螺杆空压机节能改造分析

螺杆式空压机变频控制节能改造方案

空压机是一种工矿企业中最常见的空气动力提供设备，电动机的容量一般都较大，而且大多数都是常年连续运行，所以节电潜力很大，变频控制在空压机上的节能技术改造取得了显著的经济效益和综合效益。

一、概述

空压机在工业生产中有着广泛地应用。在名种行业中，它担负着为工厂所有气动元件，包括各种气动阀门、气动执行机构、保压测压等设备提供气源的职责。空压机的种类有很多，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。该供气方式虽然原理简单、操作方便，但存在耗电量高、进气阀易损坏、供气压力不稳定等问题。

二、传统空压机供气系统电能分析

传统空压机的工作状态主要有两种：一种是加载状态，另一种是卸载状态。

1、加载时的电能消耗。加载状态是，在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入某些特殊气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。

2、卸载时电能的消耗。空载状态时，当压力达到压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，

同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～15%,这还是在卸载次数不频繁的情况下。如果该空压机20%-40%左右的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。

3、工频空压机系统工况情况下还存在其他问题

（1）、主电机虽然是“星—三角”减压起动，但起动时的电流仍然很大，可高达电机额定电流的6~7倍，严重影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。

(2)、电机工频运行致使空压机嘈音很大、震动幅度大。发热量大。

(3)、电机工频起动对设备的冲击很大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作时机械量比较大。

(4)、保养周期短，后期耗材与保养费用大。

三、空压机节能改造优势

1、启动电流小，对电网无冲击。变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软启、软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；

2、输出压力稳定采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持在可控范围内，提高生产效率和压缩气压力质量；

3、设备维护量小空压机变频启动电流小，小于2倍额定电流，加

卸载阀无须反复动作，变频器带动空压机主机在合适的转速下一直负载工作，运行频率低，转速慢，轴承磨损小，设备使用寿命延长，维护工作量变小。

4、噪音低。变频控制几乎没有卸载过程中的能量损耗，电机运转频率低，机械转动噪音因此变小。

四、空压机供气系统节能改造需求分析

节能改造设计要求根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求。空压机变频改造后系统应满足以下要求：

（1）、电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过用气设备额定工作压力。

（2）、根据用气单位的用气量跟实际情况，节能系统应具备多种节能方式，可供用户灵活选择。

（3）、为增强系统可靠性，应具有变频和工频两套控制回路。为了防止因空压机负载重变频器应相应增大一个级别。

（4）、根据空压机的工控要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。

（5）、结合不同品牌空压机，实现空压机与其它设备的联动（如干燥机、冷却水循环泵、冷却塔风机），实现无人职守。

矿泉水厂包装车间空压机节能改造试验分析

矿泉水厂包装车间空压机使用的是富盛生产的132kw螺杆空压机。此车间空压机为夜间12小时不停机生产车间，此车间空压机为这个车间小瓶水生产线（含吹塑）的压缩空气源，并且冗余气量比较大，因此节能空间较大。

根据车间用气量及用气规律，空压机节能采用中频恒定频率加卸载的节能方式。此方式电机维持设定30HZ运行频率，保证车间高峰用气量的同时降低加卸载的切换频率。经过对空压机前期参数的记录，各方式运行参数如下表所示：

节能改造前后数据比较

一、能源节约如下：

（1）工频加载运行时

P工加=1.732*0.38*245*0.78=125.77KW/H

工频卸载运行时

P工卸=1.732*0.38*170*0.78=87.27KW/H

工频运行总功率

P工（全年） = P工加+ P工卸

=125.77*150*12*0.5+87.27*150*12*0.5

=113193+78543

=191736

按照工业用电夜间最低价0.3元/kw来算150天用电总计为191736*0.3=57520.8元

（2）节能运行时（因为基本无卸载情况）

P变=1.732*380*160*0.78

=82.138kw/h

P变(全年)=82.138*150*12*1

=147848.4

按照工业用电夜间最低价0.3元/kw来算150天用电总计为147848.4*0.3=44354.52元

P工（全年）- P变(全年)=( 57520.8-44354.52)元

按照莱阳大工业用电收费标准，车间用电电价包含2小时尖峰、2小时峰段、8小时谷段。全部按照谷段电价0.3元计算，节约电费为13166.28元，能源节约比例为（13166.28/57520.8）22.88%.实际节约费用要元大于此价格。

二、保养、耗材、人工维护费用节约、设备磨损情况随开机

时间及频率的增加而体现价值，无法用具体金额衡量。

三、设备投资

按照水厂包装车间单台132kw为例，节能改造需一次性投入设备、线路和人工改造费用，总计投资约4.5万元，根据以往开机情况两年半即可收回投资。