一、空壓機(jī)工作原理簡(jiǎn)述： 工作原理是由一對(duì)相互平行齒合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過(guò)程?？諌簷C(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽也陽(yáng)轉(zhuǎn)子齒被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。 原空壓機(jī)的主電機(jī)運(yùn)行方式為星-角或自藕減壓起動(dòng)重于后全壓運(yùn)行。具體操作程序?yàn)椋喊聪聠?dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)器線圈并打開斷油閥，空壓機(jī)在卸載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓2秒后空壓機(jī)開始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)滿載運(yùn)行。 二、原系統(tǒng)工況存在的問(wèn)題 1、 主電機(jī)雖然星-角減壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。 2、 主電機(jī)時(shí)?？蛰d運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。 3、 主電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。 4、 主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作時(shí)對(duì)機(jī)械量大。 變頻改造方案： 一、 節(jié)能原理及效果 我們知道，用調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法同樣可以調(diào)整供氣量。由于空壓機(jī)基本上屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，用變頻調(diào)速的方法調(diào)整供氣量能使電機(jī)的輸出功率基本與轉(zhuǎn)速（供氣量）成正比關(guān)系，達(dá)到很好的節(jié)電效果。兩種調(diào)節(jié)方法用電情況如圖1所示。 我們采用具有矢量控制功能的AMB變頻器，可使電機(jī)在低速時(shí)也能提供滿足負(fù)載需要的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，AMB變頻器的自動(dòng)節(jié)能模式，可使電機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求下以最小電流運(yùn)行，達(dá)到更好的節(jié)電效果。 采用恒壓供氣變頻控制系統(tǒng)所帶來(lái)的效果如下： （1）、出氣口釋放閥全部關(guān)閉，取消用出氣口釋放閥調(diào)節(jié)供氣量方式，以避免由此導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。代之以變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整氣體流量，使電機(jī)輸出的功率與流量需求基本上成正比關(guān)系（如圖1所示），始終使電機(jī)高效率工作，以達(dá)到明顯的節(jié)電效果。例如當(dāng)用氣量是額定供氣量的50%時(shí)，節(jié)電率可達(dá)40%以上； （2）、利用變頻器的節(jié)能模式，可使電機(jī)在輕載時(shí)以最高效率運(yùn)行，減少不必要的電能損耗； （3）、根據(jù)嚴(yán)格的EMS標(biāo)準(zhǔn)，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機(jī)的電能損失； （4）、可使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒有任何沖擊；可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；避免因電流峰值帶來(lái)的電力公司的罰款； （5）、采用變頻控制系統(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供氣管路中氣體的壓力，使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量； （6）、由于電機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)較高，降低了無(wú)功損耗，節(jié)約了大量電能； （7）、保存原釋放閥系統(tǒng)，在必要時(shí)可參加調(diào)節(jié)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。 總之，采用恒壓供氣智能控制系統(tǒng)后，不但可節(jié)約30～40%的電力費(fèi)用，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，并可實(shí)現(xiàn)恒壓供氣的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 三、變頻改造方案設(shè)計(jì)原則 如圖所示： 　　 　　根據(jù)原工況存在的問(wèn)題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求： 1、 電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不能超過(guò)±0.02Mpa。 2、 系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路。 3、 系統(tǒng)具有開環(huán)和閉環(huán)兩套控制回路。 4、 一臺(tái)變頻器能控制兩臺(tái)空壓機(jī)組，可用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。 5、 根據(jù)空壓機(jī)的工況要求，系統(tǒng)應(yīng)保障電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性一。 6、 為了防止非正弦波干擾空壓機(jī)控制器，變頻器輸入端應(yīng)有抑制電磁干擾的有效措施。 7、 在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過(guò)允許的范圍。 8、 考慮到系統(tǒng)以后擴(kuò)展問(wèn)題，變頻器應(yīng)滿足將來(lái)工況擴(kuò)展的要求。 四、變頻器的選型 根據(jù)上述原則，經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、比較，最后我們選擇安邦信公司生的G9系列通用型變頻器，使該系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。 1、G9變頻器的頻率精度：數(shù)字設(shè)定為±0.01%；模擬設(shè)定為±0.2%。可使壓力波動(dòng)范圍滿足設(shè)計(jì)要求。 2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)了變頻和工頻兩套主回路。 3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)了閉環(huán)與開環(huán)兩套控制回路。 4、使用轉(zhuǎn)換開關(guān)可使變頻器任意控制兩臺(tái)空壓機(jī)組中的一臺(tái)。 5、 G9型變頻器適用恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載，該變頻器還具有轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償和提升的功能。 6、 在該變頻器上端加裝輸入電抗器，有效的抑制了變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾。 7、 在該變頻器下端加裝輸出電抗器，保障了低頻運(yùn)行時(shí)電機(jī)溫度噪音不超過(guò)允許范圍。 五、改造方案原理 由變頻器，壓力變送器、電機(jī)、螺旋轉(zhuǎn)子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)行恒壓控制。 反饋壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行比較運(yùn)算，實(shí)時(shí)控制變頻器的輸出步，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力上。 六、空壓機(jī)變頻改造后的效益 1、節(jié)約能源 變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)空氣量需求來(lái)供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀。 2、運(yùn)行成本降低 傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過(guò)能源成本降低44.3%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。 3、提高壓力控制精度 變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。 4、延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命 變頻器從0HZ起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。 5、低了空壓機(jī)的噪音 根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。 投資分析 1、項(xiàng)目費(fèi)用 空壓機(jī)節(jié)電改造費(fèi)用為：XXXXXX元 2、投資回報(bào)分析 制瓶車間單臺(tái)空壓機(jī)改造前每月用電約為： 160KW×24小時(shí)/天×30天/月×0.8=XXXXKWH 空壓機(jī)機(jī)節(jié)電率可達(dá):20-30%之間波動(dòng)，月均值在：25%；電費(fèi)價(jià)格為0.52元XXX/KWH 則: 空壓機(jī)每月節(jié)電電費(fèi)：XXXXWH×25%×XX元/KWH=XXX元 投資回報(bào)期=投資總額/每月節(jié)約金額=XXXX≈21個(gè)月 節(jié)電改造投資在XXXX個(gè)月內(nèi)收回全部收回。 七、結(jié)束語(yǔ) 隨著變頻器應(yīng)用普及時(shí)代的來(lái)臨，將變頻器的應(yīng)用擴(kuò)展到傳統(tǒng)空壓機(jī)改造的領(lǐng)域，不僅擴(kuò)大了變頻器的應(yīng)用市場(chǎng)，而且為空壓機(jī)的制造業(yè)也提出了新的課題。預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，由于變頻調(diào)速技術(shù)的介入，空壓機(jī)將真正地進(jìn)入經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)代。