行業應用
空壓機應用概述
空氣壓(ya)縮機(ji)(ji)(ji)是一種利用(yong)電動(dong)機(ji)(ji)(ji)將氣體(ti)在(zai)壓(ya)縮腔內進行(xing)壓(ya)縮并使壓(ya)縮的氣體(ti)具有一定壓(ya)力的設(she)備(bei)(bei)。它的用(yong)途廣(guang)泛，可以用(yong)于冶(ye)金、機(ji)(ji)(ji)械制造、礦山、電力、紡織、石(shi)油化工等各(ge)個(ge)行(xing)業。空壓(ya)機(ji)(ji)(ji)占大型(xing)工業設(she)備(bei)(bei)(風(feng)機(ji)(ji)(ji)、水泵、鍋爐、空壓(ya)機(ji)(ji)(ji)等)耗電量的15%。經(jing)考察，大部分空壓(ya)機(ji)(ji)(ji)自(zi)身存(cun)在(zai)著(zhu)以下幾個(ge)缺(que)點:
(1) 當輸出壓力(li)大(da)于一定值時(shi)，自動(dong)打開(kai)泄載(zai)閥，使異步電(dian)動(dong)機空(kong)轉，嚴重浪費能源；
(2) 異(yi)步電動機易頻(pin)繁的啟動、停止(zhi)，影響電機的使用壽命；
(3) 自(zi)動化程度(du)低(di)，輸(shu)出壓力的(de)調節是靠人為調節閥的(de)開度(du)來(lai)實(shi)現的(de)，調節速(su)度(du)慢，波(bo)動大，不穩定，精(jing)度(du)低(di)；
(4) ;空(kong)壓(ya)機(ji)工(gong)頻啟動電(dian)(dian)(dian)流大，對電(dian)(dian)(dian)網沖擊大，電(dian)(dian)(dian)機(ji)軸承磨損大，設備維(wei)護(hu)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(zuo)狀(zhuang)態主(zhu)要(yao)有兩種(zhong)：一(yi)種(zhong)是加載狀(zhuang)態，另一(yi)種(zhong)是空載狀(zhuang)態。
(1) 加(jia)載時的電能消耗
加載狀態是(shi)，在(zai)(zai)壓(ya)力(li)達到(dao)最小值后，原控制方式決(jue)定(ding)(ding)其(qi)壓(ya)力(li)會繼續上升直到(dao)最大壓(ya)力(li)值。在(zai)(zai)加壓(ya)過(guo)(guo)程(cheng)中,一定(ding)(ding)要(yao)向外界(jie)釋放更多的熱量，從而導致電(dian)能(neng)損(sun)失。另一方面，高于(yu)壓(ya)力(li)最大值的氣體在(zai)(zai)進入氣動元件前(qian)，其(qi)壓(ya)力(li)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)(guo)減壓(ya)閥減壓(ya),這一過(guo)(guo)程(cheng)同(tong)樣是(shi)一個(ge)耗能(neng)過(guo)(guo)程(cheng)。
(2) 卸載時電(dian)能的消耗
空(kong)(kong)(kong)(kong)載(zai)狀態時(shi)(shi)(shi)(shi)，當壓(ya)力(li)達(da)到壓(ya)力(li)最大值(zhi)時(shi)(shi)(shi)(shi)，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)通(tong)(tong)過如下方(fang)法來(lai)降壓(ya)卸(xie)載(zai):關(guan)閉進氣(qi)(qi)閥(fa)使電(dian)機(ji)(ji)處于空(kong)(kong)(kong)(kong)轉狀態，同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)將分離罐中多(duo)余的(de)壓(ya)縮空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)通(tong)(tong)過放空(kong)(kong)(kong)(kong)閥(fa)放空(kong)(kong)(kong)(kong)。這種調節方(fang)法要造成(cheng)很(hen)大的(de)能(neng)量浪(lang)費。據我們測算，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)卸(xie)載(zai)時(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)能(neng)耗(hao)約占空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)滿載(zai)運(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)10%～25%,這還是在(zai)卸(xie)載(zai)時(shi)(shi)(shi)(shi)間所(suo)占比例(li)不(bu)大的(de)情況下。換而(er)言之(zhi)，該空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)20%左右的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間處于空(kong)(kong)(kong)(kong)載(zai)狀態，在(zai)作(zuo)無用功(gong)。很(hen)明顯在(zai)加卸(xie)載(zai)供氣(qi)(qi)控制方(fang)式(shi)下，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)電(dian)機(ji)(ji)存(cun)在(zai)很(hen)大的(de)節能(neng)空(kong)(kong)(kong)(kong)間。
