空压机是工厂里**重要的机器设备之一，空压机供气范畴能否使用变频调速技术，在节省电能的同时改善空压机功能，进步供气质量，降低消费设备毛病率，延伸设备的运用寿命备受社会各界关注。爲了浪费动力，对企业原有的空压站停止节能减排技术改造，十分有必要。

一、空压机任务原理

紧缩机是一种将气体紧缩从而进步气体压力或保送气体的机器，螺杆式空压机的任务原理包括四个进程：1）吸气进程； 2）封锁及保送进程；3）紧缩及喷油进程；4）排气进程

空气紧缩机在出厂时配套的排气压力调理安装，少数爲封闭进气管式压力调理器。其任务原理是当储气罐（风包）内空气压力超越设定的压力时，紧缩机进气管上碟阀自动封闭，紧缩机进入空转卸荷形态；当储气罐内的空气压力低于设定压力时，紧缩机进气管碟阀自动开启，紧缩机又进入到满载任务形态。空气紧缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化招致用气质变化，所以空气紧缩机任务时总是在反复满载－卸荷任务方式。满载时的任务电流接近电动机的额外电流，卸荷时的空转电流约爲30-50%电动机额外电流，这局部电流不是做有用功，而是机械在额外转速下的空转损耗。

这种机械式调理安装虽然也能起到压力调理作用，但是压力调理精度低，压力动摇大。紧缩机总是在额外转速下任务，机械磨损大，电耗高。空压机本身存在着以下几个缺陷: 

(1) 当输入压力大于一定值时，自动翻开泄载阀，使异步电动机空转，严重糜费动力;

 (2) 异步电动机易频繁的启动、中止，影响电机的运用寿命; 

(3) 任务条件恶劣，乐音大; 

(4) 自动化水平低，输入压力的调理是靠人爲调理阀的开度来完成的，调理速度慢，动摇大，不波动，精度低;

 (5) 空压机工频启动电流大，对电网冲击大，电机轴承磨损大，设备维护量大。针对以上存在的成绩，采用变频器对空压机停止调理，完成空压机恒压运转势在必行。

二、公司螺杆式空压机现状

2.1 空压站散布状况

空压站次要任务是供给全厂紧缩空气消费用气。班组消费运作爲终年二二制运转。班组有两个站房轮番运用，每个站房各由三台40立方螺杆式紧缩机和一台20立方螺杆式紧缩机组成。

2.2 空压站现状

据调研，目前是工厂的消费旺季，空压站运转状况如下：

3#空压站配有压力监控设备，实时监控厂里用气状况，空压站必需保证厂内管网的压力。两个空压站的轮换运用周期爲一年，2017年3月至2018年3月运用的是3站，2018年3月开端运用的是2站，假如遇到毛病、检修等状况会暂时运用另一个站点。

高压站2、3、4号机，共有3台高压螺杆式空气紧缩机，由于空气紧缩机的拖动电机自身不能调速，因而就不能间接运用压力或流量的变化来完成降速调理输入功率的婚配，招致在用气量少的时分电机依然要空载运转，电能糜费宏大。

2.3 紧缩机出口点压力控制

目前，紧缩机的出口点压力控制是操作员依据任务经历，手动控制紧缩机的开启和封闭，来满足厂内用气需求。如今，普通设定紧缩机出口压力不超越0.78MPa，正常运转坚持在0.76MPa左右。2#站的设备带有自动卸载功用，压力到了戒备值会自动放气减压，抵达0.71MPa会再次加载，这之间有0.05MPa的压差。3#站的设备的减压方式是采用自动减小进气口，来减小出口压力。另外，顶峰用能工夫段，设备坚持在加载形态，日班时段，设备加减载频繁。

若能采用自动控制和变频调速技术，将四台空压机实行自动控制，可以完成互爲热备自动运转，波动输入消费要求所需的波动气压，增加机械维修任务量，延伸空压机的运用寿命。另外，当流量需求量增加时，就可降低电动机的转速，从而较大幅度减小电动机的运转功率，也可以完成节能的目的。

三、变频改造的尝试

3.1 空气紧缩机变频节能原理

常常卸载和加载招致整个气网压力常常变化，不能坚持恒定的任务压力延伸紧缩机的运用寿命。空压机的有些调理方式（如调理阀门或调理卸载等方式）即便在需求流量较小的状况下，由于电机转速不变，电机功率下降幅度比拟小。依据空气紧缩实际，紧缩机的轴功率、排气量和轴转速契合下列公式：

