螺杆空压机节能改造事例

   空压机是工厂里最重要的机器设备之一，空压机供气范畴能否运用变频调速技术，在节约电能的一同改进空压机性能，前进供气质量，下降出产设备故障率，延伸设备的运用寿数备受社会各界重视。为了节约动力，对企业原有的空压站进行节能减排技术改造，十分有必要。



一、空压机作业原理


紧缩机是一种将气体紧缩然后前进气体压力或运送气体的机器，螺杆式空压机的作业原理包含四个进程：
1）吸气进程；

2）关闭及运送进程；
3）紧缩及喷油进程；
4）排气进程

    空气紧缩机在出厂时配套的排气压力调度设备，大都为关闭进气管式压力调度器。其作业原理是当储气罐（风包）内空气压力逾越设定的压力时，紧缩机进气管上碟阀自动关闭，紧缩机进入空转卸荷情况；当储气罐内的空气压力低于设定压力时，紧缩机进气管碟阀自动开启，紧缩机又进入到满载作业情况。空气紧缩机的排气量和压力，在工作中也不是不变的，常因工况改动导致用气量改动，所以空气紧缩机作业时总是在重复满载－卸荷作业方法。满载时的作业电流挨近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30-50%电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。



    这种机械式调度设备虽然也能起到压力调度效果，但是压力调度精度低，压力不坚定大。紧缩机总是在额定转速下作业，机械磨损大，电耗高。空压机自身存在着以下几个坏处: 



(1) 当输出压力大于必定值时，自动翻开泄载阀，使异步电动机空转，严峻浪费动力;

 (2) 异步电动机易一再的发起、中止，影响电机的运用寿数; 

(3) 作业条件恶劣，噪音大; 

(4) 自动化程度低，输出压力的调度是靠人为调度阀的开度来完成的，调度速度慢，不坚定大，不安稳，精度低;

 (5) 空压机工频发起电流大，对电网冲击大，电机轴承磨损大，设备保护量大。针对以上存在的问题，选用变频器对空压机进行调度，完成空压机恒压工作势在必行。



二、公司螺杆式空压机现状


2.1 空压站散布情况



   空压站首要作业是供给全厂紧缩空气出产用气。班组出产运作为终年二二制工作。班组有两个站房轮流运用，每个站房各由三台40立方螺杆式紧缩机和一台20立方螺杆式紧缩机组成。



2.2 空压站现状



据调研，现在是工厂的出产淡季，空压站工作情况如下：

    3#空压站配有压力监控设备，实时监控厂里用气情况，空压站有必要保证厂内管网的压力。两个空压站的轮换运用周期为一年，2017年3月至2018年3月运用的是3站，2018年3月开端运用的是2站，如果遇到故障、检修等情况会暂时运用另一个站点。

   高压站2、3、4号机，共有3台高压螺杆式空气紧缩机，因为空气紧缩机的拖动电机自身不能调速，因此就不能直接运用压力或流量的变动来完成降速调度输出功率的匹配，导致在用气量少的时分电机仍然要空载工作，电能浪费巨大。



2.3 紧缩机出口点压力控制

    现在，紧缩机的出口点压力控制是操作员根据作业经验，手动控制紧缩机的开启和关闭，来满足厂内用气需求。现在，一般设定紧缩机出口压力不逾越0.78MPa，正常工作保持在0.76MPa左右。2#站的设备带有自动卸载功用，压力到了戒备值会自动放气减压，抵达0.71MPa会再次加载，这之间有0.05MPa的压差。3#站的设备的减压方法是选用自动减小进气口，来减小出口压力。别的，顶峰用能时间段，设备保持在加载情况，夜班时段，设备加减载一再。



    若能选用自动控制和变频调速技术，将四台空压机实施自动控制，能够完成互为热备自动工作，安稳输出出产要求所需的安稳气压，减少机械修补作业量，延伸空压机的运用寿数。别的，当流量需求量减少时，就可下降电动机的转速，然后较大崎岖减小电动机的工作功率，也能够完成节能的目的。