傳統空(kong)(kong)壓機(ji)供氣系(xi)統的(de)(de)壓力(li)(li)控制是(shi)上下(xia)限控制，首先(xian)根據生產設備(bei)的(de)(de)最(zui)低壓力(li)(li)要求(qiu)，設定空(kong)(kong)壓機(ji)輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)下(xia)限，也就是(shi)空(kong)(kong)壓機(ji)開(kai)始(shi)加載(zai)的(de)(de)壓力(li)(li)；再在最(zui)低壓力(li)(li)上加1帕(pa)左右，作(zuo)為空(kong)(kong)壓機(ji)輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)上限，即(ji)開(kai)始(shi)卸載(zai)的(de)(de)壓力(li)(li)。空(kong)(kong)壓機(ji)的(de)(de)輸(shu)(shu)出工作(zuo)壓力(li)(li)將(jiang)在上下(xia)限之間波動。空(kong)(kong)壓機(ji)的(de)(de)功率(lv)消耗和輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)成正比。輸(shu)(shu)出的(de)(de)壓力(li)(li)越(yue)高消耗的(de)(de)功率(lv)也越(yue)大，從輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)下(xia)限到(dao)上限的(de)(de)1帕(pa)的(de)(de)壓差將(jiang)多消耗總功率(lv)的(de)(de)7-10%。
在(zai)(zai)傳統供氣空壓(ya)機(ji)(ji)系統中，如果(guo)有多(duo)臺(tai)空壓(ya)機(ji)(ji)同時運(yun)行，每臺(tai)空壓(ya)機(ji)(ji)的輸出壓(ya)力都將(jiang)隨著管(guan)網(wang)的壓(ya)力波動而(er)在(zai)(zai)上下限之間波動，所以每臺(tai)機(ji)(ji)都多(duo)消耗7-10%的額定功率。
傳統(tong)空壓機(ji)(ji)供氣系統(tong)中運行(xing)參數(shu)的(de)(de)(de)設(she)定不(bu)同也會造成空壓機(ji)(ji)用電(dian)量的(de)(de)(de)不(bu)同，必(bi)須根據用氣工況(kuang)進行(xing)設(she)定，才能達到最(zui)經濟的(de)(de)(de)運行(xing)效(xiao)果。
傳統空壓(ya)(ya)機(ji)供氣(qi)系統由于電(dian)機(ji)不允許(xu)頻(pin)繁啟動，導致在(zai)用(yong)氣(qi)量少的(de)時候電(dian)機(ji)仍然要空載運行，浪費電(dian)能。經常卸載和加載導致整個氣(qi)網壓(ya)(ya)力經常變化，不能保持恒(heng)定的(de)工作壓(ya)(ya)力。
(1) 加(jia)載時的電能消耗
加載狀態是(shi)，在(zai)(zai)壓(ya)力(li)達到(dao)最小值后，原控制方式決(jue)定(ding)(ding)其(qi)壓(ya)力(li)會繼續上升直到(dao)最大壓(ya)力(li)值。在(zai)(zai)加壓(ya)過(guo)(guo)程(cheng)中,一定(ding)(ding)要(yao)向外界(jie)釋放更多的熱量，從而導致電(dian)能(neng)損(sun)失。另一方面，高于(yu)壓(ya)力(li)最大值的氣體在(zai)(zai)進入氣動元件前(qian)，其(qi)壓(ya)力(li)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)(guo)減壓(ya)閥減壓(ya),這一過(guo)(guo)程(cheng)同(tong)樣是(shi)一個(ge)耗能(neng)過(guo)(guo)程(cheng)。
(2) 卸載時電(dian)能的消耗
