空壓機(jī)是工廠里**重要的機(jī)器設(shè)備之一，空壓機(jī)供氣范疇能否使用變頻調(diào)速技術(shù)，在節(jié)省電能的同時(shí)改善空壓機(jī)功能，進(jìn)步供氣質(zhì)量，降低消費(fèi)設(shè)備毛病率，延伸設(shè)備的運(yùn)用壽命備受社會(huì)各界關(guān)注。爲(wèi)了浪費(fèi)動(dòng)力，對(duì)企業(yè)原有的空壓站停止節(jié)能減排技術(shù)改造，十分有必要。
一、空壓機(jī)任務(wù)原理
緊縮機(jī)是一種將氣體緊縮從而進(jìn)步氣體壓力或保送氣體的機(jī)器，螺桿式空壓機(jī)的任務(wù)原理包括四個(gè)進(jìn)程：1）吸氣進(jìn)程； 2）封鎖及保送進(jìn)程；3）緊縮及噴油進(jìn)程；4）排氣進(jìn)程
空氣緊縮機(jī)在出廠時(shí)配套的排氣壓力調(diào)理安裝，少數(shù)爲(wèi)封閉進(jìn)氣管式壓力調(diào)理器。其任務(wù)原理是當(dāng)儲(chǔ)氣罐（風(fēng)包）內(nèi)空氣壓力超越設(shè)定的壓力時(shí)，緊縮機(jī)進(jìn)氣管上碟閥自動(dòng)封閉，緊縮機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)卸荷形態(tài)；當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，緊縮機(jī)進(jìn)氣管碟閥自動(dòng)開啟，緊縮機(jī)又進(jìn)入到滿載任務(wù)形態(tài)�？諝饩o縮機(jī)的排氣量和壓力，在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不是不變的，常因工況變化招致用氣質(zhì)變化，所以空氣緊縮機(jī)任務(wù)時(shí)總是在反復(fù)滿載－卸荷任務(wù)方式。滿載時(shí)的任務(wù)電流接近電動(dòng)機(jī)的額外電流，卸荷時(shí)的空轉(zhuǎn)電流約爲(wèi)30-50%電動(dòng)機(jī)額外電流，這局部電流不是做有用功，而是機(jī)械在額外轉(zhuǎn)速下的空轉(zhuǎn)損耗。
這種機(jī)械式調(diào)理安裝雖然也能起到壓力調(diào)理作用，但是壓力調(diào)理精度低，壓力動(dòng)搖大。緊縮機(jī)總是在額外轉(zhuǎn)速下任務(wù)，機(jī)械磨損大，電耗高。空壓機(jī)本身存在著以下幾個(gè)缺陷:
(1) 當(dāng)輸入壓力大于一定值時(shí)，自動(dòng)翻開泄載閥，使異步電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重糜費(fèi)動(dòng)力;
(2) 異步電動(dòng)機(jī)易頻繁的啟動(dòng)、中止，影響電機(jī)的運(yùn)用壽命;
(3) 任務(wù)條件惡劣，樂音大;
(4) 自動(dòng)化水平低，輸入壓力的調(diào)理是靠人爲(wèi)調(diào)理閥的開度來完成的，調(diào)理速度慢，動(dòng)搖大，不波動(dòng)，精度低;
(5) 空壓機(jī)工頻啟動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，電機(jī)軸承磨損大，設(shè)備維護(hù)量大。針對(duì)以上存在的成績(jī)，采用變頻器對(duì)空壓機(jī)停止調(diào)理，完成空壓機(jī)恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)勢(shì)在必行。
二、公司螺桿式空壓機(jī)現(xiàn)狀
2.1 空壓站散布狀況
空壓站次要任務(wù)是供給全廠緊縮空氣消費(fèi)用氣。班組消費(fèi)運(yùn)作爲(wèi)終年二二制運(yùn)轉(zhuǎn)。班組有兩個(gè)站房輪番運(yùn)用，每個(gè)站房各由三臺(tái)40立方螺桿式緊縮機(jī)和一臺(tái)20立方螺桿式緊縮機(jī)組成。
2.2 空壓站現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)研，目前是工廠的消費(fèi)旺季，空壓站運(yùn)轉(zhuǎn)狀況如下：
3#空壓站配有壓力監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控廠里用氣狀況，空壓站必需保證廠內(nèi)管網(wǎng)的壓力。兩個(gè)空壓站的輪換運(yùn)用周期爲(wèi)一年，2017年3月至2018年3月運(yùn)用的是3站，2018年3月開端運(yùn)用的是2站，假如遇到毛病、檢修等狀況會(huì)暫時(shí)運(yùn)用另一個(gè)站點(diǎn)。