N=Mr×n/9553（kW）      （1-1）

Vd1=K×Vh1×n2（m3/min）  （1-2）

式中：

N－紧缩机的轴功率（kW）

Mr－紧缩机输出的均匀轴转矩（N.m）

n－紧缩机的轴转速（r/min）

Vd1－在n2转速下的排气量（m3/min）

K－与汽缸容积、压力、温度和走漏有关的系数

Vh1－一级缸容积（m3 ）

n2－调理后的紧缩机转速（r/min）

依据上述实际剖析，在空气紧缩机的汽缸容积不能改动的条件下，只要调理紧缩机的转速才干改动排气量；空气紧缩机是恒转矩负载，紧缩机轴功率与转速呈反比变化。在紧缩机总排气量大于总用气量时，经过降高压缩机转速调理供风压力，是到达紧缩机经济运转的无效办法。

3.2 可行性剖析

3.2.1 编制根据

节能减排改造项目工程总投资预算123.4万元，概略如表3。

3.2.2 估计节能状况

设备用电状况，其中包括空压站3年的用电用能状况。依据企业外部本钱核算，电费单价爲0.8元/kWh。希望能计算出，节能改造后每月的节能量和节能费用，以便计算投资回收期。

根据后面剖析，空压站3年均匀电费2489992.3 元，改造后激进估计年浪费电费21万元。

3.2.3 投资收益剖析

（1）节能改造静态投资回收期=91.28/21=4.3年；

（2）工程总投资静态投资回收期=123.4/21=5.8年。

备注：

以上预算是估量值，在改造中会依据实践状况有变化。

节能中心的场地需求上电公司提供。

节能中心的装修预算将依据场地的状况再做方案，费用另计。

3.2.4 投资和收益分享

3.2.4.1 项目投资

节能减排改造项目拟采用合同动力管理形式的节能效益分享型施行，该项目投资资金甲乙单方承当如表4：

3.2.4.2 合同期收益

方案合同期爲八年，在此时期内单方各自分享项目年节电效益，乙方经过局部分享项目的年节电效益来回收该项目的投资及合理利润。同时，由于乙方承当额定的动力检测中心建立费用，乙方分享的节能效益比例合同期内较高，如表5。

四、改造方案施行

空压机采用变频调速技术停止恒压供气控制时，零碎原理框图如图2所示。

变频器将管网压力作爲控制对象，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变爲4-20mA电信号送到变频器外部，与压力给定值停止比拟，并依据差值的大小停止运算，发生控制信号去控制变频器的运转频率，从而调整电动机的转速。那麼空压机输入相应的紧缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相反，从而使实践压力一直维持在给定压力。整个控制进程如下：用气需求↑—管路气压↓—压力设定值与返馈值的差值↑—变频器输入频率↑—空压机电机转速↑—供气流量↑—管路气压趋于波动。

所以，坚持管道中的气压恒定，就可保证该处供气才能恰恰满足用气需求，这就是恒压供气零碎所要到达的目的。

五、空压机变频改造总结的剖析

经过改造后，空压机电机从运动到旋转任务可由变频器来启动，完成了软启动，防止了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击，从而到达空压机省电、节能、环保、减排、降低磨损、延伸寿命、平安牢靠的目的。

4.1 浪费动力

变频器控制紧缩机与传统控制的紧缩机比拟，动力浪费是**有实践意义的，依据空气量需求来供应的紧缩机工况是经济的运转形态。

4.2 运转本钱降低

传统紧缩机的运转本钱由三项组成：初始推销本钱、维护本钱和动力本钱。其中动力本钱和维护本钱占紧缩机运转本钱的次要局部。经过动力本钱降低，再加上变频起动后对设备的冲击增加，维护和维修量也跟随降低，所以运转本钱将大大降低。

4.3 输入压力波动

变频控制零碎具有准确的压力控制才能，使空压机的空气压力输入与用户空气零碎所需的气量相婚配。变频控制空压机的输入气量随着电机转速的改动而改动。由于变频控制电机速度的精度进步，所以它可以使管网的零碎压力变化坚持在波动的变化范围，无效地进步了工况的质量。

4.4 延伸空压机的运用寿命

变频器从0Hz起动空压机，它的起动减速工夫可以调整，从而增加起动时对紧缩机的电器部件和机械部件所形成的冲击，加强零碎的牢靠性，使紧缩机的运用寿命延伸。此外，变频控制可以增加机组起动时电流动摇，这一动摇电流会影响电网和其它设备的用电，变频器可以无效的将起动电流的峰值增加到****水平。