空(kong)(kong)(kong)(kong)載(zai)狀態時(shi)(shi)(shi)(shi)，當壓(ya)力(li)達(da)到壓(ya)力(li)最大值(zhi)時(shi)(shi)(shi)(shi)，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)通(tong)(tong)過如下方(fang)法來(lai)降壓(ya)卸(xie)載(zai):關(guan)閉進氣(qi)(qi)閥(fa)使電(dian)機(ji)(ji)處于空(kong)(kong)(kong)(kong)轉狀態，同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)將分離罐中多(duo)余的(de)壓(ya)縮空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)通(tong)(tong)過放空(kong)(kong)(kong)(kong)閥(fa)放空(kong)(kong)(kong)(kong)。這種調節方(fang)法要造成(cheng)很(hen)大的(de)能(neng)量浪(lang)費。據我們測算，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)卸(xie)載(zai)時(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)能(neng)耗(hao)約占空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)滿載(zai)運(yun)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)10%～25%,這還是在(zai)卸(xie)載(zai)時(shi)(shi)(shi)(shi)間所(suo)占比例(li)不(bu)大的(de)情況下。換而(er)言之(zhi)，該空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)20%左右的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間處于空(kong)(kong)(kong)(kong)載(zai)狀態，在(zai)作(zuo)無用功(gong)。很(hen)明顯在(zai)加卸(xie)載(zai)供氣(qi)(qi)控制方(fang)式(shi)下，空(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)機(ji)(ji)電(dian)機(ji)(ji)存(cun)在(zai)很(hen)大的(de)節能(neng)空(kong)(kong)(kong)(kong)間。
傳統空(kong)(kong)壓機(ji)供氣系(xi)統的(de)(de)壓力(li)(li)控制是(shi)上下(xia)限控制，首先(xian)根據生產設備(bei)的(de)(de)最(zui)低壓力(li)(li)要求(qiu)，設定空(kong)(kong)壓機(ji)輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)下(xia)限，也就是(shi)空(kong)(kong)壓機(ji)開(kai)始(shi)加載(zai)的(de)(de)壓力(li)(li)；再在最(zui)低壓力(li)(li)上加1帕(pa)左右，作(zuo)為空(kong)(kong)壓機(ji)輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)上限，即(ji)開(kai)始(shi)卸載(zai)的(de)(de)壓力(li)(li)。空(kong)(kong)壓機(ji)的(de)(de)輸(shu)(shu)出工作(zuo)壓力(li)(li)將(jiang)在上下(xia)限之間波動。空(kong)(kong)壓機(ji)的(de)(de)功率(lv)消耗和輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)成正比。輸(shu)(shu)出的(de)(de)壓力(li)(li)越(yue)高消耗的(de)(de)功率(lv)也越(yue)大，從輸(shu)(shu)出壓力(li)(li)的(de)(de)下(xia)限到(dao)上限的(de)(de)1帕(pa)的(de)(de)壓差將(jiang)多消耗總功率(lv)的(de)(de)7-10%。
在(zai)(zai)傳統供氣空壓(ya)機(ji)(ji)系統中，如果(guo)有多(duo)臺(tai)空壓(ya)機(ji)(ji)同時運(yun)行，每臺(tai)空壓(ya)機(ji)(ji)的輸出壓(ya)力都將(jiang)隨著管(guan)網(wang)的壓(ya)力波動而(er)在(zai)(zai)上下限之間波動，所以每臺(tai)機(ji)(ji)都多(duo)消耗7-10%的額定功率。
傳統(tong)空壓機(ji)(ji)供氣系統(tong)中運行(xing)參數(shu)的(de)(de)(de)設(she)定不(bu)同也會造成空壓機(ji)(ji)用電(dian)量的(de)(de)(de)不(bu)同，必(bi)須根據用氣工況(kuang)進行(xing)設(she)定，才能達到最(zui)經濟的(de)(de)(de)運行(xing)效(xiao)果。
傳統空壓(ya)(ya)機(ji)供氣(qi)系統由于電(dian)機(ji)不允許(xu)頻(pin)繁啟動，導致在(zai)用(yong)氣(qi)量少的(de)時候電(dian)機(ji)仍然要空載運行，浪費電(dian)能。經常卸載和加載導致整個氣(qi)網壓(ya)(ya)力經常變化，不能保持恒(heng)定的(de)工作壓(ya)(ya)力。
空壓機的工作原理
