110KW空气压缩机节能改造方案范例(2200字)

发表于:2020.10.25来自:www.fanwen118.com字数:2200 手机看范文

110KW空气压缩机节能改造方案范例

空气压缩系统变频节能改造方案

一、空气压缩机及节能前景概述

随着我国经济的高速发展特别是21世纪初WTO的加入,能源的安全已成为摆在我们

面前的一个刻不容缓的问题。全国范围内的连续限电已向我们拉响了能源的警报。也是关

110KW空气压缩机节能改造方案范例

系到我国经济可持续发展战略的一个重要因素。同时异常激烈的市场竞争已渗透到各行各

业的每个角落中。生产型企业怎样能否有效的提高生产效率、工艺、节能降耗从而降低生

产成本,保住产品优势业亦成为各厂家发展中的首要问题。据不完全统计在我国的电能的

60%是被各行各业中广泛使用的风机、水泵所消耗,而空压机则占了60%中的15%左右。

可想而知其年消耗量有多大。

而由于空压机是结构复杂的通用设备,运转时间长,配备电机功率较大,因而降低空

压机的功耗,提高空压机的经济运行,对节能具有一定意义。尽管我们加强日常运行管理:

减少泄漏、合理润滑、定期维护,但是共蕴藏的节能潜力远未被挖掘出来。下面就作简单

分析。

我们通常使用的都是活塞式空压机,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。

首先,空压机的驱动轴上所需要的轴功率,与排气压力、空压机转速有直接的关系,

也就是说,在实际运行中,由于压缩空气的使用随时在变化,空压机并不经常在额定工况

下运行,而空压机排气压力的高低则直接影响到实际轴功率的大小。排气压力越高,所需

轴功率也越大。试验证明满负载时,空压机的输入电流(功率)与排气压力的关系符合下

图曲线与关系式。

其次,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

110KW空气压缩机节能改造方案范例

110KW空气压缩机节能改造方案范例

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,

若能维持这种状态当然最佳,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,其用电量仍为满负载的30-60%,这部分电能被白白浪废掉。另外一种办法是停止空压机运行,这样似乎空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了,但是若无容积较大的储气罐,将会带来电动机的频繁启动,空压机的空载启动电流大约是

额定电流的5-7倍,对电网及其它用电设备冲击较大,同时使空压机的使用寿命也会缩短。

110KW空气压缩机节能改造方案范例

采用变频调速控制与否的排气压力比较

综上所述,由于空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行,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,节能的第二方面是空

压机停止了空转,电机不存在轻载运行,这部分能量很可观。

相应带来的其它好处是: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。

二、工作原理图及工作流程如下图所示:

110KW空气压缩机节能改造方案范例

三、控制原理:

控制系统中一台变频器控制五台马达,变频器功率大小依所有马达中最大功率马达而定,此系统中变频器为110KW。系统根据气罐压力自动调节启动马达台数、且在工变频之间相互自动转换。

四、投资费用预算:

1、110KW空压机变频节能改造费用预算:(DIRISE变频器)

110KW空气压缩机节能改造方案范例

五、经济效益分析:

根据空压机运行特性和以往改造的运行记录经验,其节能的潜力通常在额定负载的30%~65%范围内。

考虑到负荷的变化,各设备的节电率可能会有差别,根据经验,按平均节电率40%来计算,例如一台110KW的设备,使用DIRISE变频器,按每天运行12小时,每月运行28天,每年运行12个月,电价0.9元/度计算,则

一套110KW空压机变频节能改造投资费用为: 元/套

☆ 深 圳 市 德 皓 机 电 设 备 有 限 公 司 ☆

每天节电量: 110×40%×12=528度

每年节电量: 528×28×12=177408度

每年可节电费约为:177408×0.9=159667元

投资设备费人民币: 元

投资回收期: 年

根据以上计算可知 年内即可回收投资成本。

实际上,改造系统后还会带来节省变压器损耗、节约电器维修费用、节约电机及管阀

的维修费用 等一系列好处,这种综合节能降耗产生的效益是巨大的。

六、质量保证:

