节能改造技术

空压机节电改造原理：
一、 节能原理及效果
我们知道，用调整电机转速的方法同样可以调整供气量。由于空压机基本上属于恒转矩负载，用变频调速的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。两种调节方法用电情况如图1所示。
我们采用具有矢量控制功能的ABB变频器，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时，ABB变频器的自动节能模式，可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。
采用恒压供气变频控制系统所带来的效果如下：

图1 功率-流量曲线图
（1）、出气口释放阀全部关闭，取消用出气口释放阀调节供气量方式，以避免由此导致的电能浪费。代之以变频器调整电机的转速来调整气体流量，使电机输出的功率与流量需求基本上成正比关系（如图1所示），始终使电机高效率工作，以达到明显的节电效果。例如当用气量是额定供气量的50%时，节电率可达40%以上；
（2）、利用变频器的节能模式，可使电机在轻载时以最高效率运行，减少不必要的电能损耗；
（3）、根据严格的EMS标准，高效的PWM变频器使用高速低耗的IGBT，降低谐波失真和电机的电能损失。
（4）、可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；可使电机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；避免因电流峰值带来的电力公司的罚款；
（5）、采用变频控制系统后，可以实时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力保持恒定，提高生产效率和产品质量；
（6）、由于电机在高效率状态下运行，功率因数较高，降低了无功损耗，节约了大量电能（如图2所示）。
（7）、保存原释放阀系统，在必要时可参加调节，增强系统的可靠性。
总之，采用恒压供气智能控制系统后，不但可节约30～40%的电力费用，延长压缩机的使用寿命，并可实现"恒压供气"的目的，提高生产效率和产品质量。
二、 空压机变频控制系统说明
（一）、概述
空气压缩机恒压供气智能控制系统是由变频器、压力传感器、可编程控制器（PLC）控制单元、软件控制单元等组成。此控制系统根据压力传感器检测到的空压机出口的压力值，通过可编程控制器（PLC）调节计算和变频器调整压缩机电机的工作状态，在精确地控制空压机出口的压力的同时，延长压缩机系统的使用寿命，并大幅度地节约电能。
(二)、产品特点
1、 实现压缩机的软启动，无峰值电流，启动平稳；
2、 大幅度降低压缩机系统的噪声；
3、 自动控制，简便高效，可靠和自保护，无需专人看护；
4、 运转平稳，延长压缩机系统寿命，减少维护量；
5、 保证供气压力恒定，提高供气质量；
6、 大量节约电能：
7、 保存原软启动系统，本控制系统的变频-工频切换功能可以使变频控制系统发生故障时将压缩机电机切换到原软启动系统工频工作，以确保压缩机组可以正常工作。
三、改造方案
空压机在启动时，内部有少量的滞留气压，启动和加减速运行时要求变频器反应快速，因此，我们选用ABB变频器。调节方式采用闭环自动调节，控制系统根据压力传感器检测到空压机出口的压力信号值，经过A/D模拟数字转换单元的信号转换后，通过可编程控制器（PLC）和变频器调整单台压缩机电机的转速，保证电机以最小的功率输出。在精确控制压力的同时，实现电机的软启动以及延长压缩机的使用寿命。当变频器及PLC发生故障时，自动切换到原软启动柜工频电源运行，以保证压缩机的正常工作。改造方案如图所示。系统框图如图6所示。

四、案例分析
1、配置的选型
空气压缩机是厂里的重要设备，必须保证每天24小时能够正常运转。空压机台数：1用1备，功率：55KW。为了使改造后的控制系统和压缩机组的可靠性都得到有效的保证，供气压力可根据需求方便设定，配备人机界面，电动机的频率、电流、电压、功率等参数直观显示，节能效果一目了然，并使原机组的性能和节电率得到大幅度的提高。

以上为供水或供气的压力设定界面

我们选用了ABB变频器，三菱PLC及其它进口配件。ABB变频器的主要性能特点：
（1）、运用转矩计算软件控制，能保证在整个频率范围内实现精确的转矩控制；
（2）、采用高速微处理器并装备DSP，大大提高响应速度；
（3）、当线电压下降时，有自动电压调节功能（AVR），可维持高起动转矩；
（4）、它的自动调节方式使变频器与电机参数调整的步骤自动进行；
（5）、可根据电机负载和制动要求自动计算最佳的加/减速时间；
（6）、节能模式：它会自动选择参数，使电机在满足负载转矩要求下，自动节能，以最小电流运行，以达到节能目的；
（7）、PM智能功率模块降低电机运行时的噪音。

2、主要材料及项目费用
序号 名 称 规格型号 单位 数量 品牌
1 55KW变频器 ACS510-01-124A-4 台 1 北京ABB
2 智能模糊控制器 KC-A55×1 套 1 康灿科技
3 人机界面 MD204L 个 1 人机电子
4 三菱控制器 FX系列 个 1 三菱
5 A/D模块 FX系列 个 1 三菱
6 通信模块 FX系列 个 1 三菱
7 按钮及转钮 φ22 批 1 亿维德
9 指示灯 φ22 批 1 江阴
10 配电柜 2000×650×450 个 1 南江
11 压力传感器 带表压 个 1 华水
12 空气开关 ABE203B 175A 只 1 LG
13 交流接触器 GMC-100 160A 个 2 LG
14 交流接触器 GMC-65 100A 个 1 LG
15 交流接触器 GMC-32 50A 个 1 LG
16 热继电器 GTH-85 55A 个 2 LG
17 机械连锁 AR-9 个 1 LG
18 机械连锁 AR-100 个 1 LG
19 电缆 25~50mm2 卷 1 成天泰
20 传感器屏蔽电缆 卷 1
21 控制线 卷 2
22 桥架 批 1
23 附件 批 1

3、投资回报分析
贵公司单台空压机改造前每月用电约为：

55KW×24小时/天×30天/月×0.8（平均负载率）=31680KWH

空压机机节电率可达:20-30%之间波动，月均值在：25%；电费价格为0.75元/KWH 则:

空压机每月节电电费：31680KWH×25%×0.75元/KWH=5940元