目前常見的空氣壓縮機有活塞式、螺桿式、離心式,不論哪一種工作方式,空氣壓縮機單位時間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的,空氣壓縮機都采用上下限控制或啟停式控制,也就是說,當氣缸內(nèi)的壓力達到設(shè)定值的上限時,空氣壓縮機通過本身的壓力或油壓開關(guān)閉進氣閥,這種工作方式頻繁出現(xiàn)加載卸載,而且對電網(wǎng)、螺桿空氣壓縮機本身都有極大的破壞性。
空氣壓縮機卸荷運行時,不產(chǎn)生壓縮空氣,電動機處于空載狀態(tài),其用電量為滿負載的60%左右,這部分電能被白白的浪費,并且系統(tǒng)在設(shè)計時是針對全廠滿負荷用氣量來設(shè)計的,并考慮了富余,而現(xiàn)在的工況是用氣量經(jīng)常變化,且經(jīng)常在半載下運行,在整個系統(tǒng)運行時存在著嚴重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象,節(jié)約能源,有必要對現(xiàn)有系統(tǒng)進行變頻改造。
采用變頻調(diào)速系統(tǒng)必要性:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。它具有性能穩(wěn)定,操作方便,節(jié)能效果明顯等優(yōu)點。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品,越來越受到國內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。因此,對空氣壓縮機進行變頻改造具有很高的經(jīng)濟效應(yīng)和社會效益。
1、從節(jié)能的角度看:由于空氣壓縮機不能排除在滿負載狀態(tài)下長時間運行的可能性,所以,只能按大需求來決定電動機的容量,故設(shè)計容量一般偏大。在實際運行中,輕載運行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速,可大大提高運行時的工作效率。有些調(diào)節(jié)方式(如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等),即使在需求量較小的情況下,也不能減小電動機的運行功率。采用了變頻調(diào)速后,當需求量較小的情況下,可降低電動機的轉(zhuǎn)速,減小電動機的運行功率,從而進一步實現(xiàn)節(jié)能。
2、從運行的角度看:單電動機拖動系統(tǒng)大多不能根據(jù)負載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié),而采用了變頻調(diào)速后,則可以十分方便地進行連續(xù)調(diào)節(jié),能保持壓力、流量等參數(shù)的穩(wěn)定,從而大大提高空氣壓縮機的工作性能。
3、從減少成本方面看:傳統(tǒng)空氣壓縮機的運行成本由三項組成:初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占空氣壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低20%-40%,再加上變頻起動后對設(shè)備的沖擊減少,維護和維修量也跟隨降低,所以運行成本將大大降低。
4、從提高壓力控制精度方面看:變頻控制系統(tǒng)具有可控的壓力控制能力。使空氣壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。不再頻繁的加載和卸載,變頻控制空氣壓縮機的輸出氣量隨著電機轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高,所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持恒定,有效地提高了工況的質(zhì)量。
5、從延長空氣壓縮機的使用壽命方面看:變頻器從0.5Hz起動空氣壓縮機,它的起動加速時間可以調(diào)整,從而減少起動時對空氣壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊,增強系統(tǒng)的可靠性,使空氣壓縮機的使用壽命延長。此外,變頻控制能夠減少機組起動時電流波動,這一電流波動會影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電,變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到較低程度。
6、從降低噪音,改善工作環(huán)境來看:根據(jù)空氣壓縮機的工況要求,變頻調(diào)速改造后,電機運轉(zhuǎn)速度明顯減慢,有效地降低了空氣壓縮機運行時的噪音,改善了操作工人的工作環(huán)境。
螺桿式空氣壓縮機變頻改造原理:1、出氣口釋放閥全部關(guān)閉,取消用出氣口釋放閥調(diào)節(jié)供氣量方式,以避免由此導(dǎo)致的電能浪費,代之以變頻器調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)整氣體流量,使電機輸出的功率與流量需求基本上成正比關(guān)系,始終使電機高性能工作,以達到明顯的節(jié)電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時,節(jié)電率可達40%以上;2、利用變頻器的節(jié)能模式,可使電機在輕載時以高性能運行,減少不必要的電能損耗;3、根據(jù)嚴格的EMS標準,高性能的PWM 變頻器使用高速低耗的IGBT,降低諧波失真和電機的電能損失;4、可使電機起動、加載時的電流平緩上升,沒有任何沖擊;可使電機實現(xiàn)軟停,避免反生電流造成的危害,有利于延長設(shè)備的使用壽命;避免因電流峰值帶來的電力公司的罰款;5、采用變頻控制系統(tǒng)后,可以實時監(jiān)測供氣管路中氣體的壓力,使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;6、由于電機在高性能狀態(tài)下運行,功率因數(shù)較高,降低了無功損耗,節(jié)約了大量電能;7、保存原釋放閥系統(tǒng),在必要時可參加調(diào)節(jié),增強系統(tǒng)的可靠性;
總之,合理進行螺桿式空氣壓縮機變頻改造后,不但可降低用電成本,延長空氣壓縮機的使用壽命,并可實現(xiàn)恒壓供氣的目的,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
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