空压机系统的节能改造方案.docx

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空压机系统的节能改造方案

空压机节能改造方案

前言

节能是提高能源利用率、控制能源消耗；?

节约能源法?

规定，“节约资源是我国的根本国策。

国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源开展战略。

〞新修订的?

节约能源法?

健全了节能标准体系和监管制度，从源头上控制能源消耗，遏制重大浪费能源的行为；加大了政策鼓励力度，明确国家实行促进节能的财政、税收、价格、信贷和政府采购政策；明确了节能管理和监视主体，强化了法律责任。

2008年1月1日起，实施的?

新企业所得税法?

第二十七条第〔三〕项规定，对符合条件的环境保护、节能节水工程，包括公共污水处理、公共垃圾处理、沼气综合开发利用、节能减排技术改造、海水淡化等。

自工程取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税，第四年至第六年减半征收企业所得税。

2008年8月底，财政部、国家税务总局、国家发改委联合公布?

节能节水专用设备企业所得税优惠目录?

和?

环境保护专用设备企业所得税优惠目录?

，规定从2008年1月1日起，两大类18种节能节水专用设备、五大类19种环境专用设备可享受税收优惠。

即企业购置目录规定的环保、节能节水等专用设备投资额的10%，可以从企业当年的纳税额中抵免，并可以在5个纳税年度结转抵免，而且投资抵免企业所得税的设备围不在限定于国产设备。

盛拓电子科技本着“为人类节能事业效劳，为企业控制本钱努力！

〞的企业宗旨，期待与您的合作能为人类的节能事业做出自己奉献！

变频节电控制器在空压机供气系统的改造方案

改革开放以来，我国国民经济迅速开展，但是能源工业的开展远远满足不了需要，而且相当一个时期能源缺口的状态不会改观，因此国家以开发与节约并重的能源政策为主。

尤其以节约珍贵的二次能源-电能为主，我国电能最大的用户是电机，约占50%。

并且通常在设计中，用户设计容量都要比实际需要高出很多，这样容易形成人们常说的“大马拉小车〞的现象，造成电能的大量浪费。

另外由于半导体电力电子元器件的普及应用，各种变流变频装置的整流局部所产生的谐波电流注入电网后对电气设备产生干扰影响，平均功率因数低，造成更大的电能浪费。

变频调速技术的出现为交流调速方式带来了一场革命。

随着近十几年变频技术的不断完善、开展。

变频调速性能日趋完美，已被不同学科、不同行业的工程技术人员广泛应用于不同领域的交流调速。

为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。

变频调速用于交流异步电机调速，其性能远远超过以往任何交、直流调速方式。

而且构造简单，调速围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著，已经成为交流电机调速的最新潮流。

一、概述　　空压机在工业生产中有着广泛地应用。

在名种行业中，它担负着为工厂所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。

因此它运行的好坏直接影响工厂生产工艺。

空压机的种类有很多，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。

例如瑞典阿特拉斯·科普柯〔Atlaccopco〕.復盛〔SA〕、斯可络螺杆式空压机中和尚爱高压活塞式空压机都采用了这种控制方式。

该供气方式虽然原理简单、操作方便，但存在耗电量高、进气阀易损坏、供气压力不稳定等问题。

耗电量高、进气阀易损坏、供气压力不稳定等问题。

　　随着我国经济的飞快开展，国家越来越关注高效低耗的技术，而这种技术已受到人们的关注。

变频调速技术在空压机供气领域的应用，节省电能的同时也能改善空压机性能、提高供气品质就成为我们关心的一个话题。

根据测试我们发现具有很大的节电空间，空压机供气长期处于0.7MPa,而一般压力在0.6MPa左右就能满足要求了。

二、传统空压机供气系统电能浪费分析

1、传统空压机的工作状态主要有两种：

一种是加载状态，另一种是空载状态。

（1）加载时的电能消耗

　　加载状态是，在压力到达最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。

在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量，从而导致电能损失。

另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。

（2）卸载时电能的消耗

　　空载状态时，当压力到达压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载:

关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将别离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。

这种调节方法要造成很大的能量浪费。

据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～25%,这还是在卸载时间所占比例不大的情况下。

换而言之，该空压机20%左右的时间处于空载状态，在作无用功。

很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。

2、传统空压机压力控制是上下限控制，首先根据生产设备的最低压力要求，设定空压机输出压力的下限，也就是空压机开场加载的压力；再在最低压力上加1帕左右，作为空压机输出压力的上限，即开场卸载的压力。

