由于空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與空壓機(jī)的實際消耗功率成一次方關(guān)系，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速將同比減少實際消耗功率，變頻控制后空氣壓縮機(jī)是采用壓力傳感器即時感應(yīng)系統(tǒng)中實際使用壓力和用氣量，通過電氣控制和變頻器的精確配合，在不改變空壓機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩（即拖動負(fù)載的能力）的前提下來即時改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速（即輸出功率），從而反應(yīng)系統(tǒng)壓力的變化，以實現(xiàn)高品質(zhì)壓縮空氣的按需輸出。當(dāng)系統(tǒng)消耗風(fēng)量降低時，此時空壓機(jī)提供的壓縮空氣量大于系統(tǒng)消耗量

一、節(jié)能原理

       由于空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與空壓機(jī)的實際消耗功率成一次方關(guān)系，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速將同比減少實際消耗功率，變頻控制后空氣壓縮機(jī)是采用壓力傳感器即時感應(yīng)系統(tǒng)中實際使用壓力和用氣量，通過電氣控制和變頻器的精確配合，在不改變空壓機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩（即拖動負(fù)載的能力）的前提下來即時改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速（即輸出功率），從而反應(yīng)系統(tǒng)壓力的變化，以實現(xiàn)高品質(zhì)壓縮空氣的按需輸出。當(dāng)系統(tǒng)消耗風(fēng)量降低時，此時空壓機(jī)提供的壓縮空氣量大于系統(tǒng)消耗量，變頻式空壓機(jī)減低轉(zhuǎn)速,同時減少輸出壓縮空氣風(fēng)量； 反之則提高電機(jī)轉(zhuǎn)速增加壓縮空氣風(fēng)量，以保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力值。
空壓機(jī)“大馬拉小車”的現(xiàn)象十分普遍，它有兩個原因造成： 

    其一，在選型階段，工程人員所選的空壓機(jī)往往均高于現(xiàn)場的zui大需求。
    其二，空壓機(jī)應(yīng)用的負(fù)荷如曲線本來就是變化的，而選擇的空壓機(jī)大小必須能滿足zui大負(fù)荷，實際上zui大負(fù)荷只是間斷出現(xiàn)，而其它時間負(fù)荷要小的多。
 

二、產(chǎn)品特點

◆ 省電：20%-50%。 
◆ 壓力精確度±0.1Bar。 
◆ 提高馬達(dá)功率因素。 
◆ 降低啟動電流，減少對電網(wǎng)沖擊。 
◆ 降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，提供良好工作環(huán)境。 
◆ 降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力,延長空壓機(jī)使用壽命。 
◆ 降低故障率，減少維修成本。 
◆ 提供穩(wěn)定之排氣壓力，有利于提高產(chǎn)品的合格率。 
◆ 變頻和工頻可任意切換（不改變空壓機(jī)原有操作模式）
 

三、空壓機(jī)節(jié)能改造分析

   改造前加、卸載傳統(tǒng)供氣控制 加、卸載供氣控制方式即為進(jìn)氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達(dá)到上*關(guān)閥，壓縮機(jī)進(jìn)人輕載運(yùn)行；壓力抵達(dá)下*開閥，壓縮機(jī)進(jìn)入 滿載運(yùn)行。由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長時間運(yùn)行的可能性，所以只能按zui大需要來決定電動機(jī)的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動 設(shè)備時的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)量大。雖然都是 降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電 設(shè)備的運(yùn)行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖 動電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn) 降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的 時候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費巨大。

   經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機(jī)的使用壽命?？諌簷C(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門 或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不 變，電機(jī)功率下降幅度比較小。

   改造后恒壓供氣控制 流量是供氣系統(tǒng)的基本控制對象，供氣流量需要隨時滿足用氣流量。在供氣系統(tǒng)中，儲氣管中的氣壓能夠充分反映供氣能力與用氣需求之間的關(guān)系：
若 供氣流量 > 用氣流量 → 儲氣管氣壓上升
若 供氣流量 < 用氣流量 → 儲氣管氣壓下降
若 供氣流量 = 用氣流量 → 儲氣管氣壓不變
所以,保持管道中的氣壓恒定，就可保證該處供氣能力恰好滿足用氣需求，這就是恒壓供氣系統(tǒng)所要達(dá)到的目的。 空氣壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制時，系統(tǒng)原理框圖
                                                                       如圖 1 所示。

 

