瓦薩空壓機(jī)節(jié)電改造方案

　　一、前 言

　　深圳瓦薩科技有限公司技術(shù)和業(yè)務(wù)人員，于2011年11月11號(hào)，到貴公司拜訪了注塑部負(fù)責(zé)人劉副理，并帶貴公司技術(shù)人員，參關(guān)了我們公司在貴公司附近改造過(guò)的兄弟單位，在參觀的過(guò)程中重點(diǎn)介紹了，立式注塑機(jī)的工作流程和節(jié)能原理。

　　在返回貴公司后又與貴公司注塑部的劉副理進(jìn)行了溝通與交流，進(jìn)一步了解到貴公司生產(chǎn)的產(chǎn)品和加工工藝，貴公司主要生產(chǎn)線材，生產(chǎn)設(shè)備以小噸位的立式注塑機(jī)為主，立式注塑機(jī)在產(chǎn)品在加工過(guò)程中存在大量的能量浪費(fèi)，根據(jù)以往改造過(guò)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)安裝瓦薩變頻節(jié)電后，能達(dá)到30-60%的節(jié)能效果。同時(shí)又可降低線路的電能損耗，提高變壓器的使用效率。

　　介于此情況，現(xiàn)針對(duì)貴公司立式注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)電改造分析，供貴公司決策層參考，以便我們?cè)诠?jié)電上能更好的服務(wù)于貴公司。

　　二、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)

　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要一定壓力的壓縮空氣。如電子、塑膠、五金、化工、木材、紡織、制藥、造紙以及大量需要?dú)鈩?dòng)的系統(tǒng)，因此這些行業(yè)都安裝了空氣壓縮機(jī)。功率范圍從7.5KW到280KW。此設(shè)備在運(yùn)行中消耗大量的電能，使生產(chǎn)成本上升，且噪聲巨大，經(jīng)常需要設(shè)備維護(hù)。因此，壓縮機(jī)節(jié)電改造勢(shì)在必行。

　　三、.螺桿式空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)工作原理

　　螺桿式單級(jí)壓縮空壓機(jī)，其工作原理是由一對(duì)相互平行嚙合的陰陽(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)輸送至壓出側(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。空壓機(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子與陽(yáng)轉(zhuǎn)子被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。

　　一般空壓機(jī)的啟動(dòng)方式采用星-角減壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行，其工作流程是，按下啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)閥線圈并打開(kāi)斷油閥，空壓機(jī)在卸載狀態(tài)下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開(kāi)以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓?jiǎn)?dòng)后空壓機(jī)開(kāi)始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力從0公斤開(kāi)始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開(kāi)關(guān)上限值(一般為8公斤)，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(kāi)關(guān)下限值(一般為6公斤)，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)加載運(yùn)行從6-6.5-7-7.5-8公斤卸載。循環(huán)運(yùn)行。

　　四、傳統(tǒng)空氣壓縮機(jī)運(yùn)行存不合理的分析

　　4.1.主電機(jī)雖然星-角減壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍是額定電流的5-6倍，不但浪費(fèi)能源而且會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。如果用氣量變化越大，空壓機(jī)起停越頻繁，對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備運(yùn)行損壞越大。

　　4.2.空氣壓縮機(jī)供氣壓力調(diào)節(jié)方式為上限壓力值與下限壓力值之差來(lái)控制，空壓機(jī)工作流程如下：空壓機(jī)投入運(yùn)行后，即以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，給儲(chǔ)氣罐充氣，當(dāng)儲(chǔ)氣罐氣壓達(dá)到上限壓力值時(shí)，空壓機(jī)的放氣閥卸載，停止加壓，轉(zhuǎn)入空載運(yùn)行，但空壓機(jī)電機(jī)仍保持額定轉(zhuǎn)速, 白白消耗電能的卸載運(yùn)行;當(dāng)儲(chǔ)氣罐氣壓低于下限壓力值時(shí)，空壓機(jī)的放氣閥吸合加載，再次以額定轉(zhuǎn)速給儲(chǔ)氣罐加壓，直到儲(chǔ)氣壓力達(dá)到上限壓力而卸載，又轉(zhuǎn)入空載運(yùn)行，如此循環(huán)，空壓機(jī)一直處于兩種運(yùn)行狀態(tài)：一種是做有用功的滿載運(yùn)行，另一種是做無(wú)用功、白白消耗電能的卸載運(yùn)行。在空壓機(jī)的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間中，電能浪費(fèi)非常嚴(yán)重。

　　43.主電機(jī)工頻起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大，電機(jī)軸承的磨損也大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大，而且維護(hù)費(fèi)用高。

　　五、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造原理

　　5.1. 空氣壓縮系統(tǒng)恒壓供氣原理

　　變頻驅(qū)動(dòng)器、PID閉環(huán)控制器、空氣壓縮主機(jī)、儲(chǔ)氣罐、供氣管網(wǎng)、組成一套具有恒壓功能的供氣系統(tǒng)圖

　　氣壓調(diào)節(jié)工作過(guò)程如下：圖1-2

　　由分析可知，儲(chǔ)氣罐的壓力大小與空氣壓縮系統(tǒng)的供氣能力和用戶的氣動(dòng)設(shè)備用氣量有關(guān)，供氣量(Qg)與用氣量(Qu)平衡如下：

