由于空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與空壓機(jī)的實(shí)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(shí)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(shí)感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)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(dòng)負(fù)載的能力）的前提下來即時(shí)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(shí)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(shí)，此時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)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(dòng)負(fù)載的能力）的前提下來即時(shí)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(shí)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(shí)，此時(shí)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(shí)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(gè)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(chǎng)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(shí)際上zui大負(fù)荷只是間斷出現(xiàn)，而其它時(shí)間負(fù)荷要小的多。
 

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

◆ 省電：20%-50%。 
◆ 壓力精確度±0.1Bar。 
◆ 提高馬達(dá)功率因素。 
◆ 降低啟動(dòng)電流，減少對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力,延長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按zui大需要來決定電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般偏大。工頻起動(dòng) 設(shè)備時(shí)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?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)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(dòng)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(dòng)來實(shí)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(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的 時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大。

   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延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。空壓機(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(duì)象，供氣流量需要隨時(shí)滿足用氣流量。在供氣系統(tǒng)中，儲(chǔ)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(chǔ)氣管氣壓上升
若 供氣流量 < 用氣流量 → 儲(chǔ)氣管氣壓下降
若 供氣流量 = 用氣流量 → 儲(chǔ)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(shí)，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(duì)象，裝在儲(chǔ)氣管出氣口的壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給變頻節(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(hào)去控制變頻節(jié)電器的輸 出電壓和逆變頻率，調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)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(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可由節(jié)電器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)時(shí)的大電流和啟動(dòng)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(shí)，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(gè)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(duì)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(jí)調(diào)速特點(diǎn)，通過控制器或變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，能平緩啟動(dòng)；對(duì)用氣量波動(dòng)比較大的場(chǎng)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(jí)的提高。

2、變頻空壓機(jī)和工頻空壓機(jī)的對(duì)比
 

 

3、工頻控制與變頻控制的電流特性對(duì)比
 

 

4、軟啟動(dòng)由于變頻器本身含概了軟啟動(dòng)器的功能，啟動(dòng)電流zui大在額定電
流的1.2倍以內(nèi)，與工頻啟動(dòng)一般在額定電流的6倍以上相比，啟動(dòng)沖擊很小。這種沖擊不僅是對(duì)電網(wǎng)的，對(duì)整個(gè)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(shí)間和電表讀數(shù)，連續(xù)運(yùn)行 48 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，記錄時(shí)間和電表讀 數(shù)，將結(jié)束時(shí)記錄的電表讀數(shù)減去開始時(shí)記錄的電表讀數(shù)再乘以電度 表互感器倍率，得出這段時(shí)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(shí)間和電表讀數(shù)，連續(xù)運(yùn)行 48 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，記錄時(shí)間和電表讀數(shù)，將結(jié)束時(shí)記錄的電表讀數(shù)減去開始時(shí)記錄的電表讀數(shù)再乘以電度表 互感器倍率，得出這段時(shí)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(shí)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(jì)算出節(jié)能率。
值得注意的是，安裝電表時(shí)，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(cè)試用電量期間，改造前測(cè)試時(shí)間與改造后測(cè)試時(shí)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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