    節(jié)電器將管網(wǎng)壓力作為控制對象，裝在儲氣管出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒o變頻節(jié)電 器內(nèi)部的 PID 調(diào)節(jié)器，與壓力給定值進(jìn)行比較，并根據(jù)差值的大小按 既定的 PID 控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號去控制變頻節(jié)電器的輸 出電壓和逆變頻率，調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實際壓力始終維持在給定壓力。另外，采用該方案后，空氣壓縮機(jī)電動機(jī)從靜止到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可由節(jié)電器實現(xiàn)軟啟動，避免了啟動時的大電流和啟動給空氣壓縮機(jī)帶來的機(jī)械沖擊。正常情況下，空氣壓縮機(jī)在節(jié)電器調(diào)速控制方式下工作。變頻節(jié)電器一旦出現(xiàn)故障，生產(chǎn)工藝不允許空氣壓縮機(jī)停機(jī)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了工頻與變頻切換功能，這樣當(dāng)變頻節(jié)電器出現(xiàn)故障時，可由工頻電源通過接觸器直接供電，使空氣壓縮機(jī)照常工作。

整個控制過程如下：
用氣需求↑ —— 管路氣壓↓—— 壓力設(shè)定值與返饋值的差值
↑ —— PID 輸出↑ —— 變頻節(jié)電器輸出頻率↑ —— 空壓機(jī)電機(jī) 轉(zhuǎn)速↑ —— 供氣流量↑—— 管路氣壓趨于穩(wěn)定

 

四、空壓機(jī)節(jié)能方案

將傳統(tǒng)空壓機(jī)全部進(jìn)行恒壓供氣節(jié)能改造。改造電路圖如下：
 

五、節(jié)能改造前后對比

1、氣壓穩(wěn)定性 由于改造后的螺桿空壓機(jī)利用了變頻器的無級調(diào)速特點，通過控制器或變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，能平緩啟動；對用氣量波動比較大的場合，又能快速調(diào)節(jié)響應(yīng)；與工頻運(yùn)行的上下限開關(guān)控制相比，氣壓穩(wěn) 定性成指數(shù)級的提高。

2、變頻空壓機(jī)和工頻空壓機(jī)的對比
 

 

3、工頻控制與變頻控制的電流特性對比
 

 

4、軟啟動由于變頻器本身含概了軟啟動器的功能，啟動電流zui大在額定電
流的1.2倍以內(nèi)，與工頻啟動一般在額定電流的6倍以上相比，啟動沖擊很小。這種沖擊不僅是對電網(wǎng)的，對整個機(jī)械系統(tǒng)的沖擊，也大大減少。

5、節(jié)電效果核定

   改造前用電量：在空壓機(jī)電源輸入端安裝電度表，開機(jī)雙方記錄時間和電表讀數(shù)，連續(xù)運(yùn)行 48 小時或更長時間，記錄時間和電表讀 數(shù)，將結(jié)束時記錄的電表讀數(shù)減去開始時記錄的電表讀數(shù)再乘以電度 表互感器倍率，得出這段時間空壓機(jī)的用電量。
  改造后用電量：將空壓機(jī)節(jié)電器投入運(yùn)行后，開機(jī)雙方記錄時間和電表讀數(shù)，連續(xù)運(yùn)行 48 小時或更長時間，記錄時間和電表讀數(shù)，將結(jié)束時記錄的電表讀數(shù)減去開始時記錄的電表讀數(shù)再乘以電度表 互感器倍率，得出這段時間空壓機(jī)的用電量。
  節(jié)能效果：將改造前記錄的用電量減去改造后記錄的用電量可以得出在這段時間安裝節(jié)電器后所節(jié)省的用電量，如果再除以改造前記錄的用電量即可計算出節(jié)能率。
值得注意的是，安裝電表時，需停機(jī) 30 分鐘左右，安裝及調(diào)試節(jié)電器需停機(jī) 120 分鐘左右，另外在測試用電量期間，改造前測試時間與改造后測試時間盡量選擇用氣量相近的幾天。
 

六、應(yīng)用領(lǐng)域

空壓機(jī)節(jié)能改造：配備專門的接口控制板，能適應(yīng)各種類型的空氣壓縮機(jī)和工況要求，節(jié)電40%以上。

其它應(yīng)用領(lǐng)域：

1）無塔恒壓供水。
2）鍋爐送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)節(jié)能控制。
3）供暖換熱站循環(huán)水泵節(jié)能控制。
4）*空調(diào)循環(huán)冷凍水泵、冷卻水泵節(jié)能控制。

： 劉              

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