　　當(dāng)供氣能力Qg大于需氣量(Qu)，則壓力(P)上升

　　當(dāng)供氣能力Qg小于需氣量(Qu)，則壓力(P)下降

　　當(dāng)供氣能力Qg等于需氣量(Qu)，則壓力(P)不變

　　從以上分析式可以看出，供氣量與需氣量之間的矛盾可在管網(wǎng)的壓力變化上體現(xiàn)出來(lái)，管網(wǎng)壓力可以作為控制供氣量與需氣量平衡的參變量，也就是說(shuō)只要保證空氣壓縮系統(tǒng)管網(wǎng)壓力不變，也就能保證該供氣量(Qg)與需氣量(Qu)之間處于平衡。

　　空壓機(jī)的供氣量(Qg)和空壓機(jī)的電機(jī)主轉(zhuǎn)速有關(guān)，變頻驅(qū)動(dòng)器根據(jù)用氣量的變化來(lái)調(diào)節(jié)壓機(jī)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就根據(jù)用氣量變化來(lái)調(diào)節(jié)供氣量使之達(dá)到平衡，不產(chǎn)生多余的能量浪費(fèi)，又保證了用氣壓力的穩(wěn)定。

　　六、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)節(jié)能分析

　　進(jìn)行變頻恒壓節(jié)電改造后，可獲得三方面的節(jié)電空間

　　1、由于氣動(dòng)設(shè)備在5 KG的氣動(dòng)力就能工作，我們可以在儲(chǔ)氣罐上設(shè)定氣動(dòng)壓力6.5-7公斤左右就可以完全滿足使用.也避免了因主機(jī)向系統(tǒng)供高壓力氣體(7-公8斤)出現(xiàn)的大負(fù)載損耗浪費(fèi)。

　　2、進(jìn)行恒壓改造后,儲(chǔ)氣罐上的壓力穩(wěn)定,當(dāng)用氣量減小時(shí),通過(guò)降低變頻驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速,減小供氣量,當(dāng)用氣量越小,變頻驅(qū)動(dòng)器降低的轉(zhuǎn)速越小,節(jié)電效果越大。

　　3、當(dāng)空壓機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有改造前.供氣壓力在6-8公斤范圍內(nèi),會(huì)跟據(jù)用氣量的大小,穩(wěn)定在某一壓力值上,不卸載,處于一直加載的情況下運(yùn)行。由于設(shè)計(jì)時(shí),供氣量通常大于需氣量,所以通常會(huì)穩(wěn)定在7-7.9公斤的壓力值上.通常所說(shuō)的滿載運(yùn)行。如果進(jìn)行恒壓節(jié)電改造后,可根據(jù)氣動(dòng)設(shè)備設(shè)定一個(gè)最小壓力穩(wěn)定值.在保證氣動(dòng)設(shè)備使用的情況下，避免了主機(jī)向系統(tǒng)長(zhǎng)期向儲(chǔ)氣罐供高壓力氣體出現(xiàn)的損耗浪費(fèi)。

　　七、空壓機(jī)改用節(jié)電器后的優(yōu)點(diǎn)

　　7.1.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，所以支行成本將大大降低。

　　7.2.提高壓力控制精度

　　變頻控制系統(tǒng)具體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。

　　7.3.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。

　　7.4.降低了空壓機(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)動(dòng)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。

　　八、75KW空壓機(jī)節(jié)能器效益分析

　　8.1、節(jié)電的判定

　　節(jié)電度數(shù)=工頻狀態(tài)24小時(shí)用電量-節(jié)能狀態(tài)下24小時(shí)用電量之差。

　　節(jié)電率=(工頻狀態(tài)24小時(shí)用電量-節(jié)能狀態(tài)下24小時(shí)用電量)÷工頻狀態(tài)24小時(shí)用電量節(jié)能設(shè)備投資效益分析

　　8.2、空壓機(jī)電機(jī)功率為75Kw： A= 75KW

　　l 日耗電(B)按70%的負(fù)載率計(jì)算為：B=A×0.7×24=75×0.7×24=1260度

　　l 電費(fèi)以0.8元/度計(jì)，日需電費(fèi)(C)為：C=B×0.75=1260×0.8=1008元

　　l 改造后按最低節(jié)電率20%計(jì)

　　月節(jié)省電費(fèi)(D)為：D=C×20%×30=1008×20%×30=6040

　　年節(jié)省電費(fèi)(G)為：G=D×12=6040×12=72576

　　8.3、一套75KW節(jié)電器總投資為(E)：37500元

　　8.4、回收期(F):投資額/每月回收資金

　　F=E÷D= 37500元÷6040 ≈6-7個(gè)月

　　九、節(jié)電改造后的直接經(jīng)濟(jì)效益和隱含的經(jīng)濟(jì)效益

　　9.1、直接經(jīng)濟(jì)效益

　　本系統(tǒng)主器件全部采用進(jìn)口，系統(tǒng)使用壽命為8-10年(按最低使用壽命8年計(jì)算)，每年系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用以10%計(jì),這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)改造，共為企業(yè)帶來(lái)

　　H=(G-G×10%)×8=(72576-72576×10%)×8=522，547元。

　　9.2、隱含的經(jīng)濟(jì)效益

　　由節(jié)電器的節(jié)電原理可知，除了具有直觀的節(jié)電效益之外，其對(duì)設(shè)備及線路的保護(hù)作用而產(chǎn)生的系統(tǒng)運(yùn)行壽命延長(zhǎng)，設(shè)備發(fā)熱量小、運(yùn)行效率提高、維護(hù)費(fèi)用減少，對(duì)投資方來(lái)說(shuō)也是一筆不可忽視的經(jīng)濟(jì)效益。

　　特別是通過(guò)節(jié)電改造后，用電量下降20-40%，降低了配電網(wǎng)中的功率損耗，提高變壓器的用電效率，帶來(lái)的隱含的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)投資方來(lái)說(shuō)亦又是一筆可觀的收益。