螺桿(gan)式(shi)空(kong)(kong)壓(ya)機(ji)的工作原(yuan)理圖(tu)如圖(tu)1所示，空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器和吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)調(diao)節閥而吸(xi)入，該(gai)調(diao)節閥主要用于(yu)調(diao)節氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)、轉(zhuan)子(zi)及滑(hua)片形(xing)成的壓(ya)縮(suo)腔，陰、陽轉(zhuan)子(zi)旋轉(zhuan)相對于(yu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)里偏心方式(shi)運轉(zhuan)。滑(hua)片安(an)裝在轉(zhuan)子(zi)的槽中(zhong)，并通過(guo)(guo)離(li)心力將滑(hua)片推至(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)壁，高效的注油(you)(you)(you)(you)系統能(neng)夠確保壓(ya)縮(suo)機(ji)良好的冷卻(que)(que)(que)(que)及潤滑(hua)油(you)(you)(you)(you)的最小舒適耗量(liang)，在氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)壁上形(xing)成的一層(ceng)薄(bo)薄(bo)的油(you)(you)(you)(you)膜(mo)可(ke)以(yi)防止金屬部件之間直接(jie)接(jie)觸而造成磨損。經(jing)壓(ya)縮(suo)后的空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫度較高，其中(zhong)混(hun)有一定的油(you)(you)(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，經(jing)過(guo)(guo)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)分離(li)器進(jin)行分離(li)之后，油(you)(you)(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)過(guo)(guo)油(you)(you)(you)(you)冷卻(que)(que)(que)(que)器冷卻(que)(que)(que)(que)再(zai)經(jing)過(guo)(guo)油(you)(you)(you)(you)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)器流(liu)回儲油(you)(you)(you)(you)罐，空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)過(guo)(guo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)冷卻(que)(que)(que)(que)器(空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)冷卻(que)(que)(que)(que)裝置)進(jin)行冷卻(que)(que)(que)(que)而進(jin)入儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐。
空壓機改造原理
（1）、出氣(qi)口(kou)釋放(fang)閥全部關(guan)閉，取消用(yong)出氣(qi)口(kou)釋放(fang)閥調節供氣(qi)量(liang)方式，以(yi)避免由此導致的(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)浪費。代之以(yi)變(bian)頻(pin)器調整電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)轉速來調整氣(qi)體流量(liang)，使(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)輸出的(de)功率(lv)(lv)與流量(liang)需求基本上成正(zheng)比關(guan)系，始(shi)終使(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)高效(xiao)率(lv)(lv)工作，以(yi)達(da)到明(ming)顯的(de)節電(dian)(dian)(dian)效(xiao)果。例如當用(yong)氣(qi)量(liang)是額定供氣(qi)量(liang)的(de)50%時，節電(dian)(dian)(dian)率(lv)(lv)可達(da)40%以(yi)上；
（2）、利用變頻器的節能(neng)模式，可使電(dian)機在輕載時以最高(gao)效率(lv)運行，減少不(bu)必要的電(dian)能(neng)損(sun)耗；
（3）、根據嚴格(ge)的(de)(de)EMS標準(zhun)，高效的(de)(de)PWM變頻器使(shi)用高速低耗的(de)(de)IGBT，降(jiang)低諧(xie)波失(shi)真(zhen)和電機(ji)的(de)(de)電能損失(shi)。
