空压机变频节能改造

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n 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6至18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。

Vi. Benefits after transformation

 

 

 

1. Energy saving

 

Inverter control compressor compared with the traditional control compressor, energy saving is the most practical significance, according to the gas demand to supply the compressor condition is the economic operation state. Generally, the energy saving effect is more than 15%, and all the investment can be recovered in 6 to 18 months.

 

 

 

2. Improve pressure control accuracy

 

Frequency conversion control system has accurate pressure control capability. Make the air pressure output of the compressor match with the air volume required by the user's air system. The output air quantity of variable frequency control compressor changes with the change of motor speed, which effectively improves the working condition quality. The fluctuation range of gas tank pressure can be stable at 0.1mpa, greatly improving the quality of gas supply to the site.

 

 

 

3. Extend the service life of the compressor

 

The frequency converter can start the compressor completely soft, and the acceleration time can be adjusted at any time, which can greatly reduce the impact on the electrical components and mechanical components of the compressor, enhance the reliability of the system, and extend the service life of the compressor. In addition, the frequency conversion control can reduce the current fluctuation when the unit starts, which will affect the electricity consumption of the grid and other equipment. The frequency converter can effectively reduce the peak value of the starting current to a minimum.