空壓機(jī)的變頻節(jié)能改造

　　一、 前言

　　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(lái)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(diǎn)。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。馬鞍山黑馬鋼筋焊網(wǎng)有限公司經(jīng)過(guò)多方考察和論證，選用了馬鞍山隆達(dá)電力電子有限公司生產(chǎn)的LB475型變頻器，對(duì)公司兩臺(tái)75KW的空壓機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益。

　　一、 空壓機(jī)改造前運(yùn)行情況

　　設(shè)備改造前，兩臺(tái)空壓機(jī)一用一備，全部工作在工頻狀態(tài)。壓力采用兩點(diǎn)式控制（上、下限控制），也就是當(dāng)空壓機(jī)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)本身的油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥。鋼筋焊網(wǎng)生產(chǎn)的工作狀況決定了用氣量的時(shí)常變化，這樣就導(dǎo)致了空壓機(jī)頻繁的卸載和加載，經(jīng)常是加載1分鐘，卸載2分鐘，對(duì)電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再說(shuō)，空壓機(jī)卸荷運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，其用電量為滿負(fù)載的60%左右，這部分電能被白白的浪費(fèi)。在這種情況下，對(duì)其進(jìn)行變頻改造是非常必要的。

　　二、 空壓機(jī)變頻改造實(shí)施方案

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們用一臺(tái)變頻器來(lái)控制兩臺(tái)空壓機(jī)，通過(guò)電氣控制相互轉(zhuǎn)換兩臺(tái)空壓機(jī)的變頻運(yùn)行；當(dāng)一臺(tái)空壓機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以轉(zhuǎn)換到另一臺(tái)空壓機(jī)上運(yùn)行，不會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這樣，即節(jié)省了設(shè)備投資，又能滿足生產(chǎn)工藝的需要。
　　如下圖所示，系統(tǒng)改造時(shí)，在保留原工頻系統(tǒng)情況下，增加變頻系統(tǒng)，做到了工頻/變頻互鎖切換。通過(guò)外部控制電路，使空壓機(jī)起停操作步驟仍然如前，操作簡(jiǎn)單，安全可靠。本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來(lái)的壓力罐上加裝一個(gè)壓力傳感器，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-5V的電信號(hào)，送到變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將信號(hào)與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，變頻器根據(jù)該信號(hào)輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。
　　
　　空壓機(jī)變頻改造示意圖如下：

[$page]　　系統(tǒng)改造中應(yīng)注意的問題

　　1：電動(dòng)機(jī)的散熱問題 電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)變頻器變頻后，轉(zhuǎn)速降低，其電機(jī)風(fēng)扇的散熱效果也要降低。

　　2：空壓機(jī)的潤(rùn)滑問題 空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，潤(rùn)滑油的耗量也就越小，其潤(rùn)滑效果越差。

　　3：系統(tǒng)壓力設(shè)定問題 在滿足生產(chǎn)工藝的要求下，壓力設(shè)定越低越好，因?yàn)榭諌簷C(jī)的排氣壓力越高，所需的電機(jī)軸功率越大，電機(jī)耗電也就越多。

　　針對(duì)以上問題，我們綜合節(jié)能效果和空壓機(jī)的機(jī)械特性，考慮了多種方案，最后把系統(tǒng)壓力設(shè)定為0.6MPa,把變頻器運(yùn)行頻率下限設(shè)定為26HZ，這樣，即能滿足空壓機(jī)散熱和潤(rùn)滑的需要，又能最大限度的降低電能損耗�？諌簷C(jī)系統(tǒng)變頻器改造完成后，一次試車成功，運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯。

　　五、 節(jié)能效果及綜合效益分析

　　改造前，空壓機(jī)工頻滿載運(yùn)行電流為140A，運(yùn)行時(shí)間1分鐘；空載運(yùn)行電流為90A，運(yùn)行時(shí)間2分鐘，頻繁的加載和卸載。改造后，空壓機(jī)運(yùn)行頻率經(jīng)常在30HZ-40HZ，運(yùn)行電流平均為70A，基本上沒有卸載時(shí)間�？諌簷C(jī)平均每天工作16小時(shí)，每月工作25天。空壓機(jī)每月用電量計(jì)算如下：

　　W前=√3（ I×U）×12×25÷1000
　　　 =1.73×(140×1/3+90×2/3)×380×16×25÷1000
　　　 =28057.8(度)
　　W后=1.73×70×380×16×25÷1000
　　　=18407.2（度）

　　每月節(jié)省電量= W前－W后
　　=28057.8－18407.2
　　=9650.6（度）

　　按每度電0.6元計(jì)算，每月可節(jié)省電費(fèi)=9650.6×0.6=5790.36（元）

　　整套空壓機(jī)系統(tǒng)改造費(fèi)用5萬(wàn)元左右，約10個(gè)月就能收回設(shè)備投資。

　　誠(chéng)然，節(jié)能是變頻改造帶來(lái)的一大好處，但并不是唯一的，空壓機(jī)變頻改造后，還有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1：電動(dòng)機(jī)從2HZ開始軟起動(dòng)，對(duì)電機(jī)、空壓機(jī)、電網(wǎng)的沖擊大為減小。

　　2：延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修量和維護(hù)費(fèi)用。

　　3：進(jìn)一步完善了保護(hù)功能，如熱保護(hù)，過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓、短路、缺相保護(hù)等功能。

　　4：操作簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行平穩(wěn)，電極、空壓機(jī)溫升正常，噪音、振動(dòng)減小。

　　5：不