節(jié)能改造技術(shù)

空壓機(jī)節(jié)電改造原理：
一、 節(jié)能原理及效果
我們知道，用調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法同樣可以調(diào)整供氣量。由于空壓機(jī)基本上屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，用變頻調(diào)速的方法調(diào)整供氣量能使電機(jī)的輸出功率基本與轉(zhuǎn)速（供氣量）成正比關(guān)系，達(dá)到很好的節(jié)電效果。兩種調(diào)節(jié)方法用電情況如圖1所示。
我們采用具有矢量控制功能的ABB變頻器，可使電機(jī)在低速時(shí)也能提供滿足負(fù)載需要的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，ABB變頻器的自動(dòng)節(jié)能模式，可使電機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求下以最小電流運(yùn)行，達(dá)到更好的節(jié)電效果。
采用恒壓供氣變頻控制系統(tǒng)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(guān)閉，取消用出氣口釋放閥調(diào)節(jié)供氣量方式，以避免由此導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。代之以變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整氣體流量，使電機(jī)輸出的功率與流量需求基本上成正比關(guān)系（如圖1所示），始終使電機(jī)高效率工作，以達(dá)到明顯的節(jié)電效果。例如當(dāng)用氣量是額定供氣量的50%時(shí)，節(jié)電率可達(dá)40%以上；
（2）、利用變頻器的節(jié)能模式，可使電機(jī)在輕載時(shí)以最高效率運(yùn)行，減少不必要的電能損耗；
（3）、根據(jù)嚴(yán)格的EMS標(biāo)準(zhǔn)，高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT，降低諧波失真和電機(jī)的電能損失。
（4）、可使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒有任何沖擊；可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)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(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；
（6）、由于電機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)較高，降低了無功損耗，節(jié)約了大量電能（如圖2所示）。
（7）、保存原釋放閥系統(tǒng)，在必要時(shí)可參加調(diào)節(jié)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。
總之，采用恒壓供氣智能控制系統(tǒng)后，不但可節(jié)約30～40%的電力費(fèi)用，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，并可實(shí)現(xiàn)"恒壓供氣"的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
二、 空壓機(jī)變頻控制系統(tǒng)說明
（一）、概述
空氣壓縮機(jī)恒壓供氣智能控制系統(tǒng)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(tǒng)根據(jù)壓力傳感器檢測(cè)到的空壓機(jī)出口的壓力值，通過可編程控制器（PLC）調(diào)節(jié)計(jì)算和變頻器調(diào)整壓縮機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài)，在精確地控制空壓機(jī)出口的壓力的同時(shí)，延長(zhǎng)壓縮機(jī)系統(tǒng)的使用壽命，并大幅度地節(jié)約電能。
(二)、產(chǎn)品特點(diǎn)
1、 實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的軟啟動(dòng)，無峰值電流，啟動(dòng)平穩(wěn)；
2、 大幅度降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪聲；
3、 自動(dòng)控制，簡(jiǎn)便高效，可靠和自保護(hù)，無需專人看護(hù)；
4、 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長(zhǎng)壓縮機(jī)系統(tǒng)壽命，減少維護(hù)量；
5、 保證供氣壓力恒定，提高供氣質(zhì)量；
6、 大量節(jié)約電能：
7、 保存原軟啟動(dòng)系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)的變頻-工頻切換功能可以使變頻控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將壓縮機(jī)電機(jī)切換到原軟啟動(dòng)系統(tǒng)工頻工作，以確保壓縮機(jī)組可以正常工作。
三、改造方案
空壓機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)部有少量的滯留氣壓，啟動(dòng)和加減速運(yùn)行時(shí)要求變頻器反應(yīng)快速，因此，我們選用ABB變頻器。調(diào)節(jié)方式采用閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器檢測(cè)到空壓機(jī)出口的壓力信號(hào)值，經(jīng)過A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元的信號(hào)轉(zhuǎn)換后，通過可編程控制器（PLC）和變頻器調(diào)整單臺(tái)壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證電機(jī)以最小的功率輸出。在精確控制壓力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)以及延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。當(dāng)變頻器及PLC發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到原軟啟動(dòng)柜工頻電源運(yùn)行，以保證壓縮機(jī)的正常工作。改造方案如圖所示。系統(tǒng)框圖如圖6所示。

