空壓機節電改造

一、 節能原理及效果
我們知道，用調整電機轉速的方法同樣可以調整供氣量。由于空壓機基本上屬于恒轉矩負載，用變頻調速的方法調整供氣量能使電機的輸出功率基本與轉速（供氣量）成正比關系，達到很好的節電效果。兩種調節方法用電情況如圖1所示。
我們采用具有矢量控制功能的LG變頻器，可使電機在低速時也能提供滿足負載需要的轉矩。同時，LG變頻器的自動節能模式，可使電機在滿足負載轉矩要求下以最小電流運行，達到更好的節電效果。
采用恒壓供氣變頻控制系統所帶來的效果如下：

圖1 功率-流量曲線圖
（1）、出氣口釋放閥全部關閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量方式，以避免由此導致的電能浪費。代之以變頻器調整電機的轉速來調整氣體流量，使電機輸出的功率與流量需求基本上成正比關系（如圖1所示），始終使電機高效率工作，以達到明顯的節電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時，節電率可達40%以上；
（2）、利用變頻器的節能模式，可使電機在輕載時以最高效率運行，減少不必要的電能損耗；
（3）、根據嚴格的EMS標準，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機的電能損失。
（4）、可使電機起動、加載時的電流平緩上升，沒有任何沖擊；可使電機實現軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長設備的使用壽命；避免因電流峰值帶來的電力公司的罰款；
（5）、采用變頻控制系統后，可以實時監測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，提高生產效率和產品質量；
（6）、由于電機在高效率狀態下運行，功率因數較高，降低了無功損耗，節約了大量電能（如圖2所示）。
（7）、保存原釋放閥系統，在必要時可參加調節，增強系統的可靠性。
總之，采用恒壓供氣智能控制系統后，不但可節約30～40%的電力費用，延長壓縮機的使用壽命，并可實現"恒壓供氣"的目的，提高生產效率和產品質量。

二、 空壓機變頻控制系統說明
（一）、概述
空氣壓縮機恒壓供氣智能控制系統是由變頻器、壓力傳感器、可編程控制器（PLC）控制單元、軟件控制單元等組成。此控制系統根據壓力傳感器檢測到的空壓機出口的壓力值，通過可編程控制器（PLC）調節計算和變頻器調整壓縮機電機的工作狀態，在精確地控制空壓機出口的壓力的同時，延長壓縮機系統的使用壽命，并大幅度地節約電能。
(二)、產品特點
1、 實現壓縮機的軟啟動，無峰值電流，啟動平穩；
2、 大幅度降低壓縮機系統的噪聲；
3、 自動控制，簡便高效，可靠和自保護，無需專人看護；
4、 運轉平穩，延長壓縮機系統壽命，減少維護量；
5、 保證供氣壓力恒定，提高供氣質量；
6、 大量節約電能：
7、 保存原軟啟動系統，本控制系統的變頻-工頻切換功能可以使變頻控制系統發生故障時將壓縮機電機切換到原軟啟動系統工頻工作，以確保壓縮機組可以正常工作。

三、改造方案
空壓機在啟動時，內部有少量的滯留氣壓，啟動和加減速運行時要求變頻器反應快速，因此，我們選用LG變頻器。調節方式采用閉環自動調節，控制系統根據壓力傳感器檢測到空壓機出口的壓力信號值，經過A/D模擬數字轉換單元的信號轉換后，通過可編程控制器（PLC）和變頻器調整單臺壓縮機電機的轉速，保證電機以最小的功率輸出。在精確控制壓力的同時，實現電機的軟啟動以及延長壓縮機的使用壽命。當變頻器及PLC發生故障時，自動切換到原軟啟動柜工頻電源運行，以保證壓縮機的正常工作。改造方案如圖所示。系統框圖如圖6所示。

圖6 主電路框圖

三、案例分析
1、配置的選型
空氣壓縮機是廠里的重要設備，必須保證每天24小時能夠正常運轉。空壓機臺數：4用2備，功率：130KW。為了使改造后的控制系統和壓縮機組的可靠性都得到有效的保證，并使原機組的性能和節電率得到大幅度的提高，我們選用了LG變頻器，OMRON PLC及其它進口配件。LG變頻器的主要性能特點：
（1）、運用轉矩計算軟件控制，能保證在整個頻率范圍內實現精確的轉矩控制；
（2）、采用高速微處理器并裝備DSP，大大提高響應速度；
（3）、當線電壓下降時，有自動電壓調節功能（AVR），可維持高起動轉矩；
（4）、它的自動調節方式使變頻器與電機參數調整的步驟自動進行；
（5）、可根據電機負載和制動要求自動計算最佳的加/減速時間；
（6）、節能模式：它會自動選擇參數，使電機在滿足負載轉矩要求下，自動節能，以最小電流運行，以達到節能目的；
（7）、PM智能功率模塊降低電機運行時的噪音。

2、項目費用
空壓機節電改造費用為： 203000元

3、投資回報分析
制瓶車間單臺空壓機改造前每月用電約為：
130KW×24小時/天×30天/月×0.8=74880KWH
空壓機機節電率可達:20-30%之間波動，月均值在：25%；電費價格為0.52元/KWH 則:
空壓機每月節電電費：74880KWH×25%×0.52元/KWH=9734元
投資回報期=投資總額/每月節約金額=203000/9734≈21個月
節電改造投資在21個月內收回全部收回。