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空压机系统节能

2020-02-19 16:38

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,根据空气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状。传统压缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。

空压机,全名为空气压缩机,是一种工矿企业中最常用的空气动力提供设备。通常,空压机分为螺杆式空压机、活塞式空压机等。

螺杆式空压机工作原理  螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子(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。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。  
活塞式空压机工作原理  活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴,带动连杆与活塞杆,使活塞在压缩机气缸内作往复运动,完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。其中,活塞组件,活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔,在曲柄连杆带动下,在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
 空压机系统控制 
空压机主电机运行方式为星-角降压起动后全压运行,供气系统具体工作流程为:当按下启动按钮,控制系统接通启动器线圈并打开断油阀,空压机在卸载模式下启动,这时进气阀处于关闭位置,而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压 n 秒(由时间继电器控制)后空压机开始加载运行,系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值,即起跳压力,控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行,直到系统压力降到压力开关下限值后,即回跳压力下,控制器使进气阀打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机满载运行。
空压机,全名为空气压缩机,是一种工矿企业中最常用的空气动力提供设备。通常,空压机分为螺杆式空压机、活塞式空压机等。
螺杆式空压机工作原理  螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子(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。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。  
活塞式空压机工作原理  活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴,带动连杆与活塞杆,使活塞在压缩机气缸内作往复运动,完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。其中,活塞组件,活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔,在曲柄连杆带动下,在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
 空压机系统控制 
空压机主电机运行方式为星-角降压起动后全压运行,供气系统具体工作流程为:当按下启动按钮,控制系统接通启动器线圈并打开断油阀,空压机在卸载模式下启动,这时进气阀处于关闭位置,而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压 n 秒(由时间继电器控制)后空压机开始加载运行,系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值,即起跳压力,控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行,直到系统压力降到压力开关下限值后,即回跳压力下,控制器使进气阀打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机满载运行。
 
 
空压机系统节能原理  采用变频器控制空压机的转速以达到节能是一种较为科学的控制方法。根据空压机运行特性知:
Q1 / Q2 = n1 / n2  
H1 / H2 =( n1 / n2)2 
P1 / P2 =( n1 / n2)3  
式中 Q———空压机供给管网风量;  
H———管网压力; 
P———电机消耗功率;
n———空压机转速。  
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(80%)平方,电机消耗功率则降为(80%)立方,即 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。  长期实践证明,在供气系统中接入变频节能系统,利用变频技术改变空压机转速来调节管道中的流量,以取代阀门调节方式,能取得明显的节能效果,一般节电率都在 30%以上。另外,变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量的平稳调节,同时减少启动冲击并延长机组及管组的使用寿命。
 
空压机变频改造方案
● 空压机变频改造注意事项
1) 空压机是大转动惯量负载,这种启动特点就很容易引起 V/F 控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况,建议选用具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器,保证即能实现恒压供气连续性,又保证设备可靠稳定的运行;
2) 空压机不允许长时间在低频下运行,当空压机的转速过低,一方面将使空压机的工作稳定性变差,另一方面也使缸体的润滑变差,会加快磨损。所以工作的下限频率应不低于 20Hz;
3) 为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量,减小因高次谐波引起的电磁干扰,建议选用输出交流电抗器,还可以减小电机运行噪音和温升,提高电动机的稳定性。
恒压供气节能原理  如上所述,流量是供气系统的基本控制对象,供气流量需要随时满足用气流量。在供气系统中,储气管中的气压能够充分反映供气能力与用气需求之间的关系:
若供气流量 > 用气流量   → 储气管气压上升
供气流量 < 用气流量   → 储气管气压下降
若供气流量 = 用气流量   → 储气管气压不变
所以,保持管道中的气压恒定,就可保证该处供气能力恰好满足用气需求,这就是恒压供气系统所要达到的目的。  空气压缩机采用变频调速技术进行恒压供气控制时,系统原理框图如图所示。
 
变频调速系统将管网压力作为控制对象,装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的
压力转变为电信号送给变频器内部的 PID 调节器,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,产生控制信号去控制变频器的输出电压和
逆变频率,调整电动机的转速,从而使实际压力始终维持在给定压力。另外,采用该
方案后,空气压缩机电动机从静止到稳定转速可由变频器实现软启动,避免了启动时的大电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击。正常情况下,空气压缩机在变频器调速控制方式下工作。变频器一旦出现故障,生产工艺不允许空气压缩机停机,因此,系统设置了工频与变频切换功能,这样当变频器出现故障时,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。  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↑ —— 供气流量↑—— 管路气压趋于稳定

 
特别注意,在压力容差范围内,变频器的 PID 不调节,即保持输出频率不变。
德蒙工控专业的技术团队为你提供全方位的空压机节能改造服务!

 

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