|
常州龙力机械有限公司
地址：常州市新北区薛家镇汉江路161号
电话：86-0519-83338086
传真：86-0519-83336086
邮箱：58238747@qq.com
网址：www.czlljx.com |
|
|
|
|
空气压缩机是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在汽缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断的产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧送至输出侧，实现螺杆空压机的吸气、压缩、和排气的全过程。通过吸气、压缩、排气等动作，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。空气压缩机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也因阳转子齿被主电机驱动而旋转。
首先，空气压缩机的驱动轴上所需要的轴功率，与排气压力、空气压缩机转速有直接的关系。也就是说，在实际运行中，由于压缩空气的使用随时在变化，空气压缩机并不经常在额定工况下运行，而空气压缩机排气压力的高低则直接影响到实际轴功率的大小。排气压力越高，所需轴功率也越大。
其次，为满足用气量的随时变化要求，储气罐内气体必须保持一定的压力，目前大多数空气压缩机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。对于空气压缩机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空气压缩机排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，若能维持这种状态当然最佳，但实际上用气量是随时变化的，而且设计冗余量较大，所以空气压缩机排气量都要大于用气量。如果空气压缩机仍恒速运转，则储气罐内的气体越积越多。当罐内压力上升达到设定压力时，一般采用两种办法：一种是空气压缩机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转，其用电量仍为满负载的30～60%，这部分电能被白白浪废掉。另外一种办法是停止空气压缩机运行，这样似乎空气压缩机空转或不断放空所浪费的电能被消除了，但是若无容积较大的储气罐，将会带来电动机的频繁启动，空气压缩机的空载启动电流大约是额定电流的5～7倍，对电网及其它用电设备冲击较大，同时使空气压缩机的使用寿命也会缩短。
综上所述，由于空气压缩机可以在保证生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空气压缩机的供气压力与转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率，达到节能目的。节能的第二方面是空气压缩机停止了空转，电机不存在轻载运行，这部分能量很可观。相应带来的其它好处是：供气压力稳定，通过压力调节器，可使空气压缩机保持在设定的压力值下工作，压力稳定可靠性高，而且压力可以无级设定，随时可调。电机实现软启动，空气压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。
原工况系统存在的问题
1、系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机要空载运行，浪费电能。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。
2、主电机虽然是星-角启动，但启动时电流仍然很大，影响电网的稳定及其它设备的安全运行。图2为各种启动方式下的启动电流比较。
3、主电机工频运行致使空气压缩机运行时噪音很大。
4、主电机工频启动，设备的冲击很大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时相对机械量大。
变频节能方案设计的原则
1、电机变频运行状态时保持储气罐出口的压力稳定，压力波动范围不超过±0.02 MPa。
2、系统具有变频和工频两套控制回路。
3、系统具有开环和闭环两套控制回路。
4、一台变频器能控制两台空气压缩机组，可用转换开关切换。
5、根据空气压缩机的工况要求，系统应保证电动机具有恒转矩运行特性。
6、为了防止非正弦波干扰空气压缩机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
7 、在用电量小的情况下，变频器处在低频运行，应保证绕组的温度和电机的噪音不超过允许范围。
8、考虑到系统以后的扩展问题，变频器应满足将来工况扩展要求。
节能方案原理及设计思想
由变频器、压力变送器、电机、螺旋转子，组成闭环控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。
反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机的转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
常州空压机变频节能后的效益
1、节约能源
变频器控制空气压缩机与传统控制的空气压缩机比较，能源节约最具实际意义。根据用气量需求来供给的空气压缩机工况是经济的运行状态。
2、运行成本降低
传统空气压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本、和能源成本。其中能源成本大约占运行成本的77﹪。通过变频节能，能源成本降低44﹪再加上变频启动后，对设备的冲击减少，维护和维修量也随之降低，所以运行成本将大大降低。
3、提高压力控制精度
变频控制系统具有精确的压力控制能力。使空气压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需量相匹配。变频控制空气压缩机的输出气量随电机转速的改变而改变，有效的提高工况质量。
4、延长空气压缩机的使用寿命
变频器从0Hz启动空气压缩机，他的启动加速时间可以调整，从而减少启动时对空气压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使空气压缩机寿命延长。此外，变频控制能够减少机组启动时的电流波动，这一波动会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将启动电流的峰值，减少到最低程度。
5、降低了空气压缩机的噪音
根据空气压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效的降低了空气压缩机运行时的噪音。噪音与原系统相比下降约3至7分贝。
空气压缩机节能设备的技术参数
1、空气压缩机功率：15kW-350kW
2、压力精度：±0.01MPa
3、工作压力：0.05MPa～20MPa
4、工作电源：3∮380±10﹪VAC 50Hz
5、节电率：20﹪～30﹪
6、输入频率：47Hz～63Hz
7、输出频率：0Hz～650Hz
8、功率因数：0.98
9、变频器效率：96﹪～97﹪
10、过载能力：1.4×额定电流 持续3秒
1.1×额定电流 持续60秒
1.5×额定电流 持续1秒
11、 显示分辨率：0.01Hz
12、保护特征：欠电压、过电压、过负载、接地、短路、防止电机失步、电动机闭锁、电动机过温、变频器过温
13、温度范围：-10℃～ +40℃
传统空气压缩机的问题：
1、电能浪费严重
传统的加卸载式空气压缩机，能量主要浪费在：
1）加载时的电能消耗
在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。
2）卸载时电能的消耗
当达到卸载压力时，空气压缩机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空气压缩机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可见传统空气压缩机有明显的节能空间。
2、工频启动冲击电流大
主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常。
3、压力不稳，自动化程度底
传统空气压缩机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。
4、设备维护量大
空气压缩机工频启动电流大，高达5~8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。
5、噪音大
持续工频高速运行，超过所需工作压力的额外压力，反复加载、卸载，都直接导致工频运行噪音大。
变频器空气压缩机的优点:
节能原理：变频调速系统以输出压力作为控制对象，由变频器，压力传感器、电机组成闭环恒压控制系统，工作压力值可由操作面板直接设置，现场压力由传感器来检测，转换成4~20mA电流信号后反馈到变频器，变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到空气压缩机恒压供气和节能的目的。变频节能表现在：
1、变频器通过调整电机的转速来调整气体流量，使电机的输出功率与流量需求成正比，保持电机高效率工作，功率因数高，无功损耗小，节电效果明显；
2、按严格的EMS标准设计，高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法，使得变频器谐波失真和电机的电能损耗最小化；
3、自动快速休眠使得空载时间变短，电机完全停止，最大程度节能。无冲击启动及低频大转矩特性保证变频器随时带载起停。
|
|
|
|
