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      新聞動態 - 行業資訊

      空壓機節能變頻技術哪家好?

      1、配置方案:

      空壓機節能變頻技術
      針對空壓機行業電能浪費嚴重,節能需求迫切的現狀,公司經過深入研究,結合空壓機專用變頻器,推出了完整的空壓機變頻控制解決方案。

      1.1 、空壓機行業分析
      據中國對空壓機調查:
      空壓機一般按工廠最大負荷加10-20%余量設計,另外工廠實際需求存在季節性及時間性波動,也導致用氣量波動較大,所以空壓機多數時間并非滿載運行,節能空間很大。
      空壓機的用電量約占全部工業用電設備的9%,節能降耗利國利民。
      國家提供專項資金大力扶持節能降耗,這也進一步推動了空壓機等產業的升級。變頻空壓機也越來越為廣大用戶接受,已經成為未來的主流發展方向。

      1.2 、普通空壓機存在的問題

      普通空壓機存在的問題:
      1、普通的加、卸載式空壓機電能嚴重浪費,能量主要浪費在以下幾方面:
      1)、加載時電能消耗 :
      在壓力達到所需工作壓力后,普通控制方式決定其壓力會繼續上升直到卸載壓力。在加壓過程中一定會產生更多的熱量和噪音,從而導致電能損失。另一方面,高壓氣體在進入氣動元件或設備前,其壓力需要經過減壓閥減壓,這一過程同樣需耗能。
      2)、卸載時電能消耗 :
      當達到卸載壓力時,空壓機自動打開卸載閥,使電機空轉,造成嚴重的能量浪費。空壓機卸載時的功耗約占滿載時的30%~50%,可見傳統空壓機有明顯的節能空間。
      2、工頻啟動電能消耗 :
      空壓機主電機雖然采用Y-△減壓起動,但起動電流仍然很大,對電網沖擊力易造成電網不穩定以及威脅其它用電設備的運行安全。對于自發電工廠,數倍的額定電流沖擊,可能導致其他設備異常。
      3、壓力不穩,自動化程度低
      傳統空壓機自動化程度低,輸出壓力的調節是靠對加卸載閥、調節閥的控制來實現的,調節速度慢,波動大,精度低,輸出壓力不穩定。
      4、設備維護量大
      空壓機工頻啟動電流大,高達5~8倍額定電流,工作方式決定了加卸載閥必然反復動作,部件易老化,工頻高速運行,軸承磨損大,設備維護量大。

      5、噪音大
      持續工頻高速運行,超過所需工作壓力的額外壓力,反復加載、卸載,都直接導致工頻運行噪音大。

      1.3 、變頻器空壓機的優點:

      節能原理:

      空壓機變頻調速系統以輸出壓力作為控制對象,由變頻器、壓力傳感器、電機組成恒壓閉環控制系統,工作壓力值可由操作面板直接設置,現場壓力由傳感器來檢測,轉換成電流信號后反饋到變頻器,從而調節其輸出頻率,達到空壓機恒壓供氣和節能的目的。

      變頻節能效果:
      1、變頻器通過調整電機的轉速來調整氣體流量,使電機的輸出功率與流量需求成正比,保持電機高效率工作,功率因數高,功損耗小,節電效果明顯;
      2、按標準設計采用了高效的失量控制法,使得變頻器諧波失真和電機的電能損耗為最小化;
      3、自動快速休眠使得空載時間變短,電機完全停止足以最大程度節能。無沖擊啟動及低頻特性保證變頻器隨時帶載起停。

      4、啟動電流小,對電網無沖擊
      變頻器可使電機起動、加載時的電流平緩上升,沒有任何沖擊;可使電機實現軟停,避免產生電流造成的危害,有利于延長設備的使用壽命;
      5、輸出壓力穩定
      采用變頻控制系統后,可以實時監測供氣管路中氣體的壓力,使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定,提高生產效率和產品質量;
      6、設備維護量小
      空壓機變頻啟動電流小,小于2倍額定電流,加卸載閥無須反復動作,變頻空壓機根據用氣量自動調節電機轉速,運行頻率低,轉速慢,軸承磨損小,設備使用壽命延長,維護工作量變小。
      7、噪音低
      變頻根據用氣需要提供能量,能量損耗小,電機運轉頻率低,機械轉動噪音因此變小;由于變頻以調節電機轉速的方式,不用反復加載、卸載,頻繁加卸載的噪音也沒有了,持續加壓,氣壓不穩產生的噪音也消失了。總之,采用變頻恒壓控制系統后,不但可節約一筆數目可觀的電力費用,而且可延長壓縮機的使用壽命,還可實現恒壓供氣的目的,提高生產效率和產品質量。

