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空压机节电改造方案及效益

[打印] [关闭] 发布时间:[2010-01-11 00:00]

 一、空压机节电改造的可行性

  空压机在使用过程中的耗能是有目共睹的,北京中天节能企业依据变频原理研制的中天高压风机节电器可对所有马达驱动的空压机进行节电改造。总体节电效果显著,节电率达20~50%。

  现以北京中天节能企业为某有限企业的实际改造为例说明如下:

  电业企业目前有4条全自动生产线,另有注塑机80来台,所需的压缩空气由一组压缩机组提供。该厂供气系统共有380V压缩机四台,其中两台37KW始终工作,另55KW和45KW根据供气情况在不同的时间段内投入使用。由于压缩机在设计上的不足及生产过程中不确定因素,此空气压缩系统存在如下缺陷:

  浪费电能。生产线上压缩空气工作压力要求为3kgf/cm2,输气总管上压力保持在3.2kgf/cm2较合适。由于空气不可能恒定,实际上,两台37KW空压机运行基本可满足要求,三台空压机运行,则出现较频繁的排空放气现象,浪费电能较为严重。而且系统压力经常在3kgf/cm2-4kgf/cm2大范围波动,一定程度上影响某些工序的产品质量。

  噪音大。空气压缩机自动排空放气时噪音极大,造成环境污染。

  电网冲击大。由于三台空压机均为工频启动、运行,机器的起动电流最高达到630A以上,对电网造成冲击。

  供气量波动。由于系统无法自动调节供气量,供气量的波动对产品的质量有一定影响。

  综上所述,可运用空压机节能系统对现有空气压缩系统进行技术改造,利用PID控制变频技术建立恒压供气系统,从而达到节电、减少噪音、降低设备摩损、减少对电网冲击、提高功率因素、稳定产品质量等效果。

  空气压缩系统节电改造原理

  1、节电原理概况

  节能控制器采用变频技术及最新PID控制技术,利用压力传感器信号及有关电气控制信号,根据设定的压缩气体压力值控制空压机马达转速,将气压维持在所需的压力值上,将平时不必消耗的能量节省下来,从而达到节电的目的。

  系统采用连续的程控,不存在频繁启动时的大电流冲击现象,可有效保护电网。

  2、改造要求

  现厂方供气系统共有压缩机四台,其中两台37KW始终工作,另55KW和45KW根据供气情况在不同的时间段内投入使用。厂方要求,空压机供气采用恒定压力供气,供气气压范围为0~1MPa;除两台37KW空压机全频(工频)工作外,另外55KW及45KW可切换投入工作,其运行频率根据所需气压受控运行。

  3、控制方式

 控制系统工作原理图详见下图。


  由图可知,纳入系统运行的有1台55KW空气压缩机(1#泵),1台45KW压缩机(2#泵),2台37KW压缩机(3#,4#泵)。其中两台37KW工频运行,不能调速,另两台由变频器调速。根据该厂空压机的具体情况,电机驱动设备变频器选用55KW变频器,可适应55KW和45KW两台空压机使用。


  为实现输气管道上的恒压供气,在输气总管上安装了一个压力变送器,将管网里的压力变换成4~20mA信号送到智能型自整定PID调节器。PID调节器将其输入的4~20mA信号变成0~10VDC的电信号,控制变频器的输出频率及输出电压,从而改变电机的转速。系统工作时,3#、4#泵工频运行,如管网压力不够,变频器控制2#泵开始工作,若工作到工频状态时管网上压力仍不够,变频器自动切换到1#泵,使其变频运行直至管网所需压力;当管网压力过高时,1#泵停止运行,变频器自动切换到2#泵,若仍过高,则2#泵停止工作,仅3#,4#工频运行即可。从而使总管的气压基本恒定,达到恒压供气的目的。


  当压缩空气的消耗出现较大的变化,系统压力达到设定的最大值或最小值时,装于输气总管上电接点压力表将检测到的信号送入逻辑切换控制器,作为系统投入/切出工频机组的一个重要条件(但不是唯一的)。当系统需要投入工频机组时,系统首先综合判断哪一台机组处于准备就绪状态(STANBY),然后发出报警信号,经延时后则实行起动命令;压力过大而须停机时,不必人工干扰,系统直接发出停机指令,使机组停机。


  综合效益分析


  中天高压风机节能控制器可最大程度上降低空压机的耗电量,由于实现了无级调速控制,空压机的耗电量就与气动设备使用情况密切相关了。经加装空压机节能控制器进行节电改造后,大家预计总体上的节电效果一般可达到20%~50%,有些空压机可达到更高的水平。


  这家企业空气压缩机组经改造后,经实测达到如下效果:


  节省电能:恒压供气系统投入运行后,可使贮气罐的气压保持在设定值的2.5%范围内,将自动排空而损失的电能节省下来,经实测,节电率达到40%左右,同时功率因子提高至COSф>0.95,减少了无功损耗;


  降低噪音,减少环境污染:恒压供气系统由于实现了变频控制,基本上消除排空放气的情况,从而改善了噪音对环境的污染;


  延长机械部件使用寿命:使用空压机节电系统后,空压机大多数时间运行在工频之下,能明显减少机械部件的磨损,延长机器寿命,减少维修费用和缩短维修时间;


  实现了软起动:减少机组起动电流对电网的冲击,同时可灵活地重复多次起动,避免了自藕降压起动在这方面的不足;


  实现恒压供气:系统投入运行后,提高了供气可靠性和负载变化的调节能力,保证了恒定的供气压力,进一步保证了产品质量的稳定性;


  运行可靠,故障率几乎为零:系统设有过载、失压、欠压、过流、缺相等保护功能,运行可靠;


  操作简易,发生故障不影响生产:节能器发生故障后,可自动停机并发出故障信号,同时,可转换到市电使空压机正常运行,不影响生产。

 



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