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                          2. 空压机变频节能改造


                            来源: | 发布时间:2017-11-08 17:12:20

                            一、空压机的工作原理

                            空压机的工作原理是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧,实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。

                            二、特点及分类

                            1.常见的压缩机的种类根据使用场合的不同,压缩机大致有以下几类:
                            ①空气压缩机用于为有关的设备提供压缩空气;
                            ②冷冻压缩机用于冷冻、冷藏及制冰等场合;
                            ③空调压缩机用于制冷、循环及鼓风等;
                            ④特殊气体压缩机如氧气、氮气及氨气压缩机;
                            ⑤专用压缩机

                            2.压缩机的结构形式归纳起来,压缩机的结构形式大致有以下几种:
                            ①单缸单电动机式
                            ②多缸多电动机式
                            ③单电动机涡轮式
                            ④单电动机透平式

                            3.拖动系统的特点:

                            ①机械特性具有恒转矩性质,故电动机的轴功率P与转速成正比。

                            ②大多处于长时间连续运行状态,但负载大小常有变动,为连续变动负载。

                            ③飞轮力矩大,故要求有较大的启动转矩。

                            ④启动次数少,对升、降速时间无要求。

                            ⑤大多有自动卸载与加载装置,在自动卸载或装载时,负载将突变。

                            4.压缩机的主要控制对象是空气的压力,在冷冻或冷却系统中,常常以温度作为控制参量。常见的控制方式有:
                               ①手动调节输入或输出口的阀门开度;
                               ②用机械方式进行自动卸载与加载控制;
                               ③通过改变叶片的角度来调节压力或流量等等。

                            5.压缩机的原拖动系统大多采用单电动机拖动,电动机本身不调速。

                            三、存在的主要问题

                            原系统由于电机不允许频繁启动,导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行,浪费电能。经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化,不能保持恒定的工作压力。

                            四、变频改造的必要性

                            1.从节能的角度看:
                            ①由于压缩机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性,所以,只能按最大需求来决定电动机的容量,故设计容量一般偏大。在实际运行中,轻载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调速,可大大提高运行时的工作效率。因此,节能潜力很大。
                            ②有些调节方式(如调节阀门开度和改变叶片的角度等),即使在需求量较小的情况下,也不能减小电动机的运行功率。采用了变频调速后,当需求量较小的情况下,可降低电动机的转速,减小电动机的运行功率,从而进一步实现节能。

                            2.从运行质量的角度看:
                            单电动机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。而采用了变频调速后,则可以十分方便地进行连续调节,能保持压力、流量、温度等参数的稳定,从而大大提高压缩机的工作性能。

                            五、系统改造基本原理:

                            压缩机的变频调速系统通常以输出压力作为控制对象,由压力传感器取出的反馈信号,接至PI调节器,与预制的压力给定信号相比较,经PID调节后控制变频器的频率输出,从而决定电动机的工作转速。因为变频调速器本身具有PID调节功能,所以可以不用外接PID调节系统,这样更能保持系统的稳定性。

                            六、改造后的效益

                            1.节能
                            变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较,能源节约是最有实际意义的,根据用气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状态。一般节能效果在15%以上,全部投资在618个月就能全部收回。

                            2.提高压力控制精度
                            变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变,有效地提高了工况的质量。储气罐压力波动范围可以稳定在0.1MPa,大大提高给现场的供气质量。

                            3.延长压缩机的使用寿命
                            变频器对压缩机实行完全的软起动,且起动加速时间随时调整,大大减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击,增强系统的可靠性,使压缩机的使用寿命延长。此外,变频控制能够减少机组起动时电流波动,这一波动电流会影响电网和其它设备的用电,变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。


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