壓縮機(jī)外掛變頻系統(tǒng)改造分析

于洪福（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

壓縮機(jī)外掛變頻系統(tǒng)改造分析

于洪福
（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

主要介紹變頻技術(shù)在空壓機(jī)行業(yè)的應(yīng)用及分析，論證變頻在空壓機(jī)使用上的節(jié)能空間及優(yōu)點(diǎn)。

空壓機(jī)；變頻；節(jié)能

1 關(guān)于空壓機(jī)

在自動(dòng)化領(lǐng)域日益發(fā)展的今天，壓縮空氣以其清潔、安全、應(yīng)用方便等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為名副其實(shí)的第二大動(dòng)力源，幾乎所有的制造型工廠都或多或少的在使用著這一動(dòng)力源。作為生產(chǎn)壓縮空氣的主要設(shè)備，各種形式的空氣壓縮機(jī)被應(yīng)用到各個(gè)工廠，使用了巨大的能。在全世界能源使用量持續(xù)增長(zhǎng)而可以提供的能源量正在不斷下降的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)下，節(jié)約能耗減少排量已勢(shì)在必行，大部分工廠使用者也已在不斷探索特有的可節(jié)能空間，而高壓空氣系統(tǒng)內(nèi)正是蘊(yùn)含了龐大的能源可節(jié)省的空間。

空壓機(jī)在煤炭行業(yè)的平均用能量占整個(gè)行業(yè)的30%以上，部分行業(yè)的壓縮機(jī)用電能量占總耗電能量的比例高達(dá)70%。從使用回報(bào)周期上看，空壓機(jī)的可實(shí)現(xiàn)節(jié)能重心在耗費(fèi)電能上，針對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)類型的壓縮機(jī)，能耗無(wú)限約等于電耗。相對(duì)于電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的空壓機(jī)而言，可近似把它看成是一臺(tái)電加熱器，因?yàn)槠湓趬嚎s空氣的過(guò)程中，幾乎將所有的電能將轉(zhuǎn)換成熱能，這些熱能的產(chǎn)生將影響空壓機(jī)的正常運(yùn)行，所以，為確?？諌簷C(jī)的正常運(yùn)行，必須給空壓機(jī)安裝良好的散熱系統(tǒng)，來(lái)確?？諌簷C(jī)的正常、安全運(yùn)行。這些熱能非但沒(méi)有被利用，而且還需要消耗額外的能源來(lái)幫助冷卻。

可以提供完整而成熟的熱回收系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)的改造，以熱水的形式回收利用壓縮熱。對(duì)空壓機(jī)的熱能進(jìn)行回收，將大大提高能源的綜合利用，可實(shí)現(xiàn)熱/氣聯(lián)產(chǎn)。

2 空壓機(jī)節(jié)能意義簡(jiǎn)述

經(jīng)過(guò)連續(xù)近二十年的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，中國(guó)已經(jīng)成為全球制造業(yè)的中心，大規(guī)模的產(chǎn)量提升，造成巨大的資源消耗和能量需求，過(guò)快的發(fā)展正逐步制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步提升，因此，2005年《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》明確目標(biāo)指出：到“十一五”期末（2010年），萬(wàn)元GDP能耗比“十五”期末降低 20% 左右，平均年節(jié)能率為 4.4%。重點(diǎn)行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗總體達(dá)到或接近本世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平。

空壓機(jī)房需要消耗大量電力，所以也是可以改進(jìn)的環(huán)節(jié)。根據(jù)我們的專業(yè)評(píng)估，可以對(duì)空壓機(jī)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，幫助您降低運(yùn)行成本，并同時(shí)提高您的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力?？諌簷C(jī)作為制造行業(yè)的能耗大戶，受到越來(lái)越多的關(guān)注，節(jié)能潛力巨大。

