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一、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)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?dú)鈩?dòng)的系統(tǒng)，因此這些行業(yè)都安裝了空氣壓縮機(jī)．功率范圍從7.5KW到280KW。此設(shè)備在運(yùn)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(shè)備維護(hù)因此，壓縮機(jī)節(jié)電改造勢(shì)在必行。

二、螺稈式空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)工作原理

螺桿式單級(jí)壓縮空壓機(jī)，其工作原理是由一對(duì)相互平行嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子（或稱(chēng)螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過(guò)程．空壓機(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子與陽(yáng)轉(zhuǎn)子被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。

一般空壓機(jī)的啟動(dòng)方式采用星三角降壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行，等降壓?jiǎn)?dòng)后空壓機(jī)開(kāi)始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力從0公斤開(kāi)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(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)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(jìn)氣閥打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)加載循環(huán)運(yùn)行。如下圖所示：

三、傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行不合理的分析

1、電能浪費(fèi)嚴(yán)重

a.加載時(shí)的電能消耗

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

b.卸載時(shí)電能的消耗

當(dāng)達(dá)到卸載壓力時(shí)，空壓機(jī)自動(dòng)打開(kāi)卸載閥，使電機(jī)空轉(zhuǎn)，造成嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。空壓機(jī)卸載時(shí)的功耗約占滿(mǎn)載時(shí)的30%～50%，可見(jiàn)傳統(tǒng)空壓機(jī)有明顯的節(jié)能空間。

2、工頻啟動(dòng)沖擊電流大

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

3、壓力不穩(wěn)，自動(dòng)化程度底

傳統(tǒng)空壓機(jī)自動(dòng)化程度低，輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠對(duì)加卸載閥、調(diào)節(jié)閥的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)速度慢，波動(dòng)大，精度低，輸出壓力不穩(wěn)定。 

4、設(shè)備維護(hù)量大

空壓機(jī)工頻啟動(dòng)電流大，高達(dá)5-8倍額定電流，工作方式?jīng)Q定了加卸載閥必然反復(fù)動(dòng)作，部件易老化，工頻高速運(yùn)行，軸承磨損大，設(shè)備維護(hù)量大。

5、噪音大

持續(xù)工頻高速運(yùn)行，超過(guò)所需工作壓力的額外壓力，反復(fù)加載、卸載，都直接導(dǎo)致工頻運(yùn)行噪音大。

四、空氣壓縮機(jī)節(jié)電改造方案

a.采用空壓機(jī)專(zhuān)用變頻器，內(nèi)置PID控制器，集成了空壓機(jī)控制邏輯，配合LCD顯示器，實(shí)現(xiàn)完美的變頻空壓機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)多計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等高級(jí)功能具有維護(hù)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)變頻、工頻自動(dòng)切換，在空壓機(jī)單一故障時(shí)，仍可為用戶(hù)提供不間斷的供氣能力。

b.采用一個(gè)獨(dú)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(jī)改造時(shí)，只需要將用戶(hù)原來(lái)的空壓機(jī)系統(tǒng)的主電路和控制電路信號(hào)，接到對(duì)應(yīng)的控制接線端子上，并接0-10V遠(yuǎn)程壓力表或4-20mA壓力傳感器，即可完成對(duì)空壓機(jī)的變頻改造工程。該過(guò)程不需要對(duì)原空壓機(jī)內(nèi)部構(gòu)造太多改動(dòng)甚至不改動(dòng)，具有改造簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、不改變用戶(hù)習(xí)慣，保留原有界面的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也便于日后的保養(yǎng)和維修。

c.進(jìn)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(dòng)設(shè)備在5 Kw的氣動(dòng)力就能工作，我們可以在儲(chǔ)氣罐上設(shè)定氣動(dòng)壓力6.5-7公斤左右就可以完全滿(mǎn)足使用也避免了因主機(jī)向系統(tǒng)供高壓力氣體(7-8公斤)出現(xiàn)的大負(fù)載損耗浪費(fèi)．

2、進(jìn)行恒壓改造后，儲(chǔ)氣罐上的壓力穩(wěn)定，當(dāng)用氣量減小時(shí)，通過(guò)降低變頻驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速，減小供氣量，當(dāng)用氣量越小，變頻驅(qū)動(dòng)器降低的轉(zhuǎn)速越小，節(jié)電效果越大。

3、當(dāng)空壓機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有改造前供氣壓力在6-8公斤 斤范圍內(nèi)，會(huì)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(yùn)行．由于設(shè)計(jì)時(shí)，供氣量通常大于需氣量，所以通常會(huì)穩(wěn)定7-7.9公 斤的壓力值上通常所說(shuō)的滿(mǎn)載運(yùn)行。如果進(jìn)行恒壓節(jié)電改造后，可根據(jù)氣動(dòng)設(shè)備設(shè)定一個(gè)最小壓力穩(wěn)定值在保證氣動(dòng)設(shè)備使用的情況下，避免了主機(jī)向系統(tǒng)長(zhǎng)期向儲(chǔ)氣罐供高壓力氣體出現(xiàn)的損耗浪費(fèi)。

五、空壓機(jī)改用變頻節(jié)電器后的優(yōu)點(diǎn)

1、運(yùn)行成本降低

傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%，通過(guò)能源成本降低44.3%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)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(jī)的空氣壓力輸出與用戶(hù)空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變一由于變頻控制電機(jī)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(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命

變頻器從OHz起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)．此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。

4、降低了空壓機(jī)的噪音

根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(jī)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(shí)用電量一節(jié)能狀態(tài)下24小時(shí)之電量之差。

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

2、空壓機(jī)電機(jī)功率為: A= 22KW

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

電費(fèi)以0.8元／度計(jì)，日需電費(fèi)(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(jì)算

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

年節(jié)省電費(fèi)(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(jìn)口，系統(tǒng)使用壽命為8-l0年（按最低使用壽-8年計(jì)算），每年系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用以10%計(jì)，這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)改造，共為企業(yè)帶來(lái)H=( G-G*10%)*8=( 21290-21290*10%)*8=153288元。

9600空壓機(jī)變頻改造方案.doc