（4）、可(ke)使(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)起動、加載時的(de)電(dian)(dian)流平緩上升，沒(mei)有任何沖擊；可(ke)使(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)實現(xian)軟(ruan)停，避免(mian)反生電(dian)(dian)流造成的(de)危害(hai)，有利于延長(chang)設備(bei)的(de)使(shi)(shi)用壽命；避免(mian)因電(dian)(dian)流峰值(zhi)帶來(lai)的(de)電(dian)(dian)力公司的(de)罰款(kuan)；
（5）、采用(yong)變頻控(kong)制系統后，可以實時(shi)監測供(gong)氣管(guan)路(lu)中(zhong)氣體的壓(ya)力，使供(gong)氣管(guan)路(lu)中(zhong)的氣體的壓(ya)力保持恒定，提高生(sheng)產效(xiao)率和產品質量；
（6）、由于電(dian)機(ji)在高(gao)效率(lv)狀(zhuang)態下運行，功(gong)率(lv)因數較高(gao)，降低了無功(gong)損耗，節約(yue)了大量電(dian)能。
（2）、利用變頻器的節能(neng)模式，可使電(dian)機在輕載時以最高(gao)效率(lv)運行，減少不(bu)必要的電(dian)能(neng)損(sun)耗；
（3）、根據嚴格(ge)的(de)(de)EMS標準(zhun)，高效的(de)(de)PWM變頻器使(shi)用高速低耗的(de)(de)IGBT，降(jiang)低諧(xie)波失(shi)真(zhen)和電機(ji)的(de)(de)電能損失(shi)。
（4）、可(ke)使(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)起動、加載時的(de)電(dian)(dian)流平緩上升，沒(mei)有任何沖擊；可(ke)使(shi)(shi)電(dian)(dian)機(ji)實現(xian)軟(ruan)停，避免(mian)反生電(dian)(dian)流造成的(de)危害(hai)，有利于延長(chang)設備(bei)的(de)使(shi)(shi)用壽命；避免(mian)因電(dian)(dian)流峰值(zhi)帶來(lai)的(de)電(dian)(dian)力公司的(de)罰款(kuan)；
（5）、采用(yong)變頻控(kong)制系統后，可以實時(shi)監測供(gong)氣管(guan)路(lu)中(zhong)氣體的壓(ya)力，使供(gong)氣管(guan)路(lu)中(zhong)的氣體的壓(ya)力保持恒定，提高生(sheng)產效(xiao)率和產品質量；
（6）、由于電(dian)機(ji)在高(gao)效率(lv)狀(zhuang)態下運行，功(gong)率(lv)因數較高(gao)，降低了無功(gong)損耗，節約(yue)了大量電(dian)能。
（7）、保存原釋放閥系統，在必要時可參加調節，增強系統的可靠(kao)性(xing)。
總(zong)之，采用恒壓供氣智能控制系(xi)統后(hou)，不但可(ke)節(jie)約30～40%的電力費用，延長壓縮機(ji)的使用壽命，并可(ke)實現恒壓供氣的目的，提(ti)高生產(chan)效率和(he)產(chan)品質量(liang)
總(zong)之，采用恒壓供氣智能控制系(xi)統后(hou)，不但可(ke)節(jie)約30～40%的電力費用，延長壓縮機(ji)的使用壽命，并可(ke)實現恒壓供氣的目的，提(ti)高生產(chan)效率和(he)產(chan)品質量(liang)
變頻改造方案設計原則
原供氣系統介紹
某煉(lian)油(you)廠聚(ju)(ju)丙(bing)烯供(gong)氣(qi)系統共(gong)有四臺37kW空壓機，如(ru)下(xia)圖二，是原(yuan)聚(ju)(ju)丙(bing)烯空壓機供(gong)氣(qi)系統工作(zuo)流(liu)程圖，采用三臺空壓機工頻供(gong)電運(yun)行，另(ling)一臺空壓機作(zuo)備(bei)用。
存在問題是(shi)(shi)由于工作空壓(ya)機是(shi)(shi)用工頻(pin)供(gong)電運(yun)行，始終處于滿負荷運(yun)行，趕產量(liang)用氣(qi)(qi)(qi)高峰(feng)時有(you)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)偏(pian)低(di)現象；用氣(qi)(qi)(qi)低(di)谷時，特別是(shi)(shi)節假(jia)日休(xiu)息時，供(gong)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)量(liang)特別大(da)（該煉油廠聚丙(bing)烯供(gong)氣(qi)(qi)(qi)系(xi)統(tong)24小時運(yun)行）。容易損(sun)壞排氣(qi)(qi)(qi)閥(fa)門或氣(qi)(qi)(qi)管爆裂，同時浪費了電能，降低(di)了設(she)備使(shi)用壽(shou)命。希(xi)望(wang)恒(heng)壓(ya)供(gong)氣(qi)(qi)(qi)，三(san)臺聚丙(bing)烯空壓(ya)機均衡工作運(yun)行。
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