螺桿空壓機(jī)節(jié)能改造

1、螺桿空壓機(jī)變頻改造技術(shù)方案概述：目前在我國(guó)各工礦企業(yè)運(yùn)行著大量的螺桿空氣壓縮機(jī)，而這些設(shè)備往往 是企業(yè)耗電的大戶。 根據(jù)我們對(duì)設(shè)計(jì)院所的了解和對(duì)用戶的設(shè)計(jì)調(diào)查這些大功率 的耗能系統(tǒng)，絕大部分實(shí)際運(yùn)行效率普遍偏低，總體僅為50-70%左右。主要有兩個(gè)方面的原因造成的： 1、設(shè)計(jì)院所和用戶在選型時(shí)往往考慮較大的裕量，一 般都在 30%以上，這就使螺桿空壓機(jī)經(jīng)常處在關(guān)閉進(jìn)氣閥的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)從而 降低了運(yùn)行效率； 2、普通螺桿空壓機(jī)基本處于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而實(shí)際生產(chǎn)用氣 量則處于變動(dòng)狀態(tài)， 當(dāng)用戶用氣量減小時(shí)壓縮機(jī)組只能通過(guò)全部或者部分關(guān)斷進(jìn) 氣閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。 這樣一來(lái)壓縮機(jī)組就會(huì)經(jīng)常處于空運(yùn)轉(zhuǎn)或者部分

2、負(fù)荷 （高壓比狀 態(tài)）和滿負(fù)荷交潛運(yùn)行的低效率狀態(tài)， 從而浪費(fèi)了大量的電能。 因此壓縮機(jī)的節(jié) 能運(yùn)行主要表現(xiàn)兩個(gè)方面： 1、通過(guò)實(shí)際監(jiān)測(cè)用戶的用氣性質(zhì)、用途合理調(diào)節(jié)排 氣量； 2、根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)用戶用氣過(guò)程中加載、卸載的交潛比例調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出 轉(zhuǎn)速。歸根到底螺桿空壓機(jī)的節(jié)電運(yùn)行問(wèn)題， 就是壓縮機(jī)所配交流電機(jī)的調(diào)速問(wèn) 題。目前中小型異步電機(jī)的最佳調(diào)速方式就是變頻調(diào)速。一、螺桿空壓機(jī)采用變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1. 寬電網(wǎng)電壓： +15%/-20%電網(wǎng)電壓，從容應(yīng)付不同的電網(wǎng)狀況；2. 全新的雙CPU硬件控制平臺(tái)，控制性能大幅提升；實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩提升，不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)波動(dòng)影響負(fù)載提升情況。3. 帶負(fù)載能力強(qiáng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

3、大，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)。4. 可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)極調(diào)速，電流沖擊小，加減速過(guò)程平滑，大大減輕了機(jī)械 沖擊的強(qiáng)度。5. 易于與外部控制設(shè)備的接口結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)靈活的的控制方式。6. 節(jié)能效果顯著，尤其在低速段節(jié)能效果十分明顯。二、變頻 器的選用：用戶螺桿空壓機(jī)電機(jī)型號(hào)30KW/45KW/75KW/93KV220KW相應(yīng)地選用AMB 矢量控制變頻器。其規(guī)格型號(hào)根據(jù)相應(yīng)的容量放大一檔（四、六極電機(jī)放大 兩檔）,37KW/55KW/93KW245KW頻器。三、AME矢量變頻器介紹:AMB矢量變頻器采用進(jìn)口富士 IGBT作為主回路功率器件，由微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。其軟件專門為重載類負(fù)載設(shè)計(jì)，充分考慮了重載負(fù)

4、荷實(shí)際運(yùn) 行中的各種特殊要求，采用各種措施保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并且可以設(shè)置多 種參數(shù)以滿足螺桿空壓機(jī)在不同工況下運(yùn)行的需要。1. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無(wú)PG矢量控制時(shí)，0.5Hz輸出150%定轉(zhuǎn)矩；有PG矢量控制 時(shí)，0Hz輸出180%定轉(zhuǎn)矩，滿足重載起動(dòng)的要求。2. 對(duì)重負(fù)荷實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停車，起動(dòng)電流小速度平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)沖擊小。3. 變頻器的頻率連續(xù)調(diào)節(jié)，分段置頂，使速度更加方便可靠，運(yùn)行更平穩(wěn)。4. 提供RS485通訊接口，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBURTU通訊協(xié)議，方便的實(shí)現(xiàn) 上位PLC或工控機(jī)對(duì)變頻器的組網(wǎng)及遠(yuǎn)程控制。5. 多種運(yùn)行控制及保護(hù)，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、欠壓、缺相、短路等。四、AMB變頻器

