行業(yè)應用
空壓機應用概述
空氣壓縮機是一種利用電動(dòng)機將氣體在壓縮腔內進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設備。它的用途廣泛，可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個(gè)行業(yè)?？諌簷C占大型工業(yè)設備(風(fēng)機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。經(jīng)考察，大部分空壓機自身存在著(zhù)以下幾個(gè)缺點(diǎn):
(1) 當輸出壓力大于一定值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)泄載閥，使異步電動(dòng)機空轉，嚴重浪費能源；
(2) 異步電動(dòng)機易頻繁的啟動(dòng)、停止，影響電機的使用壽命；
(3) 自動(dòng)化程度低，輸出壓力的調節是靠人為調節閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現的，調節速度慢，波動(dòng)大，不穩定，精度低；
(4) 空壓機工頻啟動(dòng)電流大，對電網(wǎng)沖擊大，電機軸承磨損大，設備維護量大。
傳統空壓機供氣系統電能浪費分析
傳統空壓機供氣系統的工作狀態(tài)主要有兩種：一種是加載狀態(tài)，另一種是空載狀態(tài)。
(1) 加載時(shí)的電能消耗
加載狀態(tài)是，在壓力達到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì )繼續上升直到最大壓力值。在加壓過(guò)程中,一定要向外界釋放更多的熱量，從而導致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)減壓閥減壓,這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。
(2) 卸載時(shí)電能的消耗
空載狀態(tài)時(shí)，當壓力達到壓力最大值時(shí)，空壓機通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載:關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。據我們測算，空壓機卸載時(shí)的能耗約占空壓機滿(mǎn)載運行時(shí)的10%～25%,這還是在卸載時(shí)間所占比例不大的情況下。換而言之，該空壓機20%左右的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無(wú)用功。很明顯在加卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節能空間。
傳統空壓機供氣系統的壓力控制是上下限控制，首先根據生產(chǎn)設備的最低壓力要求，設定空壓機輸出壓力的下限，也就是空壓機開(kāi)始加載的壓力；再在最低壓力上加1帕左右，作為空壓機輸出壓力的上限，即開(kāi)始卸載的壓力?？諌簷C的輸出工作壓力將在上下限之間波動(dòng)?？諌簷C的功率消耗和輸出壓力成正比。輸出的壓力越高消耗的功率也越大，從輸出壓力的下限到上限的1帕的壓差將多消耗總功率的7-10%。
在傳統供氣空壓機系統中，如果有多臺空壓機同時(shí)運行，每臺空壓機的輸出壓力都將隨著(zhù)管網(wǎng)的壓力波動(dòng)而在上下限之間波動(dòng)，所以每臺機都多消耗7-10%的額定功率。
傳統空壓機供氣系統中運行參數的設定不同也會(huì )造成空壓機用電量的不同，必須根據用氣工況進(jìn)行設定，才能達到最經(jīng)濟的運行效果。
傳統空壓機供氣系統由于電機不允許頻繁啟動(dòng)，導致在用氣量少的時(shí)候電機仍然要空載運行，浪費電能。經(jīng)常卸載和加載導致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。
(1) 加載時(shí)的電能消耗
加載狀態(tài)是，在壓力達到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì )繼續上升直到最大壓力值。在加壓過(guò)程中,一定要向外界釋放更多的熱量，從而導致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)減壓閥減壓,這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。
(2) 卸載時(shí)電能的消耗
空載狀態(tài)時(shí)，當壓力達到壓力最大值時(shí)，空壓機通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載:關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機處于空轉狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。據我們測算，空壓機卸載時(shí)的能耗約占空壓機滿(mǎn)載運行時(shí)的10%～25%,這還是在卸載時(shí)間所占比例不大的情況下。換而言之，該空壓機20%左右的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無(wú)用功。很明顯在加卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節能空間。
傳統空壓機供氣系統的壓力控制是上下限控制，首先根據生產(chǎn)設備的最低壓力要求，設定空壓機輸出壓力的下限，也就是空壓機開(kāi)始加載的壓力；再在最低壓力上加1帕左右，作為空壓機輸出壓力的上限，即開(kāi)始卸載的壓力?？諌簷C的輸出工作壓力將在上下限之間波動(dòng)?？諌簷C的功率消耗和輸出壓力成正比。輸出的壓力越高消耗的功率也越大，從輸出壓力的下限到上限的1帕的壓差將多消耗總功率的7-10%。