      1.4 、變頻方式存在的優、缺點及對策

      空壓機的變頻控制原理都是相同的。如果用戶要求保留原有的工頻控制方式,則可以采用工變

      頻切換方式。

      1、工變頻切換方式存在的問題及解決對策:
      用戶需要在原空壓機系統的基礎上,加裝交流接觸器以實現工變頻控制的切換。采用壓力傳感器

      替換原來的壓力開關,將排氣壓力轉換成4~20mA電流信號,反饋回變頻器端子,實現恒壓閉環控制。

      在變頻器輸入電源則加裝交流接觸器,保證按下急停按鈕后立刻切斷變頻器電源,實現對空壓機及人

      身安全的保護。由于空壓機采用變頻控制方式運行時,系統能根據用戶設定壓力和壓力反饋,自動調

      節電機轉速,實現恒壓控制,所以當用戶的用氣量較小的時候,空壓機主電機可能將長時間處于低速

      加載狀態,不利于電機自冷風扇的散熱,從而導致電機溫升過高甚至燒毀電機線圈。

      解決該問題有以下4種對策,可根據情況選擇:
      1)合理設置空壓機專用變頻器的電機過載保護時間,變頻器將根據電機電流累積效應保護電機。

      2)設置電機傳感器保護值,采用電機溫度傳感器方式保護電機。
      3)設置較短的空壓機空久停機(休眠)時間及較短的啟動時間,進入休眠后,電機停止運轉。

      4)在空壓機內安裝主電機冷卻風扇,并通過交流接觸器進行控制,保證空壓機電機正常運轉。

      2、變頻控制方式優點:

      純變頻控制方式,是對傳統工頻控制方式的完全改進。由于取消了Y-△切換、工變頻切換,用戶甚至不用加裝交流接觸器,只需將電機直接接到變頻器輸出端,即可實現變頻改造。空壓機主電機繞組采用△連接方式,壓力反饋同樣采用4~20mA的壓力傳感器,同時推薦用戶將2個多余的交流接觸器分別改裝成變頻器急停控制和風機冷卻風扇控制,提高空壓機系統的安全性和可靠性。 許多空壓機用戶已經適應了傳統的工頻控制方式,對純變頻控制方式多少存在著些懷疑,因此在進行空壓機變頻器改造時,希望仍保留傳統的工頻控制方式,以保證當變頻控制出現故障的時候,空壓機仍然可以切換到工頻方式繼續運行。其實,隨著工控領域的不斷發展,變頻控制技術的日益完善,變頻器的穩定性和可靠性已經達到了較高的要求。變頻器已經廣泛應用于機械、紡織、風機、水泵等各個場合,并且實現了相當穩定的控制效果。因此,變頻器也能完美地適用于空壓機的控制需要。每一臺正弦變頻器,在其出廠之前,都經過嚴格的測試,保證產品的質量和可靠性。

      1.5 、改造方案

      針對客戶的要求,我們采用如下控制方案:

      對于貴公司我方給出一托二方式,即工、變可互換之方案;也就是一臺變頻器連接了兩臺同等型號的37kW空壓機,可達到兩者的任何一臺工作變頻使用,避免了空壓設備出現故障無法達到變頻節能。并且兩臺空壓機中任何一臺均可根據工作需要選擇工頻、變頻工作轉換,當變頻器故障時,不會影響生產用氣要求。

      人機界面+變頻器控制解決方案:

      1、人機界面+變頻器

      2、系統功能與控制方案:

      系統功能如下:

      ⑴、系統通過PID閉環控制實現壓力流量雙調節,空壓機的運行頻率根據用氣需求自動調節,當氣壓低于用氣壓力時,系統自動提高電機運行頻率,產氣量逐漸提高;壓力到達后,系統自動降低電機運行頻率,產氣量逐漸減少;壓力控制比較平穩,正常情況下,儲氣罐出口壓力波動±0.02Mpa。