四、案例分析
1、配置的選型
空氣壓縮機(jī)是廠里的重要設(shè)備，必須保證每天24小時(shí)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。空壓機(jī)臺(tái)數(shù)：1用1備，功率：55KW。為了使改造后的控制系統(tǒng)和壓縮機(jī)組的可靠性都得到有效的保證，供氣壓力可根據(jù)需求方便設(shè)定，配備人機(jī)界面，電動(dòng)機(jī)的頻率、電流、電壓、功率等參數(shù)直觀顯示，節(jié)能效果一目了然，并使原機(jī)組的性能和節(jié)電率得到大幅度的提高。

以上為供水或供氣的壓力設(shè)定界面

我們選用了ABB變頻器，三菱PLC及其它進(jìn)口配件。ABB變頻器的主要性能特點(diǎn)：
（1）、運(yùn)用轉(zhuǎn)矩計(jì)算軟件控制，能保證在整個(gè)頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制；
（2）、采用高速微處理器并裝備DSP，大大提高響應(yīng)速度；
（3）、當(dāng)線電壓下降時(shí)，有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能（AVR），可維持高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
（4）、它的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式使變頻器與電機(jī)參數(shù)調(diào)整的步驟自動(dòng)進(jìn)行；
（5）、可根據(jù)電機(jī)負(fù)載和制動(dòng)要求自動(dòng)計(jì)算最佳的加/減速時(shí)間；
（6）、節(jié)能模式：它會(huì)自動(dòng)選擇參數(shù)，使電機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求下，自動(dòng)節(jié)能，以最小電流運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能目的；
（7）、PM智能功率模塊降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。

2、主要材料及項(xiàng)目費(fèi)用
序號(hào) 名 稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 品牌
1 55KW變頻器 ACS510-01-124A-4 臺(tái) 1 北京ABB
2 智能模糊控制器 KC-A55×1 套 1 康燦科技
3 人機(jī)界面 MD204L 個(gè) 1 人機(jī)電子
4 三菱控制器 FX系列 個(gè) 1 三菱
5 A/D模塊 FX系列 個(gè) 1 三菱
6 通信模塊 FX系列 個(gè) 1 三菱
7 按鈕及轉(zhuǎn)鈕 φ22 批 1 億維德
9 指示燈 φ22 批 1 江陰
10 配電柜 2000×650×450 個(gè) 1 南江
11 壓力傳感器 帶表壓 個(gè) 1 華水
12 空氣開關(guān) ABE203B 175A 只 1 LG
13 交流接觸器 GMC-100 160A 個(gè) 2 LG
14 交流接觸器 GMC-65 100A 個(gè) 1 LG
15 交流接觸器 GMC-32 50A 個(gè) 1 LG
16 熱繼電器 GTH-85 55A 個(gè) 2 LG
17 機(jī)械連鎖 AR-9 個(gè) 1 LG
18 機(jī)械連鎖 AR-100 個(gè) 1 LG
19 電纜 25~50mm2 卷 1 成天泰
20 傳感器屏蔽電纜 卷 1
21 控制線 卷 2
22 橋架 批 1
23 附件 批 1

3、投資回報(bào)分析
貴公司單臺(tái)空壓機(jī)改造前每月用電約為：

55KW×24小時(shí)/天×30天/月×0.8（平均負(fù)載率）=31680KWH

空壓機(jī)機(jī)節(jié)電率可達(dá):20-30%之間波動(dòng)，月均值在：25%；電費(fèi)價(jià)格為0.75元/KWH 則:

空壓機(jī)每月節(jié)電電費(fèi)：31680KWH×25%×0.75元/KWH=5940元