空壓機的變頻節(jié)能改造

　　一、 前言

　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。它具有性能穩(wěn)定，操作方便，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品，越來越受到國內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。馬鞍山黑馬鋼筋焊網(wǎng)有限公司經(jīng)過多方考察和論證，選用了馬鞍山隆達電力電子有限公司生產(chǎn)的LB475型變頻器，對公司兩臺75KW的空壓機進行了技術(shù)改造，取得了顯著的經(jīng)濟效益和綜合效益。

　　一、 空壓機改造前運行情況

　　設(shè)備改造前，兩臺空壓機一用一備，全部工作在工頻狀態(tài)。壓力采用兩點式控制（上、下限控制），也就是當(dāng)空壓機氣缸內(nèi)壓力達到設(shè)定值上限時，空壓機通過本身的油壓關(guān)閉進氣閥，當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時，空壓機打開進氣閥。鋼筋焊網(wǎng)生產(chǎn)的工作狀況決定了用氣量的時常變化，這樣就導(dǎo)致了空壓機頻繁的卸載和加載，經(jīng)常是加載1分鐘，卸載2分鐘，對電動機、空壓機和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再說，空壓機卸荷運行時，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動機處于空載狀態(tài)，其用電量為滿負載的60%左右，這部分電能被白白的浪費。在這種情況下，對其進行變頻改造是非常必要的。

　　二、 空壓機變頻改造實施方案

　　根據(jù)現(xiàn)場實際情況，我們用一臺變頻器來控制兩臺空壓機，通過電氣控制相互轉(zhuǎn)換兩臺空壓機的變頻運行；當(dāng)一臺空壓機出現(xiàn)故障時，可以轉(zhuǎn)換到另一臺空壓機上運行，不會影響生產(chǎn)的正常進行。這樣，即節(jié)省了設(shè)備投資，又能滿足生產(chǎn)工藝的需要。
　　如下圖所示，系統(tǒng)改造時，在保留原工頻系統(tǒng)情況下，增加變頻系統(tǒng)，做到了工頻/變頻互鎖切換。通過外部控制電路，使空壓機起停操作步驟仍然如前，操作簡單，安全可靠。本系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在原來的壓力罐上加裝一個壓力傳感器，將壓力信號轉(zhuǎn)換成0-5V的電信號，送到變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將信號與壓力設(shè)定值進行比較運算后輸出控制信號，變頻器根據(jù)該信號輸出頻率，改變電動機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機始終處于節(jié)電運行狀態(tài)。
　　
　　空壓機變頻改造示意圖如下：

[$page]　　系統(tǒng)改造中應(yīng)注意的問題

　　1：電動機的散熱問題 電動機經(jīng)過變頻器變頻后，轉(zhuǎn)速降低，其電機風(fēng)扇的散熱效果也要降低。

　　2：空壓機的潤滑問題 空壓機的轉(zhuǎn)速越低，潤滑油的耗量也就越小，其潤滑效果越差。

　　3：系統(tǒng)壓力設(shè)定問題 在滿足生產(chǎn)工藝的要求下，壓力設(shè)定越低越好，因為空壓機的排氣壓力越高，所需的電機軸功率越大，電機耗電也就越多。

　　針對以上問題，我們綜合節(jié)能效果和空壓機的機械特性，考慮了多種方案，最后把系統(tǒng)壓力設(shè)定為0.6MPa,把變頻器運行頻率下限設(shè)定為26HZ，這樣，即能滿足空壓機散熱和潤滑的需要，又能最大限度的降低電能損耗�？諌簷C系統(tǒng)變頻器改造完成后，一次試車成功，運行穩(wěn)定，效果明顯。

　　五、 節(jié)能效果及綜合效益分析

　　改造前，空壓機工頻滿載運行電流為140A，運行時間1分鐘；空載運行電流為90A，運行時間2分鐘，頻繁的加載和卸載。改造后，空壓機運行頻率經(jīng)常在30HZ-40HZ，運行電流平均為70A，基本上沒有卸載時間�？諌簷C平均每天工作16小時，每月工作25天。空壓機每月用電量計算如下：

　　W前=√3（ I×U）×12×25÷1000
　　　 =1.73×(140×1/3+90×2/3)×380×16×25÷1000
　　　 =28057.8(度)
　　W后=1.73×70×380×16×25÷1000
　　　=18407.2（度）

　　每月節(jié)省電量= W前－W后
　　=28057.8－18407.2
　　=9650.6（度）

　　按每度電0.6元計算，每月可節(jié)省電費=9650.6×0.6=5790.36（元）

　　整套空壓機系統(tǒng)改造費用5萬元左右，約10個月就能收回設(shè)備投資。

　　誠然，節(jié)能是變頻改造帶來的一大好處，但并不是唯一的，空壓機變頻改造后，還有以下優(yōu)點：

　　1：電動機從2HZ開始軟起動，對電機、空壓機、電網(wǎng)的沖擊大為減小。

　　2：延長了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修量和維護費用。

　　3：進一步完善了保護功能，如熱保護，過電流、過電壓、欠電壓、短路、缺相保護等功能。

　　4：操作簡單方便，運行平穩(wěn)，電極、空壓機溫升正常，噪音、振動減小。

　　5：不