武漢方舟機(jī)械設(shè)備有限公司

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