壓縮機外掛變頻系統改造分析

于洪福（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

壓縮機外掛變頻系統改造分析

于洪福
（嘉吉生化有限公司，吉林 松原 138000）

主要介紹變頻技術在空壓機行業的應用及分析，論證變頻在空壓機使用上的節能空間及優點。

空壓機；變頻；節能

1 關于空壓機

在自動化領域日益發展的今天，壓縮空氣以其清潔、安全、應用方便等獨特的優勢，被廣泛應用于工業領域的各個環節，成為名副其實的第二大動力源，幾乎所有的制造型工廠都或多或少的在使用著這一動力源。作為生產壓縮空氣的主要設備，各種形式的空氣壓縮機被應用到各個工廠，使用了巨大的能。在全世界能源使用量持續增長而可以提供的能源量正在不斷下降的嚴峻態勢下，節約能耗減少排量已勢在必行，大部分工廠使用者也已在不斷探索特有的可節能空間，而高壓空氣系統內正是蘊含了龐大的能源可節省的空間。

空壓機在煤炭行業的平均用能量占整個行業的30%以上，部分行業的壓縮機用電能量占總耗電能量的比例高達70%。從使用回報周期上看，空壓機的可實現節能重心在耗費電能上，針對于電機驅動類型的壓縮機，能耗無限約等于電耗。相對于電機提供驅動動力的空壓機而言，可近似把它看成是一臺電加熱器，因為其在壓縮空氣的過程中，幾乎將所有的電能將轉換成熱能，這些熱能的產生將影響空壓機的正常運行，所以，為確保空壓機的正常運行，必須給空壓機安裝良好的散熱系統，來確保空壓機的正常、安全運行。這些熱能非但沒有被利用，而且還需要消耗額外的能源來幫助冷卻。

可以提供完整而成熟的熱回收系統，通過對壓縮機的改造，以熱水的形式回收利用壓縮熱。對空壓機的熱能進行回收，將大大提高能源的綜合利用，可實現熱/氣聯產。

2 空壓機節能意義簡述

經過連續近二十年的經濟高速增長，中國已經成為全球制造業的中心，大規模的產量提升，造成巨大的資源消耗和能量需求，過快的發展正逐步制約國家經濟實力的進一步提升，因此，2005年《國務院關于加強節能工作的決定》明確目標指出：到“十一五”期末（2010年），萬元GDP能耗比“十五”期末降低 20% 左右，平均年節能率為 4.4%。重點行業主要產品單位能耗總體達到或接近本世紀初國際先進水平。

空壓機房需要消耗大量電力，所以也是可以改進的環節。根據我們的專業評估，可以對空壓機及相關設備進行節能改造，幫助您降低運行成本，并同時提高您的生產效率和產品競爭力。空壓機作為制造行業的能耗大戶，受到越來越多的關注，節能潛力巨大。

3 外掛變頻系統節能原理

外掛變頻系統是由壓力調節器、電動機、控制調節變頻裝置、空壓機轉子組成的環型控制單元。變頻調節裝置按照壓力感應感應裝置反饋的壓力電源信號，將系統內實際電源信號與設定的基準電源壓力信號進行對比，PID控制電動機的運轉速度，保證壓力控制在所需要的特定數值，當客戶的使用氣量變大時，當前壓力低于設定的基準壓力時，變頻器輸出頻率升高，電機的轉速提高；當用氣量減小時，實際壓力高于設定的基準壓力，變頻器輸出頻率下降，電動機的運轉速度也會調整下降。由于外掛變頻裝置的額定輸出頻率是根據實際負荷的調節而調節的，這樣可以減少空壓機裝置的空載時間，降低電動機的空轉耗能，達到提高空壓機性價比節能的效果。

圖1 變頻器工作原理圖

4 外掛變頻系統節能預期和功能

節能預期如圖1。

節能預期：一臺90千瓦空壓機每年預計電費21.06萬，一臺90千瓦空壓機每年預計電費21.06萬，共計節省費用8.17萬。預計回收周期為18個月。可以在控制供氣壓力平穩的情況下改變空壓機的產

圖2 節能分析圖1

圖3 節能分析圖2

氣量，避免頻繁加卸載導致的能源浪費，提高空壓機零部件的壽命，根據經驗和現場工況得出的節能預期在20～30%。

圖4

人機界面和LED顯示：空壓機變頻節能控制柜面板上設置各種指示燈（如電源指示、報警指示、運行指示、工頻指示等），人機界面上可進行實時電流、電壓、頻率及電機功率的顯示，同時也可以接入變頻器的信息，實現對變頻器輸入電壓、輸出電流，輸出頻率和各種工作狀態的監視。

工頻變頻切換：當變頻器出現故障停機時，可直接切換到工頻狀態下運行，避免給生產帶來不利影響。

一套變頻系統對二臺空壓機配置：單臺變頻系統可對二臺空壓機一拖二配置，客戶可任意指定其中一臺機組變頻運行，另外一臺則工頻運行，二臺機組的切換快速而方便，從而保證客戶機組最大限度的平均運行狀態。

變頻電機：變頻電機可避免低速變頻造成的電機過熱現象，從而使設備處于良好的安全狀態。

5 工作內容

空壓機變頻系統的提供; 壓力變送器的安裝（需要在管道/儲氣罐預留接口）; 與空壓機之間的電纜及控制線的連接（現場施工完成）;系統調試 （1～2天）.

6 外掛變頻的設備明細（如圖4）

7 主要參數

圖5

8 結束語

使用變頻器對壓風機進行節能改造，技術上安全可行，節能方面效果明顯，也減少了設備磨損，延長了設備的使用壽命，具有一定的推廣應用價值。同時本變頻控制裝置，再設一套帶閉鎖功能的切換電路，即可實現1臺變頻主機帶2臺壓風機（1臺工作，1臺備用），這樣減少了1臺變頻器投入，節省了經濟成本、管理維護成本，經濟效益將會更加顯著。

于洪福（1972-），男，吉林白山人，大專，中級工程師，研究方向：機械工程。