空压机节能改造方案_变频器PLC 触摸屏伺服低压电器

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一、项目概述

　 2.变频改造方案设计要求

　 1).主电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不超过±0.02Mpa；

　 2).系统应具有变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产；

　 3).在用电气量小的情况下，变频器处在低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。　　

　 3)为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减小电机运行噪音和温升，提高电动机的稳定性。

　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延长压缩机的使用寿命。空压机的有些调节方式（如调节阀门或调节卸载等方式）即使在需要流量较小的情况下，由于电机转速不变，电机功率下降幅度比较小。

　空压机一般有两种：一种为螺杆式，另一种为活塞式。螺杆式空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子或称螺杆.在气缸内转动，空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽也随阳转子齿被主电机驱动而旋转，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。活塞式空压机的工作原理是:活塞在气缸内作往复运行，周期性地改变缸内的容积，从而使气缸内气体容积发生变化，并与气缸内气阀作相应的开闭动作配合，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。

　再次，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，目前大多数空压机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空压机排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，但实际上用气量是随时变化的，而且设计冗余量较大，所以空压机排气量都要大于用气量，如果空压机仍恒速运转，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：一种是空压机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转，空压机的输入电流（功率）与排气压力的关系符合图.而传统方式的空压机运行时储气罐压力设置一般在需求压力之上。其实际运行功率也相应大于理论上的需求功率，从而造成供气成本高，能耗高。

　综上所述，传统方式运行的空压机有很多的节能空间。而通过我们公司的变频控制方式改造的空压机不仅可以在保证生产所需要的{zd1}压力下运行，而且电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力—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。即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大的功率，而不必做无用功，从而取得良好的节能效果。改造后带来的其他好处是：供气压力稳定，通过压力调节器，可使空压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，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制，气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，阀座、弹簧等工作条件大大改善，避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。

　 3.1变频改造方案设计原则根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机变频改造后系统将满足以下要求：1.电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力在极小的范围波动。2.系统具有变频和工频两套控制回路。3.根据空压机的工况要求，系统保障电动机具有恒转矩运行特性。4在用气量小的情况下，变频器处在低频运行时，保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。

　 3.2改造方案的控制原理　

　由变频器，压力变送器、电机、空压机组成压力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，从而调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。如常采用的PID调节器与变频器构成闭环控制系统，如下图所示：<

　由空压机的加、卸载情况可大约分析出，空压机的卸载还是比较多的，处于经常性的卸载工况下。这时，电机相当于空转，所做的均为无用功，此时消耗功率降低。如果采用变频调速，可将电机在卸载时的功耗降下来，而在载荷时保持工频运行不变，由于卸载时消耗都为无用功，因而应使其频率尽可能低，以降低电机功率，但要考虑到电机的散热，转矩等问题，电机运行频率不宜低于20HZ，根据电机的调整参数与现场的实际情况，可以分析出大约的节能效果。

　五、空压机变频改造后的效益分析
　　

　 1、节约能源

　变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来供给气的压缩机工况是最经济的运行状态。

　 2、运行成本降低

　传统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压缩机运行成本的77%通过能源成本降低，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也随着降低，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xx的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围，也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
　4、延长压缩机的使用寿命

　变频器从起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电　　器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到{zd1}程度。

　 5、低了空压机的噪音

　根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。　

　 1.由于空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按{zd0}需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。工频起动设备时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。虽然都是降压启动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全，而且大多数是连续运行，由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。

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