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一、空氣壓縮機系統(tǒng)應用行業(yè)

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要一定壓力的壓縮空氣。如電子、塑膠、五金、化工、木材、紡織、制藥、造紙以及大量需要氣動的系統(tǒng)，因此這些行業(yè)都安裝了空氣壓縮機．功率范圍從7.5KW到280KW。此設備在運行中消耗大量的電能，使生產(chǎn)成本上升，且噪聲巨大，經(jīng)常需要設備維護因此，壓縮機節(jié)電改造勢在必行。 

二、螺稈式空氣壓縮機系統(tǒng)工作原理

螺桿式單級壓縮空壓機，其工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸八側(cè)輸送至壓出側(cè)，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程．空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子與陽轉(zhuǎn)子被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。

一般空壓機的啟動方式采用星三角降壓起動后全壓運行，等降壓啟動后空壓機開始加載運行，系統(tǒng)壓力從0公斤開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到卸載壓力（一般為8公斤），控制器使進氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行；直到系統(tǒng)壓力低于加載壓力（一般為6公斤）下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機加載循環(huán)運行。如下圖所示：

三、傳統(tǒng)空氣壓縮機運行不合理的分析

1、電能浪費嚴重

a.加載時的電能消耗

在壓力達到所需工作壓力后，傳統(tǒng)控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升10%左右，直到卸載壓力（一般為8公斤）。在加壓過程中，一定會產(chǎn)生更多的熱量和噪音，從而導致電能損失。另一方面，高壓氣體在進入氣動元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓，這一過程同樣耗能。

b.卸載時電能的消耗

當達到卸載壓力時，空壓機自動打開卸載閥，使電機空轉(zhuǎn)，造成嚴重的能量浪費?？諌簷C卸載時的功耗約占滿載時的30%～50%，可見傳統(tǒng)空壓機有明顯的節(jié)能空間。

2、工頻啟動沖擊電流大

主電機雖然采用星三角降壓起動，但起動電流仍然很大，對電網(wǎng)沖擊大，易造成電網(wǎng)不穩(wěn)以及威脅其它用電設備的運行安全。對于自發(fā)電工廠，數(shù)倍的額定電流沖擊，可能導致其他設備異常。

3、壓力不穩(wěn)，自動化程度底

傳統(tǒng)空壓機自動化程度低，輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠對加卸載閥、調(diào)節(jié)閥的控制來實現(xiàn)的，調(diào)節(jié)速度慢，波動大，精度低，輸出壓力不穩(wěn)定。 

4、設備維護量大

空壓機工頻啟動電流大，高達5-8倍額定電流，工作方式?jīng)Q定了加卸載閥必然反復動作，部件易老化，工頻高速運行，軸承磨損大，設備維護量大。

5、噪音大

持續(xù)工頻高速運行，超過所需工作壓力的額外壓力，反復加載、卸載，都直接導致工頻運行噪音大。

四、空氣壓縮機節(jié)電改造方案

a.采用空壓機專用變頻器，內(nèi)置PID控制器，集成了空壓機控制邏輯，配合LCD顯示器，實現(xiàn)完美的變頻空壓機控制，可實現(xiàn)多計算機聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等高級功能具有維護簡單，能實現(xiàn)變頻、工頻自動切換，在空壓機單一故障時，仍可為用戶提供不間斷的供氣能力。

b.采用一個獨立的變頻控制柜，內(nèi)置變頻改造的多數(shù)部件，包括變頻器、操作面板、交流接觸器、控制按鈕等等?？諌簷C改造時，只需要將用戶原來的空壓機系統(tǒng)的主電路和控制電路信號，接到對應的控制接線端子上，并接0-10V遠程壓力表或4-20mA壓力傳感器，即可完成對空壓機的變頻改造工程。該過程不需要對原空壓機內(nèi)部構(gòu)造太多改動甚至不改動，具有改造簡單、實施方便、不改變用戶習慣，保留原有界面的優(yōu)點，同時也便于日后的保養(yǎng)和維修。

c.進行變頻恒壓節(jié)電改造后，可獲得三方面的節(jié)電空間

1、由于氣動設備在5 Kw的氣動力就能工作，我們可以在儲氣罐上設定氣動壓力6.5-7公斤左右就可以完全滿足使用也避免了因主機向系統(tǒng)供高壓力氣體(7-8公斤)出現(xiàn)的大負載損耗浪費．

2、進行恒壓改造后，儲氣罐上的壓力穩(wěn)定，當用氣量減小時，通過降低變頻驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速，減小供氣量，當用氣量越小，變頻驅(qū)動器降低的轉(zhuǎn)速越小，節(jié)電效果越大。

3、當空壓機系統(tǒng)沒有改造前供氣壓力在6-8公斤 斤范圍內(nèi)，會跟據(jù)用氣量的大小，穩(wěn)定在某一壓力值上，不卸載，處于一直加載的情況下運行．由于設計時，供氣量通常大于需氣量，所以通常會穩(wěn)定7-7.9公 斤的壓力值上通常所說的滿載運行。如果進行恒壓節(jié)電改造后，可根據(jù)氣動設備設定一個最小壓力穩(wěn)定值在保證氣動設備使用的情況下，避免了主機向系統(tǒng)長期向儲氣罐供高壓力氣體出現(xiàn)的損耗浪費。

五、空壓機改用變頻節(jié)電器后的優(yōu)點

1、運行成本降低

傳統(tǒng)壓縮機的運行成本由三項組成：采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%，通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以綜合成本將大大降低。

2、提高壓力控制精度

變頻控制系統(tǒng)具體精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨電機轉(zhuǎn)速的改變而改變一由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。

3、延長壓縮機的使用壽命

變頻器從OHz起動壓縮機，它的起動加速時間可以調(diào)整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長．此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

4、降低了空壓機的噪音

根據(jù)壓縮機的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機動轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音.現(xiàn)場測定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。

六、22KW空壓機節(jié)能器效益分析

1、節(jié)電的判定

節(jié)電度數(shù)=工頻狀態(tài)24小時用電量一節(jié)能狀態(tài)下24小時之電量之差。

節(jié)電率=（工頻狀態(tài)24小時用電量一節(jié)能狀態(tài)下24小時用電量）÷工頻狀態(tài)24小時用電量節(jié)能設備投資效益分析

2、空壓機電機功率為: A= 22KW

日耗電(B)按70%的負載率計算為：B=A*0.7*24=22*0.7*24=369.6度

電費以0.8元／度計，日需電費(C)為C=B*0.8=369 6*0.8=295.6元

改造后按最低節(jié)電率20%計算

月節(jié)省電費(D)為：D=C*20%*30=295.6*20%*30=1774.2元

年節(jié)省電費(G)為：G=D*12=1774.2*12=21290.10元

七、總結(jié)

直觀節(jié)電效果的結(jié)論

　　 本系統(tǒng)主器件全部采用進口，系統(tǒng)使用壽命為8-l0年（按最低使用壽-8年計算），每年系統(tǒng)維護費用以10%計，這項節(jié)能技術(shù)改造，共為企業(yè)帶來H=( G-G*10%)*8=( 21290-21290*10%)*8=153288元。

9600空壓機變頻改造方案.doc