高壓站2、3、4號(hào)機(jī)，共有3臺(tái)高壓螺桿式空氣緊縮機(jī)，由于空氣緊縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)自身不能調(diào)速，因而就不能間接運(yùn)用壓力或流量的變化來完成降速調(diào)理輸入功率的婚配，招致在用氣量少的時(shí)分電機(jī)依然要空載運(yùn)轉(zhuǎn)，電能糜費(fèi)宏大。
2.3 緊縮機(jī)出口點(diǎn)壓力控制
目前，緊縮機(jī)的出口點(diǎn)壓力控制是操作員依據(jù)任務(wù)經(jīng)歷，手動(dòng)控制緊縮機(jī)的開啟和封閉，來滿足廠內(nèi)用氣需求。如今，普通設(shè)定緊縮機(jī)出口壓力不超越0.78MPa，正常運(yùn)轉(zhuǎn)堅(jiān)持在0.76MPa左右。2#站的設(shè)備帶有自動(dòng)卸載功用，壓力到了戒備值會(huì)自動(dòng)放氣減壓，抵達(dá)0.71MPa會(huì)再次加載，這之間有0.05MPa的壓差。3#站的設(shè)備的減壓方式是采用自動(dòng)減小進(jìn)氣口，來減小出口壓力。另外，頂峰用能工夫段，設(shè)備堅(jiān)持在加載形態(tài)，日班時(shí)段，設(shè)備加減載頻繁。
若能采用自動(dòng)控制和變頻調(diào)速技術(shù)，將四臺(tái)空壓機(jī)實(shí)行自動(dòng)控制，可以完成互爲(wèi)熱備自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，波動(dòng)輸入消費(fèi)要求所需的波動(dòng)氣壓，增加機(jī)械維修任務(wù)量，延伸空壓機(jī)的運(yùn)用壽命。另外，當(dāng)流量需求量增加時(shí)，就可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，也可以完成節(jié)能的目的。
三、變頻改造的嘗試
3.1 空氣緊縮機(jī)變頻節(jié)能原理
常常卸載和加載招致整個(gè)氣網(wǎng)壓力常常變化，不能堅(jiān)持恒定的任務(wù)壓力延伸緊縮機(jī)的運(yùn)用壽命。空壓機(jī)的有些調(diào)理方式（如調(diào)理閥門或調(diào)理卸載等方式）即便在需求流量較小的狀況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比擬小。依據(jù)空氣緊縮實(shí)際，緊縮機(jī)的軸功率、排氣量和軸轉(zhuǎn)速契合下列公式：
N=Mr×n/9553（kW） （1-1）
Vd1=K×Vh1×n2（m3/min） （1-2）
式中：
N－緊縮機(jī)的軸功率（kW）
Mr－緊縮機(jī)輸出的均勻軸轉(zhuǎn)矩（N.m）
n－緊縮機(jī)的軸轉(zhuǎn)速（r/min）
Vd1－在n2轉(zhuǎn)速下的排氣量（m3/min）
K－與汽缸容積、壓力、溫度和走漏有關(guān)的系數(shù)
Vh1－一級(jí)缸容積（m3 ）
n2－調(diào)理后的緊縮機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
依據(jù)上述實(shí)際剖析，在空氣緊縮機(jī)的汽缸容積不能改動(dòng)的條件下，只要調(diào)理緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)速才干改動(dòng)排氣量；空氣緊縮機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，緊縮機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速呈反比變化。在緊縮機(jī)總排氣量大于總用氣量時(shí)，經(jīng)過降高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)理供風(fēng)壓力，是到達(dá)緊縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的無效辦法。
3.2 可行性剖析
3.2.1 編制根據(jù)
節(jié)能減排改造項(xiàng)目工程總投資預(yù)算123.4萬(wàn)元，概略如表3。
3.2.2 估計(jì)節(jié)能狀況
設(shè)備用電狀況，其中包括空壓站3年的用電用能狀況。依據(jù)企業(yè)外部本錢核算，電費(fèi)單價(jià)爲(wèi)0.8元/kWh。希望能計(jì)算出，節(jié)能改造后每月的節(jié)能量和節(jié)能費(fèi)用，以便計(jì)算投資回收期。