我公司对所提供的产品实行长期跟踪服务,免费保修一年,提供终身维修服务。免费对

技术人员和操作人员进行技术和操作维护培训;免费提供技术咨询。

欢迎您选用变频器进行节能改造,为您服务是我们最大的荣耀。

深圳市德皓机电设备有限公司

2010-04-25




第二篇:螺杆空压机变频节能改造方案 3100字

螺杆空压机变频节能改造原理与应用

襄阳西顿自动化仪表有限公司 赵光辉

螺杆式空压机广泛地用于工业生产中,在其控制中采用加载-卸载阀来控制空压机的供气。由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别,使得用气量发生波动,有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后电机仍然工频运转,不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损;空压机加载过程是突然加载,也会对设备和电网造成较大的冲击。因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行方式、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。

一、螺杆式空压机的工作原理

以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理,如图1所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时,螺杆与壳体的齿沟相互啮合,空气由进气口吸入,同时也吸入机油,由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小,油气受到压缩;当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时,较高压力的油气混合气体排出机体。

螺杆空压机变频节能改造方案

二、压缩气供气系统组成及空压机控制原理

1、压缩气供气系统组成

工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备组成。如图2所示为压缩气供气系统组成示意图。

2、空气压缩机的控制原理

在工厂的空气压缩机控制系统中,普遍采用后端管道上安装的压力继电器来控制空气压缩机的运行。空压机启动时,加载阀处于不工作态,加载气缸不动作,空压机头进气口关闭,电机空载启动。当空气压缩机启动运行后,如果后端设备用气量较大,储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值,则控制器动作加载阀,打开进气口,电机负载运行,不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气,后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高,当达到压力上限设定值时,压力控制器发出卸载信号,加载阀停止工作,进气口关闭,电机空载运行。图3为某品牌空气压缩机的系统原理图。

螺杆空压机变频节能改造方案

三 、螺杆式空气压缩机变频改造

空压机工频运行和变频运行的比较:

空压机电机功率一般较大,启动方式多采用空载(卸载)星-三角启动,加载和卸载方式都为瞬时。这使得空压机在启动时会有较大的启动电流,加载和卸载时对设备机械冲击较大;不光引起电源电压波动,也会使压缩气源产生较大的波动;同时这种运行方式还会加速设备的磨损,降低设备的使用年限。

对空压机进行变频改造,能够使电机实现软起软停,减小启动冲击,延长设备使用年限;同时由于电机运行频率可变,实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速,减少了电机频繁的加载和卸载,使得供气系统气压维持恒定,在一定程度上节约了电能。

空压机主电路和控制电路的变频改造:

以某品牌空压机为例,图4是其电路原理图。可以看出该品牌型号的空压机采用星-三角启动方式,在主电路改造时,将变频器串接进原有的电源进线中;断开原加载阀控制回路,将原加载阀控制输出改为一个时间继电器JS,时间继电器的线圈一端与220V控制电路零线接通,另一端连接到PLC的加载输出点,将加载阀的一端直接和220V控制电路零线接通,另一端通过时间继电器JS的一对常开触点与220V控制电路火线接通,通过时间继电器延长加载时间。变频器的正转信号端子FWD,通过电机主电路上的交流接触器KM1的一对常开触点,与变频器公共控制端CM接通。变频器的模拟量反馈信号C1和GND端子,与压缩气输送管路上的压力传感器相连接。图5是变频改造后的电路原理图。

螺杆空压机变频节能改造方案

螺杆空压机变频节能改造方案

空压机变频改造后,电机启动时原有的交流接触器仍然由其控制PLC按星-三角方式动作,但在交流接触器连接为星型时,交流接触器KM1的常开触点没有闭合,变频器FWD端子与CM端子没有接通,变频器不启动、无输出;当PLC控制交流接触器转换为三角形接法后,KM1的常开触点闭合,变频器FWD端子与CM端子接通,时间继电器JS处于延时状态,加载阀不动作,变频器开始空载变频启动电机。当变频器启动电机完成后,时间继电器JS动作加载阀,变频