三、变频改造的测验


3.1 空气紧缩机变频节能原理



    常常卸载和加载导致整个气网压力常常改动，不能保持安稳的作业压力延伸紧缩机的运用寿数。空压机的有些调度方法（如调度阀门或调度卸载等方法）即便在需求流量较小的情况下，因为电机转速不变，电机功率下降崎岖比较小。根据空气紧缩理论，紧缩机的轴功率、排气量和轴转速契合下列公式：

N=Mr×n/9553（kW）      （1-1）
Vd1=K×Vh1×n2（m3/min）  （1-2）

式中：

N－紧缩机的轴功率（kW）

Mr－紧缩机输入的均匀轴转矩（N.m）

n－紧缩机的轴转速（r/min）

Vd1－在n2转速下的排气量（m3/min）

K－与汽缸容积、压力、温度和走漏有关的系数

Vh1－一级缸容积（m3 ）

n2－调度后的紧缩机转速（r/min）



     根据上述理论分析，在空气紧缩机的汽缸容积不能改动的条件下，只需调度紧缩机的转速才干改动排气量；空气紧缩机是恒转矩负载，紧缩机轴功率与转速呈正比改动。在紧缩机总排气量大于总用气量时，通过下降紧缩机转速调度供风压力，是抵达紧缩机经济工作的有用方法。

    变频器将管网压力作为控制目标，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为4-20mA电信号送到变频器内部，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小进行运算，发生控制信号去控制变频器的工作频率，然后调整电动机的转速。那么空压机输出相应的紧缩空气至储气罐，使之压力改动，直到管网压力与给定压力值相同，然后使实践压力一向维持在给定压力。整个控制进程如下：用气需求↑—管路气压↓—压力设定值与返馈值的差值↑—变频器输出频率↑—空压机电机转速↑—供气流量↑—管路气压趋于安稳。



所以，保持管道中的气压安稳，就可保证该处供气才干刚好满足用气需求，这便是恒压供气体系所要抵达的目的。



五、空压机变频改造总结的分析


通过改造后，空压机电机从停止到旋转作业可由变频器来发起，完成了软发起，避免了发起冲击电流和发起给空压机带来的机械冲击，然后抵达空压机省电、节能、环保、减排、下降磨损、延伸寿数、安全可靠的目的。



4.1 节约动力



变频器控制紧缩机与传统控制的紧缩机比较，动力节约是最有实践意义的，根据空气量需求来供给的紧缩机工况是经济的工作情况。



4.2 工作本钱下降



传统紧缩机的工作本钱由三项组成：初始采购本钱、保护本钱和动力本钱。其间动力本钱和保护本钱占紧缩机工作本钱的首要部分。通过动力本钱下降，再加上变频起动后对设备的冲击减少，保护和修补量也跟随下降，所以工作本钱将大大下降。



4.3 输出压力安稳



变频控制体系具有精确的压力控制才干，使空压机的空气压力输出与用户空气体系所需的气量相匹配。变频控制空压机的输出气量跟着电机转速的改动而改动。因为变频控制电机速度的精度前进，所以它能够使管网的体系压力改动保持在安稳的改动范围，有用地前进了工况的质量。



4.4 延伸空压机的运用寿数



    变频器从0Hz起动空压机，它的起动加速时间能够调整，然后减少起动时对紧缩机的电器部件和机械部件所形成的冲击，增强体系的可靠性，使紧缩机的运用寿数延伸。此外，变频控制能够减少机组起动时电流不坚定，这一不坚定电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有用的将起动电流的峰值减少较少的程度。



4.5、下降了空压机的噪音



根据紧缩机的工况要求，变频调速改造后，电机工作速度显着减慢，因此有用地下降了空压机工作时的噪音。

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