根據(jù)后面剖析，空壓站3年均勻電費(fèi)2489992.3 元，改造后激進(jìn)估計(jì)年浪費(fèi)電費(fèi)21萬(wàn)元。
3.2.3 投資收益剖析
（1）節(jié)能改造靜態(tài)投資回收期=91.28/21=4.3年；
（2）工程總投資靜態(tài)投資回收期=123.4/21=5.8年。
備注：
以上預(yù)算是估量值，在改造中會(huì)依據(jù)實(shí)踐狀況有變化。
節(jié)能中心的場(chǎng)地需求上電公司提供。
節(jié)能中心的裝修預(yù)算將依據(jù)場(chǎng)地的狀況再做方案，費(fèi)用另計(jì)。
3.2.4 投資和收益分享
3.2.4.1 項(xiàng)目投資
節(jié)能減排改造項(xiàng)目擬采用合同動(dòng)力管理形式的節(jié)能效益分享型施行，該項(xiàng)目投資資金甲乙單方承當(dāng)如表4：
3.2.4.2 合同期收益
方案合同期爲(wèi)八年，在此時(shí)期內(nèi)單方各自分享項(xiàng)目年節(jié)電效益，乙方經(jīng)過局部分享項(xiàng)目的年節(jié)電效益來回收該項(xiàng)目的投資及合理利潤(rùn)。同時(shí)，由于乙方承當(dāng)額定的動(dòng)力檢測(cè)中心建立費(fèi)用，乙方分享的節(jié)能效益比例合同期內(nèi)較高，如表5。
四、改造方案施行
空壓機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)停止恒壓供氣控制時(shí)，零碎原理框圖如圖2所示。
變頻器將管網(wǎng)壓力作爲(wèi)控制對(duì)象，裝在儲(chǔ)氣管出氣口的壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的壓力轉(zhuǎn)變爲(wèi)4-20mA電信號(hào)送到變頻器外部，與壓力給定值停止比擬，并依據(jù)差值的大小停止運(yùn)算，發(fā)生控制信號(hào)去控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。那麼空壓機(jī)輸入相應(yīng)的緊縮空氣至儲(chǔ)氣罐，使之壓力變化，直到管網(wǎng)壓力與給定壓力值相反，從而使實(shí)踐壓力一直維持在給定壓力。整個(gè)控制進(jìn)程如下：用氣需求↑—管路氣壓↓—壓力設(shè)定值與返饋值的差值↑—變頻器輸入頻率↑—空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速↑—供氣流量↑—管路氣壓趨于波動(dòng)。
所以，堅(jiān)持管道中的氣壓恒定，就可保證該處供氣才能恰恰滿足用氣需求，這就是恒壓供氣零碎所要到達(dá)的目的。
五、空壓機(jī)變頻改造總結(jié)的剖析
經(jīng)過改造后，空壓機(jī)電機(jī)從運(yùn)動(dòng)到旋轉(zhuǎn)任務(wù)可由變頻器來啟動(dòng)，完成了軟啟動(dòng)，防止了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來的機(jī)械沖擊，從而到達(dá)空壓機(jī)省電、節(jié)能、環(huán)保、減排、降低磨損、延伸壽命、平安牢靠的目的。
4.1 浪費(fèi)動(dòng)力
變頻器控制緊縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的緊縮機(jī)比擬，動(dòng)力浪費(fèi)是**有實(shí)踐意義的，依據(jù)空氣量需求來供應(yīng)的緊縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)。
4.2 運(yùn)轉(zhuǎn)本錢降低
傳統(tǒng)緊縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢由三項(xiàng)組成：初始推銷本錢、維護(hù)本錢和動(dòng)力本錢。其中動(dòng)力本錢和維護(hù)本錢占緊縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)本錢的次要局部。經(jīng)過動(dòng)力本錢降低，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊增加，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)轉(zhuǎn)本錢將大大降低。
4.3 輸入壓力波動(dòng)