4.5、降低了空压机的乐音

依据紧缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度分明减慢，因而无效地降低了空压机运转时的乐音。

K－与汽缸容积、压力、温度和走漏有关的系数

Vh1－一级缸容积（m3 ）

n2－调理后的紧缩机转速（r/min）

依据上述实际剖析，在空气紧缩机的汽缸容积不能改动的条件下，只要调理紧缩机的转速才干改动排气量；空气紧缩机是恒转矩负载，紧缩机轴功率与转速呈反比变化。在紧缩机总排气量大于总用气量时，经过降高压缩机转速调理供风压力，是到达紧缩机经济运转的无效办法。

3.2 可行性剖析

3.2.1 编制根据

节能减排改造项目工程总投资预算123.4万元，概略如表3。

3.2.2 估计节能状况

设备用电状况，其中包括空压站3年的用电用能状况。依据企业外部本钱核算，电费单价爲0.8元/kWh。希望能计算出，节能改造后每月的节能量和节能费用，以便计算投资回收期。

根据后面剖析，空压站3年均匀电费2489992.3 元，改造后激进估计年浪费电费21万元。

3.2.3 投资收益剖析

（1）节能改造静态投资回收期=91.28/21=4.3年；

（2）工程总投资静态投资回收期=123.4/21=5.8年。

备注：

以上预算是估量值，在改造中会依据实践状况有变化。

节能中心的场地需求上电公司提供。

节能中心的装修预算将依据场地的状况再做方案，费用另计。

3.2.4 投资和收益分享

3.2.4.1 项目投资

节能减排改造项目拟采用合同动力管理形式的节能效益分享型施行，该项目投资资金甲乙单方承当如表4：

3.2.4.2 合同期收益

方案合同期爲八年，在此时期内单方各自分享项目年节电效益，乙方经过局部分享项目的年节电效益来回收该项目的投资及合理利润。同时，由于乙方承当额定的动力检测中心建立费用，乙方分享的节能效益比例合同期内较高，如表5。

四、改造方案施行

空压机采用变频调速技术停止恒压供气控制时，零碎原理框图如图2所示。

变频器将管网压力作爲控制对象，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变爲4-20mA电信号送到变频器外部，与压力给定值停止比拟，并依据差值的大小停止运算，发生控制信号去控制变频器的运转频率，从而调整电动机的转速。那麼空压机输入相应的紧缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相反，从而使实践压力一直维持在给定压力。整个控制进程如下：用气需求↑—管路气压↓—压力设定值与返馈值的差值↑—变频器输入频率↑—空压机电机转速↑—供气流量↑—管路气压趋于波动。

所以，坚持管道中的气压恒定，就可保证该处供气才能恰恰满足用气需求，这就是恒压供气零碎所要到达的目的。

五、空压机变频改造总结的剖析

经过改造后，空压机电机从运动到旋转任务可由变频器来启动，完成了软启动，防止了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击，从而到达空压机省电、节能、环保、减排、降低磨损、延伸寿命、平安牢靠的目的。

4.1 浪费动力

变频器控制紧缩机与传统控制的紧缩机比拟，动力浪费是**有实践意义的，依据空气量需求来供应的紧缩机工况是经济的运转形态。

4.2 运转本钱降低

传统紧缩机的运转本钱由三项组成：初始推销本钱、维护本钱和动力本钱。其中动力本钱和维护本钱占紧缩机运转本钱的次要局部。经过动力本钱降低，再加上变频起动后对设备的冲击增加，维护和维修量也跟随降低，所以运转本钱将大大降低。

4.3 输入压力波动

变频控制零碎具有准确的压力控制才能，使空压机的空气压力输入与用户空气零碎所需的气量相婚配。变频控制空压机的输入气量随着电机转速的改动而改动。由于变频控制电机速度的精度进步，所以它可以使管网的零碎压力变化坚持在波动的变化范围，无效地进步了工况的质量。

4.4 延伸空压机的运用寿命

变频器从0Hz起动空压机，它的起动减速工夫可以调整，从而增加起动时对紧缩机的电器部件和机械部件所形成的冲击，加强零碎的牢靠性，使紧缩机的运用寿命延伸。此外，变频控制可以增加机组起动时电流动摇，这一动摇电流会影响电网和其它设备的用电，变频器可以无效的将起动电流的峰值增加到****水平。

4.5、降低了空压机的乐音

依据紧缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度分明减慢，因而无效地降低了空压机运转时的乐音。

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