三門(mén)峽明珠電冶空壓機(jī)改造方案

1、空壓機(jī)節(jié)能方案一、 引言 空壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用?？諌簷C(jī)的種類有很多，有活塞式空壓機(jī)、螺桿式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)，但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但存在能耗高，進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問(wèn)題。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，高效低耗的技術(shù)已愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能同時(shí)改善空壓機(jī)性能，提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個(gè)話題。此方案針對(duì)三門(mén)峽明珠電冶有限公司的空壓機(jī)進(jìn)行節(jié)能分析：廠名設(shè)備類型電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率電冶二分廠1#活塞空壓機(jī)JY250M-665KW2#螺桿空壓機(jī)55KW3#活塞空壓機(jī)JY

2、250M-665KW二、空壓機(jī)工作原理 目前空壓機(jī)上都采用兩點(diǎn)式控制（上、下限控制）或啟停式控制（小型空氣壓縮機(jī)），也就是當(dāng)壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)本身氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥，小型空氣壓縮機(jī)則停機(jī)。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，空壓機(jī)打開(kāi)進(jìn)氣閥，小型空壓機(jī)則又啟動(dòng)。傳統(tǒng)的控制方式容易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，對(duì)空壓機(jī)本身也有一定的損害，當(dāng)用氣量頻繁波動(dòng)時(shí)，尤其明顯。 正常工作情況下，空氣被壓縮到儲(chǔ)氣罐?？諌簷C(jī)各點(diǎn)的檢測(cè)（包括壓縮空氣溫度、壓力，鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等）和整體控制由主控制單板機(jī)控制。當(dāng)空壓機(jī)出口壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，通過(guò)油壓分路閥關(guān)閉進(jìn)氣口，同時(shí)打開(kāi)內(nèi)循

3、環(huán)管路，作自循環(huán)運(yùn)行。此時(shí)用氣單位繼續(xù)用氣。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，油壓分路閥關(guān)閉循環(huán)管路，打開(kāi)空氣進(jìn)口，空氣又由過(guò)濾器經(jīng)壓縮到儲(chǔ)氣罐中。在靜態(tài)，原起動(dòng)方式（Y-），及加載、卸載時(shí)對(duì)電網(wǎng)供配電設(shè)備及鏍桿都會(huì)造成極大的沖擊。尤其是能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。主電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，軸功率將下降很多。節(jié)能潛力相當(dāng)大。) 三、加、卸載供氣控制方式存在的問(wèn)題1、耗能分析 我們知道，加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在PminPmax之間來(lái)回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下， Pmin、Pmax之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示：CPmax=（1+）Pmin 是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，

4、其數(shù)值大致在10%25%之間。 而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話，則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣壓力上，即Pmin附近。 由此可知，在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機(jī)，所浪費(fèi)的能量主要在2個(gè)部分： （1）壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量 在壓力達(dá)到Pmin后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升（直到Pmax）。這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。 （2）卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量 通常情況下，當(dāng)壓力達(dá)到Pmax時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。 2、其它

5、不足之處 （1）靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，使供氣量無(wú)法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用氣量不斷變化時(shí)，供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。用氣精度達(dá)不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，會(huì)加速進(jìn)氣閥的磨損，增加維修量和維修成本。 （2）頻繁采用打開(kāi)和關(guān)閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。四、空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能原理 采用變頻器控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能是一種較為科學(xué)的控制方法。根據(jù)空壓機(jī)運(yùn)行特性知： Q1 / Q2 = n1 / n2 H1 / H2 =（ n1 / n2）2 P1 / P2 =（ n1 / n2）3 式中Q空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量； H管網(wǎng)壓力； P電機(jī)消耗功率； n空壓機(jī)轉(zhuǎn)速。 由上式可知，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降至額

6、定轉(zhuǎn)速的80%，則空壓機(jī)供給管網(wǎng)風(fēng)量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機(jī)消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機(jī)機(jī)械損耗和電機(jī)銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。 五、恒壓供氣控制方案的設(shè)計(jì) 針對(duì)原有供氣控制方式存在的諸多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)上述分析，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣。通過(guò)壓力變送器采集實(shí)際壓力P送給PID智能調(diào)速器，與壓力設(shè)定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來(lái)的壓力儲(chǔ)氣罐上加裝

7、一個(gè)壓力傳感器，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA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). 同時(shí)，該方案可增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。六、投資與回報(bào)：以三門(mén)峽明珠電冶有限公司的3臺(tái)空壓機(jī)節(jié)能改造進(jìn)行效益分析如下：1、以一臺(tái)65KW、380V空壓機(jī)為例：每天工作24小時(shí)，全年運(yùn)行320天，電費(fèi)為0.6

8、元/度，電機(jī)工作效率80%，節(jié)電效果按20%計(jì)算：投資費(fèi)用： 元/臺(tái)年節(jié)省電費(fèi)=65KW×24小時(shí)/天×320天/年××80%電機(jī)工作效率×20%節(jié)電效果=元?；厥掌? ÷= 年。2、以一臺(tái)55KW、380V空壓機(jī)為例：每天工作24小時(shí)，全年運(yùn)行320天，電費(fèi)為0.6元/度，電機(jī)工作效率80%，節(jié)電效果按20%計(jì)算：投資費(fèi)用： 元/臺(tái)年節(jié)省電費(fèi)=55KW×24小時(shí)/天×320天/年××80%電機(jī)工作效率×20%節(jié)電效果=元?；厥掌? ÷= 年。四、總結(jié) 由本方案可見(jiàn)，在