前 言

节能与环保是当代关注的永恒主题�我国是现今世界最大的发展中国家�按人口平均计算也是能源最匮乏的国家之一。为此�节约能源可有效缓解国民经济可持续发展过程中所承受的能源需求增长和环境污染加剧的双重压力�采用一切先进的科技手段节约能源并为后代保护资源�创造一个让我们人类共同拥有的生存环境已迫不及待。

据我国能源研究所的一项研究报告指出�中国目前的电力缺口是 9.93%,到 2010 年将剧增到 16%。同时�随着全球经验一体化进程的日益加剧�中国的企业也不断地感受到国际竞争的压力�如何加强成本控制也成为不得不面对的问题。在大多企业的 成本结构中�电缆一向高居第三位�成为了企业未被控制的最大成本。

近几年来国家为了贯彻国家节能法律法规�推行新的节能降耗目标�我公司待向贵公司推荐使用变频器来实现节约电耗、缩减成本和保护生产设备�延长设备奉命�的目标。

75KW 空压机节能说明

1、 概述

空压机在工业生产中有着广泛地应用，在各种行业中，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。空压机的各类有很多，但其供气控制方式几乎都采用加、卸载控制方式。例如台湾复盛空压机、德国螺霸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。

随着我国经济的飞快发展，国家起来越关注高效低耗的技术，而这种技术已受到人们的关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术、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 0.8MPa，而一般压力在 0.5MPa 就能满足要求。

2、 传统空压机供气系统电能浪费分析

传统空压机供气系统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

加载状态是在压力达到最小值后，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，这一过程同样是个耗能过程。

（2） 卸载时电能的消耗

空载状态时，当压力达到压力最大值时，空压机通过如下方法来降压卸载，关闭进气阀便电机处于空转状态，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。

传统空压机供气系统的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，也就是空压机开始加载的压力；再在最低压力上加 1 帕左右，作为空压机输出压力的上限，即开始卸载的压力。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 帕压差将多消耗总功率的 7~10%。

在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而上下限之间，所以每台机都多消耗 7~10%的额定功率。

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行设定，才能达到最经济的运行效果。

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。

3、 空压机工作原理（以螺杆式举例说明）

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，每对相互啮合相继完成相同的工作循环。

（1） 进气过程，转子转动时，阴阳转子的齿沟空间在转到进气端壁开口时，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，当转到进气口时，外界气体即被吸入，沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。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，阴阳转子在吸气结束时，其阴阳转子齿尖与机壳封闭，此时气体在齿沟内不再外流。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变小，齿沟内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，被压缩的气体开始排出，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达到最大，进气过程又再进行。

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内作回转运动来达到。

4.1、 原供气系统介绍

我们需要改造的供气系统共有 1 台空压机对 1 个储气罐供气，原空压机供气系统采用1台空压机工频供电运行。下限压力0.5MPa，上限压力为 0.8MPa，一般工作情况为工作 55 秒后压力达到上限0.8MPa 停机 60 秒后压力下降到下限 0.5MPa，然后又重复启动，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，另外长期大气压供给很容易造成气管爆裂，同时也浪费了很大一部分电能，降低了设备使用寿命。根据观察，空压机上限设定压力为 0.8MPa，下限为 0.5MPa 而我们实际满足工作用气压力为0.6MPa，因而必须实行恒压供气，均衡空压机工作运行，以达到节能目的。

4.2、 变频恒压供气系统

针对空压机系统供气控制方式存在的诸多问题，我们对 1 台空压机采用 1 台变频器进行恒压供气控制。使用变频节电装置实现一拖一带工频旁路。我们把空压机供气系统的管网压力作为控制对象，用压力变送器采集储气罐的压力 P 转变为电信号送给变频器，让变频器进行 PID 运算比较，反馈信号回变频器实现变频自动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。通过变频器、压力变送器的有机结合，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。

该恒压供气系统包括工频与变频选择性切换，保留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，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

4.3、 系统节能改造后的节能效果

a、 空压机属于恒转矩负载，即转矩在不同速度下相同，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，从而达到节能的目的。

b、 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。

c、 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。

d、 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，故设定容量一般偏大。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。

e、 有些调节方式，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。

f、 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，则可以十分方便地进行连续调节，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。

5、 通用型变频器节电器的特点

5.1、可以大量节约电能,

5.2、采用独特的空间矢量(SVPWM)调制方式,

5.3、操作简单,其有键盘锁定功能,防止误操作,

5.4、电动运行噪声大大降低,

5.5、供气压力平稳,提高了压力控制精度,

5.6、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,

5.7、具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能,

5.8、在保证润滑的前提下,对机械方面也是大有益处,由于转动速度大部分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。

6、 节电改造投资回收期测算

6.1、据贵公司所提供资料入测试的显示,

空压机月平均电费约为 1万多元

6.2、节电分析

安装节电装置后公司每月能节能电费，按平均节电率20%计算：

1万元*25%=0.25 万元

每年能节省电费：0.25 *12=3万元

6.3 投入成本

90KW变频器+空气开关+柜体（1800*800*600）+附材+安装调费，总共约3万左右。

所以一年内肯定能够回收投资成本。

以上数据仅供参考