空壓機(jī)變頻節(jié)能改造

一、空壓機(jī)的工作原理

 

空壓機(jī)的工作原理是由一對(duì)相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)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)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。

 

二、特點(diǎn)及分類

 

1.常見的壓縮機(jī)的種類根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，壓縮機(jī)大致有以下幾類：

①空氣壓縮機(jī)用于為有關(guān)的設(shè)備提供壓縮空氣；

②冷凍壓縮機(jī)用于冷凍、冷藏及制冰等場(chǎng)合；

③空調(diào)壓縮機(jī)用于制冷、循環(huán)及鼓風(fēng)等；

④特殊氣體壓縮機(jī)如氧氣、氮?dú)饧鞍睔鈮嚎s機(jī)；

⑤專用壓縮機(jī)

 

2.壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式歸納起來，壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式大致有以下幾種：

①單缸單電動(dòng)機(jī)式

②多缸多電動(dòng)機(jī)式

③單電動(dòng)機(jī)渦輪式

④單電動(dòng)機(jī)透平式

 

3.拖動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

 

①機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，故電動(dòng)機(jī)的軸功率P與轉(zhuǎn)速n 成正比。

 

②大多處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，但負(fù)載大小常有變動(dòng)，為連續(xù)變動(dòng)負(fù)載。

 

③飛輪力矩大，故要求有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

 

④啟動(dòng)次數(shù)少，對(duì)升、降速時(shí)間無要求。

 

⑤大多有自動(dòng)卸載與加載裝置，在自動(dòng)卸載或裝載時(shí)，負(fù)載將突變。

 

4.壓縮機(jī)的主要控制對(duì)象是空氣的壓力，在冷凍或冷卻系統(tǒng)中，常常以溫度作為控制參量。常見的控制方式有：

   ①手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入或輸出口的閥門開度；

   ②用機(jī)械方式進(jìn)行自動(dòng)卸載與加載控制；

   ③通過改變?nèi)~片的角度來調(diào)節(jié)壓力或流量等等。

 

5.壓縮機(jī)的原拖動(dòng)系統(tǒng)大多采用單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)本身不調(diào)速。

 

三、存在的主要問題

 

原系統(tǒng)由于電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，浪費(fèi)電能。經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。

 

四、變頻改造的必要性

 

1.從節(jié)能的角度看：

　　①由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動(dòng)機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時(shí)的工作效率。因此，節(jié)能潛力很大。

　?、谟行┱{(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

 

2.從運(yùn)行質(zhì)量的角度看：

　　單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高壓縮機(jī)的工作性能。

 

五、系統(tǒng)改造基本原理：

 

壓縮機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)通常以輸出壓力作為控制對(duì)象，由壓力傳感器取出的反饋信號(hào)，接至PI調(diào)節(jié)器，與預(yù)制的壓力給定信號(hào)相比較，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后控制變頻器的頻率輸出，從而決定電動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。因?yàn)樽冾l調(diào)速器本身具有PID調(diào)節(jié)功能，所以可以不用外接PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這樣更能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

 

六、改造后的效益

 

1.節(jié)能

　　變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)用氣量需求來供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。一般節(jié)能效果在15％以上，全部投資在6至18個(gè)月就能全部收回。

 

2.提高壓力控制精度

　　變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)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(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變，有效地提高了工況的質(zhì)量。儲(chǔ)氣罐壓力波動(dòng)范圍可以穩(wěn)定在0.1MPa，大大提高給現(xiàn)場(chǎng)的供氣質(zhì)量。

 

3.延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命

　　變頻器對(duì)壓縮機(jī)實(shí)行完全的軟起動(dòng)，且起動(dòng)加速時(shí)間隨時(shí)調(diào)整，大大減少起動(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。

Vi. Benefits after transformation

 

 

 

1. Energy saving

 

Inverter control compressor compared with the traditional control compressor, energy saving is the most practical significance, according to the gas demand to supply the compressor condition is the economic operation state. Generally, the energy saving effect is more than 15%, and all the investment can be recovered in 6 to 18 months.

 

 

 

2. Improve pressure control accuracy

 

Frequency conversion control system has accurate pressure control capability. Make the air pressure output of the compressor match with the air volume required by the user's air system. The output air quantity of variable frequency control compressor changes with the change of motor speed, which effectively improves the working condition quality. The fluctuation range of gas tank pressure can be stable at 0.1mpa, greatly improving the quality of gas supply to the site.

 

 

 

3. Extend the service life of the compressor

 

The frequency converter can start the compressor completely soft, and the acceleration time can be adjusted at any time, which can greatly reduce the impact on the electrical components and mechanical components of the compressor, enhance the reliability of the system, and extend the service life of the compressor. In addition, the frequency conversion control can reduce the current fluctuation when the unit starts, which will affect the electricity consumption of the grid and other equipment. The frequency converter can effectively reduce the peak value of the starting current to a minimum.