【壓縮機網】一、概述
空壓機是一種把空氣壓入儲氣罐中，使之保持一定壓力的機械設備。空壓機根據機械工作方式的不同有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但所有空壓機的控制方式幾乎都是采用加載、卸載控制方式。當壓力達到設定上限時關閥，壓縮機進入輕載運行，當壓力降到設定下限時開閥，壓縮機進入滿載運行。為保證設備系統用氣，空壓機壓縮氣體壓力在設定上下限之間來回變化，空壓機電機頻繁加載、卸載工作。在滿載時接近電動機的額定電流，卸載運行后電動機的運行電流約為額定電流的 30%--50%，卸載后的運行電流針對空壓機設備不是做有用功，而是在機械額定轉速下的空轉損耗。同時機械調節裝置雖然也能起到壓力調節作用，但壓力調節精度低、壓力波動大。壓縮機總是在額定轉速下工作，機械磨損大、電耗高。
二、空壓機變頻節能改造原理
根據空氣壓縮理論，壓縮機的軸功率、排氣量和軸轉速符合下列公式： N=Mr*n/9553(KW)
式中：N--壓縮機的軸功率（KW）
Mr--壓縮機輸入的平均軸轉矩（N.m) n--壓縮機的軸轉速（r/min)
Vd1=K*Vh1*n2(m3/min) Vd1--在n2 轉速下的排氣量（m3/min)
K--與氣缸容積、壓力、溫度和泄露有關的系數Vh1--一級缸容積（m3）
n2--調節后的壓縮機轉速（r/min)
根據上述理論分析，在空氣壓縮機的氣缸容積不能改變的情況條件下，只有調節壓縮機的轉速才能改變壓縮機的排氣量；空氣壓縮機是恒轉矩負載，壓縮機的軸功率與轉速成正比變化。在壓縮機總排氣量大于總用氣量時，通過降低壓縮機轉速調節供氣壓力，是達到壓縮機經濟運行的有效方法。
所以可以在壓縮機控制系統中采用變頻器對主電機進行調速控制，利用變頻技術改變空壓機的轉速來調節管道中的流量，以取代卸載、加載閥門的調節方式，具有無極調速、更容易實現自動控制對流量的平穩調節，不改變設備結構、安裝量小，同時還能取得明顯的節能效果，一般節電率都在 30%以上，變頻器的軟啟動功能減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。
三、空壓機變頻節能改造方案及實施
在中鐵某建設項目中，現場使用多臺KAITEC 開山空壓機，型號：BK132-8T。電機額定功率132KW/2極，額定電流：288A，額定轉速：2960轉。原系統采用KAITEC 人機連接MAM-KY02S 空壓機控制器，PLC 實現系統星-三角降壓啟動及加載、卸載工作。
按用戶要求采用歐能F1000系列變頻器對空壓機進行節能改造，在實現不影響原系統正常運行的情況下另外加裝變頻控制。原系統與變頻系統使用手動切換互為備用。在空壓機輸出供氣主管道上加裝壓力變送器，作為變頻壓力檢測反饋單元。在原系統控制回路中串入“工/變頻轉換開關”、“工頻（KM1）/變頻（KM4)互鎖觸點”及保證變頻運行時完成電機三角形接發的輔助觸點。
系統在工作時如果選擇“工頻運行”，變頻輸出接觸器KM4 與KM1 互鎖保持斷開狀態，采用系統原有的操作方法及流程啟動運行設備滿足生產需求。如果選擇“變頻運行”，原系統主回路接觸器 KM1 與KM4 互鎖保持斷開，同時KM4、KM3 閉合為變頻運行做好準備， 然后啟動變頻運行，變頻器按照設定壓力進行 PID 閉環恒壓運行。變頻運行狀態下系統的設定壓力及壓力上下限設定值必須在工頻運行加載/卸載壓力值之內，且要有一定差值，避免變頻運行過程中系統有加載/卸載動作，從而保證系統在變頻運行下的壓力穩定。
四、空壓機變頻節能改造效果及效益分析
1、整個改造裝置不改變原有空壓機控制原理，空壓機原系統保護裝置有效。工/變頻采用電氣回路多級互鎖，大大提高了系統的安全性、可靠性；
2、變頻工作時系統壓力、溫度、報警等工藝參數均在原系統的人機界面上正常顯示，不影響操作人員操作習慣；
3、變頻改造后，由于變頻器的軟起動性能，避免了系統加載、卸載的電流沖擊，空壓機自身的震動、噪聲、機械沖擊也都大大降低；
4、變頻控制使空壓機具有更精確的壓力控制能力，與用戶系統所需氣量相匹配，有效降低系統損耗，提高工況質量；
5、變頻控制電路簡單明了，系統維修量大大降低，有效的延長了空壓機的使用壽命；
6、節能效果顯著，在保證管網供氣的情況下，設備運行電流大大降低，基本不出現滿載現象，一般運行在 40HZ 左右，節電率在 20%以上。
五、結束語
綜上所述，由于空壓機可以在保證生產所需要的z*低壓力下運行，使用變頻器壓力 PID閉環控制，實現空壓機的供氣壓力與轉速的動態匹配，降低電機的實際輸入功率達到節能目的。即電機的轉速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，從而取得良好的節能效果。同時空壓機停止了卸載空轉狀態，電機不存在輕載空轉運行，這部分能量更可觀。變頻控制的空壓機供氣壓力穩定，通過壓力變送器可控制空壓機在設定的壓力下工作，壓力穩定可靠性高，調控方便。由此可見，空壓機變頻改造具有極大的節電效率和利益空間。
【壓縮機網】一、概述
