中山市菱安達工控技術有限公司

空壓機系統節能分析

    螺桿式空壓機在管道供氣系統中，*基本的控制對象是流量，供氣系統的基本任務就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉速控制方式兩種。

    加、卸載供氣控制加、卸載供氣控制方式即為進氣閥開關控制方式，即壓力達到上限時關閥，壓縮機進人輕載運行；壓力抵達下限時開閥，壓縮機進入滿載運行。

    由于空壓機不能排除在滿負荷狀態下長時間運行的可能性，所以只能按*大需要來決定電動機的容量，設計余量一般偏大。工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行**，而且大多數是連續運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現降速調節輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。

    經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調節方式（如調節閥門或調節卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。

    空壓機系統節能原理

    我司采用變頻器控制空壓機的轉速以達到節能是一種較為科學的控制方法。根據空壓機運行特性知：

    Q1/Q2=n1/n2

    H1/H2=（n1/n2）2

    P1/P2=（n1/n2）3

    式中Q———空壓機供給管網風量；

    H———管網壓力；

    P———電機消耗功率；

    n———空壓機轉速。

    由上式可知，當電機轉速降至額定轉速的80%，則空壓機供給管網風量降為80%，管網壓力降為（80%）2，電機消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機機械損耗和電機銅、鐵損耗等影響，節能效率也接近35%，這就是調速節能的原理所在。

    長期實踐證明，在供氣系統中接入變頻節能系統，利用變頻技術改變空壓機轉速來調節管道中的流量，以取代閥門調節方式，能取得明顯的節能效果，一般節電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調速的特點可實現對流量的平穩調節，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。

    空壓機變頻改造方案 

    1)空壓機是大轉動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現跳過流保護的情況，所以我們選用變頻器必須采用無感矢量控制型,保證既能實現恒壓供氣連續性，又保證設備可靠穩定的運行；

    2)空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉速過低，一方面將使空壓機的工作穩定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損。所以工作的下限頻率應不低于20Hz；

    3)為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩定性。

    ●恒壓供氣節能原理

    如上所述，流量是供氣系統的基本控制對象，供氣流量需要隨時滿足用氣流量。在供氣系統中，儲氣管中的氣壓能夠充分反映供氣能力與用氣需求之間的關系：

    若供氣流量大于用氣流量→儲氣管氣壓上升

    若供氣流量小于用氣流量→儲氣管氣壓下降

    若供氣流量等于用氣流量→儲氣管氣壓不變

    所以,保持管道中的氣壓恒定，就可保證該處供氣能力恰好滿足用氣需求，這就是恒壓供氣系統所要達到的目的。

    我公司已成功采用一套45KW變頻器控制柜進行恒壓供氣控制， 變頻調速系統將管網壓力作為控制對象，裝在儲氣管出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉變為電信號送給變頻器內部的PID調節器，與壓力給定值進行比較，并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產生控制信號去控制變頻器的輸出電壓和逆變頻率，調整電動機的轉速，從而使實際壓力始終維持在給定壓力。另外，采用該方案后，空氣壓縮機電動機從靜止到穩定轉速可由變頻器實現軟啟動，避免了啟動時的大電流和啟動給空氣壓縮機帶來的機械沖擊。正常情況下，空氣壓縮機在變頻器調速控制方式下工作。變頻器一旦出現故障，生產工藝不允許空氣壓縮機停機，因此，系統設置了工頻與變頻切換功能，這樣當變頻器出現故障時，可由工頻電源通過接觸器直接供電，使空氣壓縮機照常工作。

    整套控制柜電路上安裝“市電”、“節電”接觸器，這樣可以有“市電運行”與“節電運行”兩種工作模式選擇：市電運行模式下，變頻器不工作，整套系統按原有方式手動起停、工頻運行；節電運行模式下，空壓機由變頻器直接拖動，系統根據用氣量的變化，自動調節空壓機的電機轉速，使得儲氣罐始終保持恒定壓力的氣壓輸出，使整套系統能**、穩定的運行！

   本公司可根據客戶要求定做各種空壓機節電控制柜，歡迎來電咨詢！0760-87861395王先生