變頻控制零碎具有準(zhǔn)確的壓力控制才能，使空壓機(jī)的空氣壓力輸入與用戶空氣零碎所需的氣量相婚配。變頻控制空壓機(jī)的輸入氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改動(dòng)而改動(dòng)。由于變頻控制電機(jī)速度的精度進(jìn)步，所以它可以使管網(wǎng)的零碎壓力變化堅(jiān)持在波動(dòng)的變化范圍，無效地進(jìn)步了工況的質(zhì)量。
4.4 延伸空壓機(jī)的運(yùn)用壽命
變頻器從0Hz起動(dòng)空壓機(jī)，它的起動(dòng)減速工夫可以調(diào)整，從而增加起動(dòng)時(shí)對(duì)緊縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所形成的沖擊，加強(qiáng)零碎的牢靠性，使緊縮機(jī)的運(yùn)用壽命延伸。此外，變頻控制可以增加機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流動(dòng)搖，這一動(dòng)搖電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器可以無效的將起動(dòng)電流的峰值增加到****水平。
4.5、降低了空壓機(jī)的樂音
依據(jù)緊縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度分明減慢，因而無效地降低了空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的樂音。 , rmal; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial">Vd1－在n2轉(zhuǎn)速下的排氣量（m3/min）
K－與汽缸容積、壓力、溫度和走漏有關(guān)的系數(shù)
Vh1－一級(jí)缸容積（m3 ）
n2－調(diào)理后的緊縮機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）
依據(jù)上述實(shí)際剖析，在空氣緊縮機(jī)的汽缸容積不能改動(dòng)的條件下，只要調(diào)理緊縮機(jī)的轉(zhuǎn)速才干改動(dòng)排氣量；空氣緊縮機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，緊縮機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速呈反比變化。在緊縮機(jī)總排氣量大于總用氣量時(shí)，經(jīng)過降高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)理供風(fēng)壓力，是到達(dá)緊縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的無效辦法。
3.2 可行性剖析
3.2.1 編制根據(jù)
節(jié)能減排改造項(xiàng)目工程總投資預(yù)算123.4萬(wàn)元，概略如表3。
3.2.2 估計(jì)節(jié)能狀況
設(shè)備用電狀況，其中包括空壓站3年的用電用能狀況。依據(jù)企業(yè)外部本錢核算，電費(fèi)單價(jià)爲(wèi)0.8元/kWh。希望能計(jì)算出，節(jié)能改造后每月的節(jié)能量和節(jié)能費(fèi)用，以便計(jì)算投資回收期。
根據(jù)后面剖析，空壓站3年均勻電費(fèi)2489992.3 元，改造后激進(jìn)估計(jì)年浪費(fèi)電費(fèi)21萬(wàn)元。
3.2.3 投資收益剖析
（1）節(jié)能改造靜態(tài)投資回收期=91.28/21=4.3年；
（2）工程總投資靜態(tài)投資回收期=123.4/21=5.8年。
備注：
以上預(yù)算是估量值，在改造中會(huì)依據(jù)實(shí)踐狀況有變化。
節(jié)能中心的場(chǎng)地需求上電公司提供。
節(jié)能中心的裝修預(yù)算將依據(jù)場(chǎng)地的狀況再做方案，費(fèi)用另計(jì)。
3.2.4 投資和收益分享
3.2.4.1 項(xiàng)目投資
節(jié)能減排改造項(xiàng)目擬采用合同動(dòng)力管理形式的節(jié)能效益分享型施行，該項(xiàng)目投資資金甲乙單方承當(dāng)如表4：
3.2.4.2 合同期收益
方案合同期爲(wèi)八年，在此時(shí)期內(nèi)單方各自分享項(xiàng)目年節(jié)電效益，乙方經(jīng)過局部分享項(xiàng)目的年節(jié)電效益來回收該項(xiàng)目的投資及合理利潤(rùn)。同時(shí)，由于乙方承當(dāng)額定的動(dòng)力檢測(cè)中心建立費(fèi)用，乙方分享的節(jié)能效益比例合同期內(nèi)較高，如表5。
四、改造方案施行
