空氣壓縮機變頻改造

李金林

空氣壓縮機變頻改造

李金林

為進一步做好節能降耗工作、降低生產成本、提高企業經濟效益,針對空氣壓縮機的工作特點,武漢武新新型建材股份有限公司對空壓機控制系統進行了變頻改造,有效地實現了節能,并降低了生產成本,具有一定的推廣價值。

武漢武新新型建材股份公司是一家以磨細高爐礦渣粉、礦渣水泥的開發、生產、加工的綠色環保企業。空氣壓縮機是武漢武新新型建材股份公司重要設備之一,它生產壓縮空氣,用以礦粉生產、收集、發貨。全公司共有空壓機5臺，每臺功率為200kw，平時至少開3臺備用2臺，為24小時不間斷運轉，因此是“用電大戶”。空壓機的加、卸載供氣控制方式為進氣閥開關控制方式;采用“星—三角”降壓啟動,起動時對設備的沖擊大，所以設備維護量大；起動時的電流也很大，影響其它用電設備的運行安全；而且空壓機是連續運行，電機本身不能調速,電能浪費巨大。

空壓機變頻節能原理

由流體力學三定律可知，流量與轉速成正比，壓力與轉速平方成正比，功率與轉速立方成正比。通過改空壓機的轉速來調節壓縮空氣流量，而閥門的開度保持最大開度。

Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)^2P1/P2=(N1/N2)^3

式中：Q—風量 ;：H—壓力 ;：P—電機功率;n—電機轉速。

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（64%），電消耗功率則降為（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40%，這就是調速節能的原理所在。

因為交流電動機的轉速n與供電頻率f有以下關系:n=60f(1-s)/p式中：

n—電動機的轉速,r/min;f—電動機的頻率,Hz;p—電動機磁極對數;S—電動機轉差率。

改變電機頻率f即可改變電機的轉速n。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現電機轉速調節,并達到高效率、高性能的節能目的。

空壓機變頻改造方式

針對空壓機原有運行方式的缺點,武新公司對空壓機控制系統進行了變頻改造，如圖所示

為達到最佳的性價比，降低改造費用，采用一臺變頻器控制一臺空壓機的方案,壓力變送器反饋壓力至變頻器，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，產生控制信號調節變頻器的輸出頻率，從而調節電動機的轉速，使實際壓力始終維持在給定壓力，以達到節能的目的。整個控制過程如下：

用氣需求↑——管路氣壓↓——壓力設定值與返饋值的差值↑——PID輸出↑——變頻器輸出頻率↑——空壓機電機轉速↑——供氣量↑——管路氣壓趨于穩定

具體改造方式為：改造前空壓機全部是采用“星—三角”降壓啟動，工頻50hz運行；正好公司有三臺閑置的國產200kw的AMB變頻器，不用花費太大的代價就可以對空壓機進行變頻改造。正常情況下，空壓機在變頻調速方式下工作；變頻器一旦出現故障，由于正常生產是不允許空氣壓縮機停機的，因此，系統設置了工頻與變頻切換功能，這樣當變頻器出現障時，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。

另外，采用變頻控制方案后，空壓機實現了軟啟動，避免了啟動時的大電流給電網產生沖擊和對空壓機產生的機械沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長及檢修周期都得到了大大延長,運行成本將大大降低。由于空壓機轉速降低，使得產生的噪音也有所降低。

節約電費收益：改造前空壓機工作電流為325A左右；改造后空壓機平均電流為265A左右。

3臺空壓機每月用電量計算如下:

W=3UIcosΦ

W 前 =3×(3×220×325×0.85)×24×30÷1000=393822(kWh)

W 后 =3×(3×220×265×0.85)×24×30÷1000=321116.4(kWh)

每月節省電量=W前-W后=72705.6(kWh)

電費按0.7元/kWh計算,則每月可節省電費 =72705.6×0.7=50893.92(元 )，由于不需要另外購買變頻器，一個月就可收回改造的費用。改造后，3臺空壓機一年即可節省電費約60萬元，效益十分可觀。

武漢武新新型建材股份有限公司）