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空气压缩机变频改造

浏览329次 时间:2018年4月09日 17:24

为进一步做好节能降耗工作、降低生产成本、提高企业经济效益, 针对空气压缩机的工作特点, 武汉武新新型建材股份有限公司对空压机控制系统进行了变频改造, 有效地实现了节能, 并降低了生产成本, 具有一定的推广价值。

武汉武新新型建材股份公司是一家以磨细高炉矿渣粉、矿渣水泥的开发、生产、加工的绿色环保企业。空气压缩机是武汉武新新型建材股份公司重要设备之一, 它生产压缩空气, 用以矿粉生产、收集、发货。全公司共有空压机5 台,每台功率为200kw,平时至少开3 台备用2 台,为24 小时不间断运转,因此是“用电大户”。空压机的加、卸载供气控制方式为进气阀开关控制方式; 采用“星—三角”降压启动, 起动时对设备的冲击大,所以设备维护量大;起动时的电流也很大,影响其它用电设备的运行安全;而且空压机是连续运行,电机本身不能调速, 电能浪费巨大。

空压机变频节能原理

由流体力学三定律可知,流量与转速成正比,压力与转速平方成正比,功率与转速立方成正比。通过改空压机的转速来调节压缩空气流量,而阀门的开度保持最大开度。Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)^2 P1/P2=(N1/N2)^3式中: Q—风量; H—压力; P—电机功率;n—电机转速。由上式可知,当电机转速 降至额定转速的80%,则空压机供给管网风量降为80%,管网压力降为(64%),电消耗功率则降为(51.2%),去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响,节能效率也接近40%,这就是调速节能的原理所在。因为交流电动机的转速n 与供电频率f有以下关系:n=60f(1-s)/p 式中 n—电动机的转速,r/min;f—电动机的频率,Hz;p—电动机磁极对数;S—电动机转差率。

改变电机频率f 即可改变电机的转速n。变频器就是通过改变电动机电源频率实现电机转速调节, 并达到高效率、高性能的节能目的。空压机变频改造方式针对空压机原有运行方式的缺点, 武新公司对空压机控制系统进行了变频改造,如图所示:为达到最佳的性价比,降低改造费用,采用一台变频器控制一台空压机的方案, 压力变送器反馈压力至变频器,与压力给定值进行比较,并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算,产生控制信号调节变频器的输出频率,从而调节电动机的转速,使实际压力始终维持在给定压力,以达到节能的目的。整个控制过程如下:

用气需求↑——管路气压↓——压力设定值与返馈值的差值↑——PID 输出↑——变频器输出频率↑——空压机电机转速↑——供气量↑——管路气压趋于稳定具体改造方式为:改造前空压机全部是采用“星—三角”降压启动,工频50hz 运行;正好公司有三台闲置的国产200kw AMB 变频器,不用花费太大的代价就可以对空压机进行变频改造。正常情况下,空压机在变频调速方式下工作;变频器一旦出现故障,由于正常生产是不允许空气压缩机停机的,因此,系统设置了工频与变频切换功能,这样当变频器出现障时,可由工频电源通过接触器直接供电,使空气压缩机照常工作。

另外,采用变频控制方案后,空压机实现了软启动,避免了启动时的大电流给电网产生冲击和对空压机产生的机械冲击,增强系统的可靠性,使压缩机的使用寿命延长及检修周期都得到了大大延长, 运行成本将大大降低。由于空压机转速降低,使得产生的噪音也有所降低。节约电费收益:改造前空压机工作电流为325A 左右;改造后空压机平均电流为265A 左右。3 台空压机每月用电量计算如下:W=3UIcosΦW =3×(3×220×325×0.85)×24×30÷1000=393822(kWh)W =3×(3×220×265×0.85)×24×30÷1000=321116.4(kWh)每月节省电量=W -W =72705.6(kWh)电费按0.7 /kWh 计算, 则每月可节省电费=72705.6×0.7=50893.92( ), 由于不需要另外购买变频器,一个月就可收回改造的费用。改造后,3 台空压机一年即可节省电费约60 万元,效益十分可观。(作者单位:武汉武新新型建材股份有限公司)

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