在傳統供氣空壓機系統中，如果有多臺空壓機同時(shí)運行，每臺空壓機的輸出壓力都將隨著(zhù)管網(wǎng)的壓力波動(dòng)而在上下限之間波動(dòng)，所以每臺機都多消耗7-10%的額定功率。
傳統空壓機供氣系統中運行參數的設定不同也會(huì )造成空壓機用電量的不同，必須根據用氣工況進(jìn)行設定，才能達到最經(jīng)濟的運行效果。
傳統空壓機供氣系統由于電機不允許頻繁啟動(dòng)，導致在用氣量少的時(shí)候電機仍然要空載運行，浪費電能。經(jīng)常卸載和加載導致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。
空壓機的工作原理
螺桿式空壓機的工作原理圖如圖1所示，空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器和吸氣調節閥而吸入，該調節閥主要用于調節氣缸、轉子及滑片形成的壓縮腔，陰、陽(yáng)轉子旋轉相對于氣缸里偏心方式運轉?；惭b在轉子的槽中，并通過(guò)離心力將滑片推至氣缸壁，高效的注油系統能夠確保壓縮機良好的冷卻及潤滑油的最小舒適耗量，在氣缸壁上形成的一層薄薄的油膜可以防止金屬部件之間直接接觸而造成磨損。經(jīng)壓縮后的空氣溫度較高，其中混有一定的油氣，經(jīng)過(guò)油氣分離器進(jìn)行分離之后，油氣經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻再經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器流回儲油罐，空氣經(jīng)過(guò)氣冷卻器(空氣冷卻裝置)進(jìn)行冷卻而進(jìn)入儲氣罐。
空壓機改造原理
（1）、出氣口釋放閥全部關(guān)閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量方式，以避免由此導致的電能浪費。代之以變頻器調整電機的轉速來(lái)調整氣體流量，使電機輸出的功率與流量需求基本上成正比關(guān)系，始終使電機高效率工作，以達到明顯的節電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時(shí)，節電率可達40%以上；
（2）、利用變頻器的節能模式，可使電機在輕載時(shí)以最高效率運行，減少不必要的電能損耗；
（3）、根據嚴格的EMS標準，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機的電能損失。
（4）、可使電機起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；可使電機實(shí)現軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(cháng)設備的使用壽命；避免因電流峰值帶來(lái)的電力公司的罰款；
（5）、采用變頻控制系統后，可以實(shí)時(shí)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(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；
（6）、由于電機在高效率狀態(tài)下運行，功率因數較高，降低了無(wú)功損耗，節約了大量電能。
（2）、利用變頻器的節能模式，可使電機在輕載時(shí)以最高效率運行，減少不必要的電能損耗；
（3）、根據嚴格的EMS標準，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機的電能損失。
（4）、可使電機起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；可使電機實(shí)現軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(cháng)設備的使用壽命；避免因電流峰值帶來(lái)的電力公司的罰款；
（5）、采用變頻控制系統后，可以實(shí)時(shí)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(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；
（6）、由于電機在高效率狀態(tài)下運行，功率因數較高，降低了無(wú)功損耗，節約了大量電能。
（7）、保存原釋放閥系統，在必要時(shí)可參加調節，增強系統的可靠性。
總之，采用恒壓供氣智能控制系統后，不但可節約30～40%的電力費用，延長(cháng)壓縮機的使用壽命，并可實(shí)現恒壓供氣的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量
總之，采用恒壓供氣智能控制系統后，不但可節約30～40%的電力費用，延長(cháng)壓縮機的使用壽命，并可實(shí)現恒壓供氣的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量
變頻改造方案設計原則
原供氣系統介紹
某煉油廠(chǎng)聚丙烯供氣系統共有四臺37kW空壓機，如下圖二，是原聚丙烯空壓機供氣系統工作流程圖，采用三臺空壓機工頻供電運行，另一臺空壓機作備用。
存在問(wèn)題是由于工作空壓機是用工頻供電運行，始終處于滿(mǎn)負荷運行，趕產(chǎn)量用氣高峰時(shí)有氣壓偏低現象；用氣低谷時(shí)，特別是節假日休息時(shí)，供氣壓量特別大（該煉油廠(chǎng)聚丙烯供氣系統24小時(shí)運行）。容易損壞排氣閥門(mén)或氣管爆裂，同時(shí)浪費了電能，降低了設備使用壽命。希望恒壓供氣，三臺聚丙烯空壓機均衡工作運行。
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