空壓機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)停止恒壓供氣控制時(shí)，零碎原理框圖如圖2所示。
變頻器將管網(wǎng)壓力作爲(wèi)控制對(duì)象，裝在儲(chǔ)氣管出氣口的壓力變送器將儲(chǔ)氣罐的壓力轉(zhuǎn)變爲(wèi)4-20mA電信號(hào)送到變頻器外部，與壓力給定值停止比擬，并依據(jù)差值的大小停止運(yùn)算，發(fā)生控制信號(hào)去控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。那麼空壓機(jī)輸入相應(yīng)的緊縮空氣至儲(chǔ)氣罐，使之壓力變化，直到管網(wǎng)壓力與給定壓力值相反，從而使實(shí)踐壓力一直維持在給定壓力。整個(gè)控制進(jìn)程如下：用氣需求↑—管路氣壓↓—壓力設(shè)定值與返饋值的差值↑—變頻器輸入頻率↑—空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速↑—供氣流量↑—管路氣壓趨于波動(dòng)。
所以，堅(jiān)持管道中的氣壓恒定，就可保證該處供氣才能恰恰滿足用氣需求，這就是恒壓供氣零碎所要到達(dá)的目的。
五、空壓機(jī)變頻改造總結(jié)的剖析
經(jīng)過改造后，空壓機(jī)電機(jī)從運(yùn)動(dòng)到旋轉(zhuǎn)任務(wù)可由變頻器來啟動(dòng)，完成了軟啟動(dòng)，防止了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來的機(jī)械沖擊，從而到達(dá)空壓機(jī)省電、節(jié)能、環(huán)保、減排、降低磨損、延伸壽命、平安牢靠的目的。
4.1 浪費(fèi)動(dòng)力
變頻器控制緊縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的緊縮機(jī)比擬，動(dòng)力浪費(fèi)是**有實(shí)踐意義的，依據(jù)空氣量需求來供應(yīng)的緊縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)。
4.2 運(yùn)轉(zhuǎn)本錢降低
傳統(tǒng)緊縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)本錢由三項(xiàng)組成：初始推銷本錢、維護(hù)本錢和動(dòng)力本錢。其中動(dòng)力本錢和維護(hù)本錢占緊縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)本錢的次要局部。經(jīng)過動(dòng)力本錢降低，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊增加，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)轉(zhuǎn)本錢將大大降低。
4.3 輸入壓力波動(dòng)
變頻控制零碎具有準(zhǔn)確的壓力控制才能，使空壓機(jī)的空氣壓力輸入與用戶空氣零碎所需的氣量相婚配。變頻控制空壓機(jī)的輸入氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改動(dòng)而改動(dòng)。由于變頻控制電機(jī)速度的精度進(jìn)步，所以它可以使管網(wǎng)的零碎壓力變化堅(jiān)持在波動(dòng)的變化范圍，無效地進(jìn)步了工況的質(zhì)量。
4.4 延伸空壓機(jī)的運(yùn)用壽命
變頻器從0Hz起動(dòng)空壓機(jī)，它的起動(dòng)減速工夫可以調(diào)整，從而增加起動(dòng)時(shí)對(duì)緊縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所形成的沖擊，加強(qiáng)零碎的牢靠性，使緊縮機(jī)的運(yùn)用壽命延伸。此外，變頻控制可以增加機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流動(dòng)搖，這一動(dòng)搖電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器可以無效的將起動(dòng)電流的峰值增加到****水平。
4.5、降低了空壓機(jī)的樂音
依據(jù)緊縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度分明減慢，因而無效地降低了空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的樂音。
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