空压机智能变频工频技术方案.doc

空压机智能变频/工频控制技术方案

空压机智能变频/工频系统不仅能够节约大量的运行费用，降低生产成本，同时还可以降低空压机运行时产生的噪音，减少设备维护费用。
一、变频空压机控制系统最大优点就是节约能源：
变频器控制空压机与传统控制的空压机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空压空气需求量来控制空压机的产气量。节能效果十分显著，在某些特定工况（如用气量波动剧烈）下，实测的节电效果可达35%以上，平均也在15%以上。
本系统中螺杆空压机功率为90KW，到目前总的运行时间为10280小时，负载时间2679，加载率,26%；空载率，74%。
1、年空载损耗费用分析：
1） 空压机功率数据：
空压机——轴功率（主电机90kw÷0.93系数=97kw）
空压机每小时实际用电量：
轴功率×加载率+轴功率×空载率×45%（空载电流系数）=用电量/h
97kw×26%+97kw×74%×45%=57.5kw
根据题目1所提供的数据：26%的加载率计算出空压机每小时用电量为57.5度电；
年空载损耗W (年总运行时间取 8000小时)；空载电流：66A；
W= √3×Ue×66×COSφ×η×年总运行时间×空载率 Ue—电源电压moc.861ehcoaz.www,取380V；
=1.732×380×66(空载电流)×0.8×0.87×8000×0.74 η--电机效率,取0.87
=178980KWh COSφ—功率因数www.IIA,取0.8；
年空载损耗费用F，电费取平均值0.8元/度。
F=W×0.8=178980×0.8=143184元
通过以上计算可见空载损耗是相当可观的,基于此从节约空载损耗着眼，通过分析螺杆式空压机工作原理从而降低空载功率，提出如下改善方案。
2、增加一台变频空压机的节能数据分析。
变频空压机受到厂家的大力推荐及用户广泛关注,据统计，在工业上空压机的用电量占全部用电设备的15-20%，传统的空压机主要采用三相异步电动机Y-△启动方式，工频恒速运行，压力和流量的调节靠阀门和旁通完成。由于工业设计时，压缩空气供应系统必须按工厂负荷最大时设计，并且留10-20%的余量，事实上很多空压机是不会一直运行在满负载状态下的，并且随着工厂实际生产需求的波动，存在较大的浮动，所以节能的空间很大。
变频空压机的使用已经成功实施了无数案例，应用的数据表明根据用气负荷进行变频实时调速，节能效果非常明显，而且调节范围越大，节能效果越显著，在采用变频改造后，一般能节能15%至35%。
假设变频改造后的工况如下：
1）变频空压机的变频范围30Hz—50Hz（60%-100%的供应压缩空气量）。

2）加载率：26%
通过以上原理分析知道，设想改变空压机空载时的工作方式，由工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行（或者干脆空载时设置为停机）以达到节能的目的。
1) 加装变频后的空载功率节省（空载时不停机）：
工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行节能的原理分析（变频器工作方式恒压频比） 当电机由工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行后，定子绕组所承受的相电压U=Ue×f（变频空压机是30-50Hz,所以f=0.6）=228V，我们都知道电压的平方正比于电机输出力矩，故工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行后电机输出力矩变成接近原来的1/3，变频空载节能功率可按以下公式计算：
工频时的空载功率：
P50=√3×Ue×I Ue—电源电压取380V；
= 1.732×380×66 66—空载电流，取66A；
= 43KW

变频时的空载功率：
P30=√3×Ue×f×66
= 1.732×380×0.6×66
=25.8KW P30—30HZ时输出空载功率；　
通过以上计算，工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行能节约
P50- P30=43-25.8=17.2KW
2) 年节约空载损耗W1 （空载时不停机）
W1=(P50- P30)×年总运行时间×空载率
=17.2×8000×0.76
=104576KWh
卸载后不停机模式年节约空载损耗费用F1
F1= W1×0.8=104576×0.8=83660.8元
注：实际运行时，由于变频器变频时对电流有一定的抑制能力，故实际空载电流比理论值会低一点。
总上所述：本台空压机变频改造后，一年大约节电83660.8元。有很大的节能空间。
二、空压机智能变频/工频控制系统
1、空压机智能变频/工频系统具有以下优点：
¨ 节约能源
变频器控制空压机与传统控制的空压机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空压空气需求量来控制空压机的产气量。节能效果十分显著，在某些特定工况（如用气量波动剧烈）下，实测的节电效果可达25%以上，平均也在15%以上。
¨ 综合运行成本降低
能源成本降低效果显著，再加上变频起动后对设备的机械冲击减少（启动时转速平缓上升），加卸载次数减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。
¨ 提高压力控制精度
本系统由变频器，压力变送器、电机、螺旋转子组成压力闭环PID控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制变频器的输出步，从而调节电机转速，到达精确的压力控制与节能的目的。结合空压机自身的加卸载保护功能，使空压机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制空压机的输出气量随着电机转速的改变而改变，所以它可以使管网的系统压力变化保持在稳定的数值，有效地提高了供气的质量。
¨ 延长空压机的使用寿命
变频器从0HZ起动空压机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对空压机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使空压机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。由于变频控制空压机的输出气量随着电机转速的改变而改变，这样就极大地减少了设备的加卸载频率，使空压机的使用寿命延长。
2、由于空压机系统的特殊工况，以及对于可靠性的极高要求，要求配接的变频控制柜需具备以下特殊配置：
¨ 空压机一般都是用户的重要装备，要求可靠性极高，加装变频后整个系统的可靠性会有所下降，为弥补这一不足，需采用变频/工频双回路结构。
¨ 由于空压机的负载为剧烈变化的，故主回路中的电流变化也非常剧烈，因而系统安装变频器之后会产生大量谐波，对设备以及电网的危害极大，严重的会导致系统不能正常工作（主要是电机绝缘等级降低，性能下降），故系统中必须要安装消除谐波的电抗器。
¨ 由于空压机的过载系数（服务系数）较大，故变频器在选型时需要比空压机的标定功率放大一档，否则在用气负荷较大时可能会产生过载停机的现象。
三、配置表
1、90KW空压机变频/工频控制柜明细：
序号
品 名
供应商
型 号
数量
单价
总价
1
工/变频控制柜
三菱
FR-110KW
1
54000
54000
2
出线电抗器
BOLONG
300A
1
3100
3100
3
电缆及控制线

1
2000
2000
4
安装调试费

1
12000
12000
合计
71100
以上报价合计：71100.00元（大写：柒万壹仟壹佰圆整）
采用国产科姆龙变频器报价合计：61000.00元（大写：陆万壹仟圆整）
变频改造后，保证一年内收回改造成本。