5、的主要功能：1. 電網(wǎng)瞬時(shí)掉電不停機(jī)；2. 自動(dòng)電壓調(diào)整：當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)保持輸出電壓恒定。3. 自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行：根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)優(yōu)化 V/F 曲線，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。4. 多段速控制：變頻器內(nèi)部預(yù)置了多段速控制，分別對(duì)應(yīng)于變頻器不同的運(yùn) 行頻率，以適應(yīng)控制系統(tǒng)對(duì)螺桿空壓機(jī)的不同載荷需求。各速度段對(duì)應(yīng)的 頻率可以分別設(shè)置，以滿足各種工況運(yùn)行需求。五、電氣系統(tǒng)改造方案：改造方法：改造螺桿空壓機(jī)的變頻器是在螺桿機(jī)電控系統(tǒng)的 基礎(chǔ)上，用變頻系統(tǒng)替代原有的起動(dòng)、運(yùn)行控制系統(tǒng)，同時(shí)保留原系 統(tǒng)，使兩套系統(tǒng)互為備用，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。改造時(shí)需增加工、變頻轉(zhuǎn)換功能。在系統(tǒng)運(yùn)行前，將主回路和控制 回

6、路各轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至相應(yīng)的變頻和工頻位置上。具體電氣接法如下：主回路增加三個(gè)三刀雙擲開關(guān)QS1 QS2 （QS3僅JR電機(jī)適用）作為主回路 的切換裝置，三相電源、定子線圈、（JR型電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈）分別接至相應(yīng)開關(guān)刀 位置。如下圖所示:螺桿空壓機(jī)QS1QF工頻變頻OQS2工頻Y-輸入端工頻切換原理圖：主回路變頻、QS1自動(dòng)空所有開關(guān)切換至變頻位置時(shí)，三相電源經(jīng)雙擲開關(guān) 氣開關(guān)QA接至變頻器輸入端子（R、S、T），變頻器輸出端子（U、V、W擲開關(guān)QS2接至原Y- 輸入端。所有開關(guān)切換至工頻位置時(shí)，三相電源經(jīng) QS2接 Y- 輸入端。經(jīng)雙QS1六、改造后螺桿機(jī)運(yùn)行的能耗狀況比對(duì):本案例中的數(shù)據(jù)采集源自郴

7、州市永興縣金馳環(huán)保再生資源科技有限公司 臥式旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)冶煉爐所用的35mi螺桿空壓機(jī)。該螺桿空壓機(jī)改造時(shí)間2012年4月16日，改造后具體參數(shù)比對(duì)值如下表:目名稱設(shè)備參數(shù)改造前(Y- )年費(fèi)用Fy變頻改造后年費(fèi)用Fb優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比加載功率P198.1KW130.4KWY- 起動(dòng)、運(yùn)行缺點(diǎn)：1. 起動(dòng)電流大2. 機(jī)械沖擊力大3. 設(shè)備勞損嚴(yán)重4. 維護(hù)費(fèi)用高5. 不節(jié)能，無(wú)功需求 大，線路發(fā)熱嚴(yán)重6. 噪音大優(yōu)點(diǎn)：一次投資成本低，變頻起動(dòng)、運(yùn)行缺點(diǎn)：一次投資成本高回報(bào)周 期長(zhǎng)，需要專業(yè)維護(hù)， 技術(shù)參數(shù)不易調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：1. 節(jié)能效果明顯2. 避免起動(dòng)時(shí)機(jī)械 沖擊損傷3. 延長(zhǎng)設(shè)備的保養(yǎng) 周期4. 功率因

8、素高改善 電網(wǎng)質(zhì)量5. 運(yùn)行噪音小加載電壓U410V380V加載電流I400A300A進(jìn)線電流加載頻率f50Hz50Hz卸載功率Px104KW37KW卸載電壓Ux410V266V卸載電流Ix21OA122A進(jìn)線電流卸載頻率fx50Hz35Hz功率因素cos g0.90.95效率n0.920.92F=(U*l/cos g* )*時(shí)間T*電費(fèi)Y T=年工作日*日工作小時(shí)Fyj=(0.41*400/0.828)*246*16*0.757=590152.8元Fyx=(0.41*210/0.828)*246*8*0.757=154936.7元Fbj=(0.38*300/0.874)*246*16*0.757=388637.22元(節(jié)電率34.14%)Fbx=(0.266*122/0.874)*246*8*0.757=55316.02元(節(jié)電率64.3%)改造后年節(jié)能費(fèi)用=(Fyj+ Fyx ) - (Fbj+ Fbx )=(590152.8+154936.7 ) - (388637.22+55316.02 )=745089.5-443953.24=301136.26元結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)分析以上表格中的內(nèi)容不難看出， 在壓縮機(jī)、 風(fēng)機(jī)、泵類等流體設(shè)備中 采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)運(yùn)行以后， 不僅提高