空壓機是一種把空氣壓入儲氣罐中，使之保持一定壓力的機械設備。空壓機根據機械工作方式的不同有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但所有空壓機的控制方式幾乎都是采用加載、卸載控制方式。當壓力達到設定上限時關閥，壓縮機進入輕載運行，當壓力降到設定下限時開閥，壓縮機進入滿載運行。為保證設備系統用氣，空壓機壓縮氣體壓力在設定上下限之間來回變化，空壓機電機頻繁加載、卸載工作。在滿載時接近電動機的額定電流，卸載運行后電動機的運行電流約為額定電流的 30%--50%，卸載后的運行電流針對空壓機設備不是做有用功，而是在機械額定轉速下的空轉損耗。同時機械調節裝置雖然也能起到壓力調節作用，但壓力調節精度低、壓力波動大。壓縮機總是在額定轉速下工作，機械磨損大、電耗高。
二、空壓機變頻節能改造原理
根據空氣壓縮理論，壓縮機的軸功率、排氣量和軸轉速符合下列公式： N=Mr*n/9553(KW)
式中：N--壓縮機的軸功率（KW）
Mr--壓縮機輸入的平均軸轉矩（N.m) n--壓縮機的軸轉速（r/min)
Vd1=K*Vh1*n2(m3/min) Vd1--在n2 轉速下的排氣量（m3/min)
K--與氣缸容積、壓力、溫度和泄露有關的系數Vh1--一級缸容積（m3）
n2--調節后的壓縮機轉速（r/min)
根據上述理論分析，在空氣壓縮機的氣缸容積不能改變的情況條件下，只有調節壓縮機的轉速才能改變壓縮機的排氣量；空氣壓縮機是恒轉矩負載，壓縮機的軸功率與轉速成正比變化。在壓縮機總排氣量大于總用氣量時，通過降低壓縮機轉速調節供氣壓力，是達到壓縮機經濟運行的有效方法。
所以可以在壓縮機控制系統中采用變頻器對主電機進行調速控制，利用變頻技術改變空壓機的轉速來調節管道中的流量，以取代卸載、加載閥門的調節方式，具有無極調速、更容易實現自動控制對流量的平穩調節，不改變設備結構、安裝量小，同時還能取得明顯的節能效果，一般節電率都在 30%以上，變頻器的軟啟動功能減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。
三、空壓機變頻節能改造方案及實施
在中鐵某建設項目中，現場使用多臺KAITEC 開山空壓機，型號：BK132-8T。電機額定功率132KW/2極，額定電流：288A，額定轉速：2960轉。原系統采用KAITEC 人機連接MAM-KY02S 空壓機控制器，PLC 實現系統星-三角降壓啟動及加載、卸載工作。
按用戶要求采用歐能F1000系列變頻器對空壓機進行節能改造，在實現不影響原系統正常運行的情況下另外加裝變頻控制。原系統與變頻系統使用手動切換互為備用。在空壓機輸出供氣主管道上加裝壓力變送器，作為變頻壓力檢測反饋單元。在原系統控制回路中串入“工/變頻轉換開關”、“工頻（KM1）/變頻（KM4)互鎖觸點”及保證變頻運行時完成電機三角形接發的輔助觸點。
系統在工作時如果選擇“工頻運行”，變頻輸出接觸器KM4 與KM1 互鎖保持斷開狀態，采用系統原有的操作方法及流程啟動運行設備滿足生產需求。如果選擇“變頻運行”，原系統主回路接觸器 KM1 與KM4 互鎖保持斷開，同時KM4、KM3 閉合為變頻運行做好準備， 然后啟動變頻運行，變頻器按照設定壓力進行 PID 閉環恒壓運行。變頻運行狀態下系統的設定壓力及壓力上下限設定值必須在工頻運行加載/卸載壓力值之內，且要有一定差值，避免變頻運行過程中系統有加載/卸載動作，從而保證系統在變頻運行下的壓力穩定。
四、空壓機變頻節能改造效果及效益分析
1、整個改造裝置不改變原有空壓機控制原理，空壓機原系統保護裝置有效。工/變頻采用電氣回路多級互鎖，大大提高了系統的安全性、可靠性；
2、變頻工作時系統壓力、溫度、報警等工藝參數均在原系統的人機界面上正常顯示，不影響操作人員操作習慣；
3、變頻改造后，由于變頻器的軟起動性能，避免了系統加載、卸載的電流沖擊，空壓機自身的震動、噪聲、機械沖擊也都大大降低；
4、變頻控制使空壓機具有更精確的壓力控制能力，與用戶系統所需氣量相匹配，有效降低系統損耗，提高工況質量；
5、變頻控制電路簡單明了，系統維修量大大降低，有效的延長了空壓機的使用壽命；
6、節能效果顯著，在保證管網供氣的情況下，設備運行電流大大降低，基本不出現滿載現象，一般運行在 40HZ 左右，節電率在 20%以上。
五、結束語
綜上所述，由于空壓機可以在保證生產所需要的z*低壓力下運行，使用變頻器壓力 PID閉環控制，實現空壓機的供氣壓力與轉速的動態匹配，降低電機的實際輸入功率達到節能目的。即電機的轉速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，從而取得良好的節能效果。同時空壓機停止了卸載空轉狀態，電機不存在輕載空轉運行，這部分能量更可觀。變頻控制的空壓機供氣壓力穩定，通過壓力變送器可控制空壓機在設定的壓力下工作，壓力穩定可靠性高，調控方便。由此可見，空壓機變頻改造具有極大的節電效率和利益空間。
網友評論
條評論
最新評論