      ⑵、空壓機實現變頻啟動、加載、卸載及停機,避免空壓機啟動時對設備的沖擊,提高了電機、壓縮機的壽命,極大的降低了設備維護費用。

      ⑶、兩臺空壓機均具有節能/市電兩套控制方式(兩臺同時用時,只允許1臺節能運行),節能/市電可以自由卻換,方便保養維修;節能模式出現故障后,也可以手動切換為原來的市電運行,不影響正常生產。

      ⑷、系統通過彩色人機界面動態實時監控管網壓力和變頻器運行狀態,并在高分辨率的人機界面上顯示出來,客戶能快速預覽系統狀態。

      人機界面可監控數據的內容:

      a、實時供氣壓力(曲線圖)

      b、電機實時運行電流

      c、電機實時運行頻率

      d、電機實時消耗功率(曲線圖)

      e、電網電壓

      f、變頻器故障

      g、累計運行時間

      3、工程接線

      應用此方案時將壓力傳感器信號和空壓機運行信號連接于變頻器上(看以下接線圖),人機界面與變頻器通過屏蔽雙絞線連接, RS485通訊控制。
      方案實現了空壓機系統的平滑軟啟動,供氣壓力由變頻器內置PID控制,真正做到按需供給。

      4、空壓機控制柜

      我公司專為空壓機控制方案做的一體柜,現場需要把電源、電機、運行信號、壓力傳感器信號接入控制柜,空壓機原有系統控制電源獨立出來即可。

      1.6 變頻改造投資效益分析
      直接經濟效益:
      采用傳統工頻控制方式的空壓機,在低于設定壓力時加載運行,高于設定壓力時空載運行。但

      不管是加載還是卸載,電機始終保持高速運轉,空載損耗非常大。
      1)工頻控制下的空載損耗 :
      已知空壓機的總運行時間為1小時X,加載運行時間為0.45小時Y,

      則空壓機空載率=(X-Y)/X=(1-0.45)/1 =0.55
      假設電源電壓為Ue,取380V;空載電流為I0;功率因數為COSφ,取0.9;空壓機年總運行時間取

      24H*330天=7920小時,則年空載損耗W:
      W=√3 ×Ue×I0×COSφ×年總運行時間×空載率 =(1.732×380×KW×0.9)/1000

      ×7920×0.55
      2)變頻控制下的節能分析 :
      采用變頻控制方式,當空壓機空載時,主電機降到20Hz運行。
      電機20Hz空載運行和50Hz空載運行時的電流大小基本相同,而定子繞組所承受的相電壓與運行頻

      率成正比關系,即U=Ue×(f設/f工)=152V。
      電機功耗P=√3 ×U×I0×COSφ,因此,我們可以近似地認為,電機功率與運行頻率成正比,

      電機空載損耗也與運行頻率成正比。則采用變頻控制方式.

      通過以上計算,當空壓機由工頻控制改為變頻控制時,僅空載損耗一項,空壓機采用變頻控制方式時,系統能根據用戶設定

      工作壓力和當前壓力反饋信號,自動進行閉環調節,實現恒壓控制。這樣當用戶用氣量減小的時候,

      空壓機自動降低輸出功率,而不必像傳統控制方式那樣全負荷加載運行,從而也大大降低了空壓機的能

      耗成本,并提高了供氣質量。
      綜上所述,將空壓機由工頻控制方式改造成變頻控制方式后,很大程度地降低了空壓機的電能

      損耗,帶來的直接經濟效益是相當客觀的。對于大多數的用戶,一般在進行了空壓機變頻節能改造后一

      年內,即可將投資成本全部收回,實現良好的節能效果。

      (注:此效益分析數據為估算,實際數據以每臺機實際運行數為準)

      1.7項目實施計劃進度表:

      1、材料準備15個工作日;

      2、現場改造,試運行,調試3—5個工作日。

      (備注:在安裝改造過程中,用戶必須允許空壓機可以停機。)

      1.8保修承諾:

      產品質量問題,保修期12~18個月;終身提供技術支持、維修服務。

      1.9售后聯系方式:

      24小時服務響應服務熱線:18688835418

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