器自动变频运行。

四、 螺杆式空气压缩机变频改造注意事项

在进行变频改造时应该注意,尽量保持原有设备主电路和控制电路的完整性,对其电路的改动越少越好;这有利于在变频器发生故障或是检修时,空压机可以很方便地改动回到原有的控制方式上去,这保证了空压机在变频和工频状态下都可以运行,也使得改造时可以不用重新编写PLC程序。

必须保留空压机的工频运行模式,万一变频器出出故障,可以直接切换到工频模式下运行,不至对对生产造成影响。

变频器的启动信号由角形接法交流接触器KM1控制,既在星形时变频器不启动无输出。

时间继电器JS的整定时间要大于等于变频器的启动时间,这保证变频器空载变频启动,有效避免变频器低频启动时过负荷跳闸。

变频器的下限运行频率一般要设在35赫兹或以上,如果赫兹数太低,可能会造成油气分离器无法有效分离油气,造成空压机漏油现象。但要根据实际情况具体来考虑设定下限频率值,因为不同的空压机其机械配合磨损和效率不尽相同,其不漏油的下限频率也不一定相同。

管路上的压力传感器的安装位置要尽量靠近空压机,不要安装在过滤器或是阀门以后,同时切记压力传感器和空压机之间的管路上不能安装任何阀门元件,防止过滤器堵塞或是阀门关闭后,空压机不停机并发生爆炸危险。还应该保留空压机原来的压力停机保护开关。

使用变频器下限频率延时停机休眠功能。

按生产工艺要求,变频改造后,适当降低压缩气供气系统的供气压力,将原来的高压变流量供气改变为变频恒压变流量供气方式。

五、螺杆式空气压缩机变频改造节能分析

如以下公式所示拉力F与摩擦力F’大小相等、方向相反,拉力F在时间T内拉动物体做直线运动,移动位移S。拉力F在时间T内作的功率P为

螺杆空压机变频节能改造方案

由数学知识可知线速度v和旋转角速度ω之间的关系如式2所示,式中f为旋转体的旋转频率。

螺杆空压机变频节能改造方案

将式2代入式1可以求得旋转物体摩擦阻力功率如式3所示

螺杆空压机变频节能改造方案

由式3可以知道,克服旋转体的摩擦阻力使旋转体匀速转动,需要向旋转体提供的功率按式3公式计算(忽略机械效率损失,认为η为1)。式3中F’为旋转体的旋转摩擦阻力,r为旋转体的旋转半径,f为旋转体的旋转频率。所以我们可以在忽略空气压缩机机械效率损失,同时忽略空压机机械效率因为电机转速变化而变化的情况下,即始终认为空压机机械效率η为1,可以近似地认为变频器的输出功率与空压机电机的转速成正比,即成一次方正比例关系。

螺杆空压机变频节能改造方案

如图7所示是螺杆式空压机工频运行时的转速/功率-周期示意图。t1是空压机加栽运行时间,t2是空压机卸栽运行时间,加栽/卸栽时的转速和功率分别为P1/n1和P2/n2。忽略空压机机械效率η的变化,W1和W2分别为空压机加栽运行时间t1和卸栽运行时间t2中由电源输送给空压机电机的能量。其中W1转换为压缩空气势能、动能和热能等形式的能量,供设备使用。而W2则转换为机械的摩擦热能和声音、震动等形式的能量损失掉。

所以螺杆式空压机经过变频改造后,由于电机处于变速运行情况下,而通过式3的推导知道电机的平均功率与电机的平均转速成一次方正比例关系。空压机变频改造后,是根据用气系统的用气量恒压变流供气;所以变频改造后,空压机在周期T(t1+ t2)内所作的功W,等于同等工况下,空压机工频运行时,加载运行时间t1内所作的功W1。如图8所示。

通过以上分析,可知只要知道螺杆式空压机工频改造前卸载运行时间和卸载电流,就可以大致计算出,相同工况下变频改造后的节能功率和节能电量(忽略机械效率η的变化)。

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