3 外掛變頻系統(tǒng)節(jié)能原理

外掛變頻系統(tǒng)是由壓力調(diào)節(jié)器、電動(dòng)機(jī)、控制調(diào)節(jié)變頻裝置、空壓機(jī)轉(zhuǎn)子組成的環(huán)型控制單元。變頻調(diào)節(jié)裝置按照壓力感應(yīng)感應(yīng)裝置反饋的壓力電源信號(hào)，將系統(tǒng)內(nèi)實(shí)際電源信號(hào)與設(shè)定的基準(zhǔn)電源壓力信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，PID控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證壓力控制在所需要的特定數(shù)值，當(dāng)客戶的使用氣量變大時(shí)，當(dāng)前壓力低于設(shè)定的基準(zhǔn)壓力時(shí)，變頻器輸出頻率升高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高；當(dāng)用氣量減小時(shí)，實(shí)際壓力高于設(shè)定的基準(zhǔn)壓力，變頻器輸出頻率下降，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度也會(huì)調(diào)整下降。由于外掛變頻裝置的額定輸出頻率是根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的調(diào)節(jié)而調(diào)節(jié)的，這樣可以減少空壓機(jī)裝置的空載時(shí)間，降低電動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)耗能，達(dá)到提高空壓機(jī)性價(jià)比節(jié)能的效果。

圖1 變頻器工作原理圖

4 外掛變頻系統(tǒng)節(jié)能預(yù)期和功能

節(jié)能預(yù)期如圖1。

節(jié)能預(yù)期：一臺(tái)90千瓦空壓機(jī)每年預(yù)計(jì)電費(fèi)21.06萬(wàn)，一臺(tái)90千瓦空壓機(jī)每年預(yù)計(jì)電費(fèi)21.06萬(wàn)，共計(jì)節(jié)省費(fèi)用8.17萬(wàn)。預(yù)計(jì)回收周期為18個(gè)月?？梢栽诳刂乒鈮毫ζ椒€(wěn)的情況下改變空壓機(jī)的產(chǎn)

圖2 節(jié)能分析圖1

圖3 節(jié)能分析圖2

氣量，避免頻繁加卸載導(dǎo)致的能源浪費(fèi)，提高空壓機(jī)零部件的壽命，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工況得出的節(jié)能預(yù)期在20～30%。

圖4

人機(jī)界面和LED顯示：空壓機(jī)變頻節(jié)能控制柜面板上設(shè)置各種指示燈（如電源指示、報(bào)警指示、運(yùn)行指示、工頻指示等），人機(jī)界面上可進(jìn)行實(shí)時(shí)電流、電壓、頻率及電機(jī)功率的顯示，同時(shí)也可以接入變頻器的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸入電壓、輸出電流，輸出頻率和各種工作狀態(tài)的監(jiān)視。

工頻變頻切換：當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，可直接切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行，避免給生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。

一套變頻系統(tǒng)對(duì)二臺(tái)空壓機(jī)配置：?jiǎn)闻_(tái)變頻系統(tǒng)可對(duì)二臺(tái)空壓機(jī)一拖二配置，客戶可任意指定其中一臺(tái)機(jī)組變頻運(yùn)行，另外一臺(tái)則工頻運(yùn)行，二臺(tái)機(jī)組的切換快速而方便，從而保證客戶機(jī)組最大限度的平均運(yùn)行狀態(tài)。

變頻電機(jī)：變頻電機(jī)可避免低速變頻造成的電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象，從而使設(shè)備處于良好的安全狀態(tài)。

5 工作內(nèi)容

空壓機(jī)變頻系統(tǒng)的提供; 壓力變送器的安裝（需要在管道/儲(chǔ)氣罐預(yù)留接口）; 與空壓機(jī)之間的電纜及控制線的連接（現(xiàn)場(chǎng)施工完成）;系統(tǒng)調(diào)試 （1～2天）.

6 外掛變頻的設(shè)備明細(xì)（如圖4）

7 主要參數(shù)

圖5

8 結(jié)束語(yǔ)

使用變頻器對(duì)壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，技術(shù)上安全可行，節(jié)能方面效果明顯，也減少了設(shè)備磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)本變頻控制裝置，再設(shè)一套帶閉鎖功能的切換電路，即可實(shí)現(xiàn)1臺(tái)變頻主機(jī)帶2臺(tái)壓風(fēng)機(jī)（1臺(tái)工作，1臺(tái)備用），這樣減少了1臺(tái)變頻器投入，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本、管理維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)更加顯著。

于洪福（1972-），男，吉林白山人，大專，中級(jí)工程師，研究方向：機(jī)械工程。