DQZHAN技術(shù)訊：淺析螺桿空壓機(jī)節(jié)能改造
通過對我公司現(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，我公司決定對目前使用的3臺空壓機(jī)通過變頻節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造，一次投入15萬元，達(dá)到三臺空壓機(jī)每年節(jié)電20萬元，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(表1)：90%，實際相差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%的電能白白浪費掉了。為節(jié)省能源，公司于2013.3對其進(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，雖然氣壓打滿后儲氣罐會卸載運(yùn)行，但卸載運(yùn)行時機(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。
一般情況下空壓機(jī)的實際用氣量會小于機(jī)組的額定產(chǎn)量，有的是因為購買時考慮的余量，有的是因為局部時間只用一部分的氣，有的是因為生產(chǎn)上淡旺季的問題等等，這樣的狀況會多供少用屬于“用不完”。因此空載損耗時的電就白白浪費了。
2.2高壓低用
“高壓低用”這也很浪費，就像“用不完”一樣。普通螺桿機(jī)始終8kg頻繁加卸載工作，實際也就只用了6kg，那么多出來的2kg頻繁爬升會讓機(jī)組多消耗14%(每爬升lkg多耗7%的電流)。按頻繁爬升時間累計是30%，這樣普通的空壓機(jī)會因30%的頻繁加載多浪費電。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)，通過壓力變送器(或遠(yuǎn)傳壓力表)將壓力信號轉(zhuǎn)換為4-20mA(或0-5V)直流信號，送入變頻器內(nèi)的PID調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定信號比較，其差值由調(diào)節(jié)器作PI運(yùn)算，輸出信號送給變頻器，隨時調(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)生變化將自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)用氣量減少，管道壓力增加時，調(diào)節(jié)過程是：變送器信號大于設(shè)定信號，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)控過程較快，短時間內(nèi)，變換器信號和壓力給定信號便處于動態(tài)平衡狀態(tài)，從而維持了變頻器輸出頻率穩(wěn)定，實現(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)計時，根據(jù)電機(jī)容量(250KW/380V)選用一臺富凌變頻器，采用PID調(diào)節(jié)母管定壓控制方式。該系統(tǒng)在設(shè)計時，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。通過外部控制電路，使空壓機(jī)起停操作步驟仍然如前，操作簡單，**可靠。在供氣管道上安裝壓力傳感器，通過壓力來控制變頻器的轉(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)單臺功率110KW,加載和卸載方式多為星角啟動，時間短啟動電流大，同時對設(shè)備沖擊較大，不光引起電源電壓波動，同時加劇設(shè)備磨損，降低使用壽命。空壓機(jī)的加卸載是空壓機(jī)運(yùn)行工況的一種重要性能，加載時間和卸載時間是空壓機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)。變頻改造后縮短了系統(tǒng)的加卸載時間，從而節(jié)約電能。
5.2變頻改造后可延長空壓機(jī)使用壽命
能夠使電機(jī)實現(xiàn)軟起軟停，減少啟動沖擊，延長設(shè)備使用年限，同時由于電機(jī)運(yùn)行頻率可變，實現(xiàn)了根據(jù)用氣量大小自動調(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，同時節(jié)約了電能。
6.結(jié)論
6.1實現(xiàn)空壓機(jī)的軟啟動，無峰值電流，啟動平穩(wěn);
6.2大幅度降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪聲;
6.3自動控制，簡便高效，可靠和自保護(hù)，無需專人看護(hù);
6.4運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長壓縮機(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臺空壓機(jī)，一次投入15萬元，節(jié)省電費20萬元/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。