空压机的输出工作压力将在上下限之间波动。

空压机的功率消耗和输出压力成正比。

输出的压力越高消耗的功率也越大，从输出压力的下限到上限的1帕的压差将多消耗总功率的7-10%。

3、传统供气空压机系统中，如果有多台空压机同时运行，每台空压机的输出压力都将随着管网的压力波动在上下限间波动，所以每台机都多消耗7-10%的额定功率。

4、传统空压机供气系统中运行参数的设定不同也会造成空压机用电量的不同，必须根据用气工况进展设定，才能到达最经济的运行效果。

5、传统空压机供气系统由于电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，浪费电能。

经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力。

三、空压机工作原理

如空压机工作流程图一所示：

　　螺杆压缩机的工作原理可分为进气，压缩和排气三个过程。

随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成一样的工作循环。

　　1、．进气过程：

转子转动时，阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子齿沟空间与进气口的相通，因在排气时齿沟的气体被完全排出，排气完成时，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界气体即被吸入，沿轴向进入阴阳转子的齿沟。

当气体充满了整个齿沟时，转子进气侧端面转离机壳进气口，在齿沟的气体即被封闭。

　　2、．压缩过程：

阴阳转子在吸气完毕时，其阴阳转子齿尖会与机壳封闭，此时气体在齿沟不再外流。

其啮合面逐渐向排气端移动。

啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐件小，齿沟的气体被压缩压力提高。

　3、．排气过程：

当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时，被压缩的气体开场排出，直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面，此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0，即完成排气过程，在此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又到达最长，进气过程又再进展。

　　从上述工作原理可以看出，螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。

气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳作回转运动来到达。

四．空压机恒压供气系统改造案例分析

1、原供气系统介绍以我们上月改造过的二台110KW空压机为例，原空压机供气系统采用两台空压机工频供电运行。

下限压力为0.52MPa，上限压力为0.7MPa。

一般工作情况为工作20分钟后压力到达上限0.7MPa停机5-7分钟后压力下降到下限0.52MPa。

然后又重新启动，如此循环工作。

存在问题是由于工作空压机是用工频供电运行，始终处于满负荷运行，电机的频繁起停，对电机损害特别大，容易加速电机的老化，另外长期大气压供应很容易造成气管爆裂，同时也浪费了很大一局部电能，降低了设备使用寿命。

根据实地观察，空压机上限设定压力为0.7MPa，下限为0.52MPa，而我们实际满足工作用气压力为0.52MPa，因而必须实行恒压供气，均衡空压机工作运行。

已到达节能32%目的。

2、变频恒压供气系统框图

　　如变频空压机工作流程图二所示：

　针对空压机系统供气控制方式存在的诸多问题，我们对一台110KW空压机采用一台变频调速装置进展恒压供气控制。

使用132KW通用型变频节电装置，对该供气系统进展节能改造，根据要求我们设计了一套实用性很强的方案，采用一拖二带工频旁路。

我们把空压机供气系统的管网压力作为控制对象，用压力变送器SP采集储气罐的压力P转变为电信号送给PID自整定控制仪，与PID自整定控制仪的压力设定值SV作比拟，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进展运算，产生控制信号送变频器，通过变频装置来控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力值SV。

通过变频器、压力传感器与PID自整定控制仪的有机结合，构成供气闭环自动控制系统，自动调节空压机的输出压力。

使每台空压机的利用率均等，增加系统、管道压力的稳定性和可靠性，方便技术员控制和维护设备。

　　该恒压供气控制系统增加工频与变频切换功能，并保存原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频装置来启动，实现了软启动，防止了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

3，系统的参数设置

　　　　F0-000=1：

设定为1，运行指令由外部端子控制

　　　　F0-001=3：

选择CCI输入模拟信号DC“4-20MA〞调节频率

　　　　F0-007=30：

加速时间设定为30S，具体数值根据工况及生产要求

　　　　F0-008=30：

减速时间设定为30S，具体数值根据工况及生产要求

　　　　F0-005=50：

最大频率设定为50Hz（等于电机额定频率）

　　　　F0-006=25：

下限频率设定为25Hz

　　　　F0-024=130：

电机过载保护水平:

具体数值根据工况及生产要求

　　　　F0-019=8.5：

最大给定压力值，PI数字给定值（10对应10KG）

　　　　F0-020=2：

最小给定压力值

注：

请按实际工况设置参数,以上参数只能供参考。

近期成功案例：

用户单位

工程

节电率

安装地点

康利来医疗器械

空压机

26%

汉寿

长江电气

空压机

20.8%

东湖

五、XXX空压机系统节能分析，

1，节电率分析

1〕.空压机属于恒转矩负载，即转矩在不同速度下一样的，但所需功率也和速度成正比关系，所以当转速降低时所需功率也随之下降，从而到达节能的目的。

　2〕.变频空压机的压力设定可以是一点，即可以将满足生产设备要求的最低压力作为设定压力，变频空压机将根据管网压力上下波动的趋势，调节空压机转速的快慢，甚至消除了空压机的卸载运行，节约了电能。

　3〕.由于变频空压机使得管网上下压力稳定，可以降低甚至消除压力的波动，从而使系统中所有运行的空压机都在一个满足生产要求的较低的压力下运行，减少了压力向上波动造成的功率损失。

　4〕.由于压缩机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性，所以，只能按最大需求来决定电动机的容量，故设计容量一般偏大。

在实际运行中，轻载运行的时间所占的比例是非常高的。

如采用变频调速，可大大提高运行时的工作效率。

因此，节能潜力很大。

　5〕.调节方式〔如调节阀门开度和改变叶片的角度等〕，即使在需求量较小的情况下，也不能减小电动机的运行功率。

采用了变频调速后，当需求量较小的情况下，可降低电动机的转速，减小电动机的运行功率，从而进一步实现节能。

　6〕.单电动机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。

而采用了变频调速后，那么可以十分方便地进展连续调节，能保持压力、流量、温度等参数的稳定，从而大大提高压缩机的工作性能。

根据统计分析所掌握的一手数据，初步预算节电率为15%左右。

2、改造后其它各方面优越性

1〕.可以大量节约电能；

　　　　2〕.采用独特的空间矢量〔SVPWM〕调制方式；

　　　　3〕.操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作；

　　　　4〕.电机运行噪声大大降低；

　　　　5〕.供气压力平稳，提高了压力控制精度；

　　　　6〕.空压机的加卸载次数大大减少，降低进气阀运行部件的磨损；

　　　　7〕.具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；

　　　　8〕.在保证润滑的前提下，对机械方面也是大有益处，由于转动速度

大局部时间在低于原设计转速的情况下运行，各转动部件的磨损大降低，空压机的使用寿命得以延长。

综上所述，采用PID自整定控制仪与变频器为核心部件构成的变频恒压供气系统，具有很强的实用性，为供气领域的技术革新，为企业节省开支、降低生产本钱、提高生产效率、减少设备维护维修，提高企业形象等各方面开辟了切实有效的途径。

 通过考虑生命周期本钱来决定改造空压机                投资本钱与回收期：

以一台55KW空压机为例1〕投资：

       变频器、柜体、及其成套费、安装调试费、元件本钱、线材、压力变送器等总价为18000元.。

2〕节电：

       55KW电机，运行时间按每天运行20小时，一个月30天，电机工作效率按80%计算，电费为0.6元/度，节电率按分析所得为15%。

       每月节省电费=电机功率×运行时间×电机工作效率×电费×节电率

                                   =    55  ×  20 × 30 ×   80% ×   0.6   × 15%   =2376元

3〕回收期：

投资÷月节电 =18000÷2376 =  7.58个月 〔约8个月〕，故按上述工况计算分析，本钱投资回收期约为8个月，投资周期短，回报高。

如果每天使用更长的时间收回周期会缩短。

4〕间接经济效益

减轻了主送电变压器的负担、增大了变压器的宽裕度，因而增加了用户的负荷使用容量；延长设备的使用寿命20%—30%；提高使用的平安保障，可减少设备维护支出25%—50%；可节约工时25%—50%。

5〕售后效劳

A、产品保修：

一年免费维修、免费更换产品。

B、产品更换

a,属于产品质量问题，其发生费用由盛拓电子科技承当。

b,不属于产品质量问题导致的维修及产品更换做到：

方便客户，仅收本钱费用。

c,非保修期发生的维护、维修及产品的更换仅收回本钱费〔含材料、人工及费用〕。

C、用心效劳

a,设备交付使用后，前三个月每个月回访检查一次，半年做一次整体检修，做到发现问题于未然，不让设备出现故障。

b,设备一旦发生故障，会受到系统旁路功能的保护，不会影响设备的正常使用。

本公司接到客户保修后，24小时赶到现场进展维修。

c,上门维修，纪律严明，用心效劳，客户至尊。