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螺杆式压缩机的变频改造工程
2018-06-07
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        螺杆式空压机由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧,实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿在主电机驱动下旋转。在空压机选型时,为了保证在任何情况下都能满足生产需求,般按其额定供气能力为**生产用气量的1.1~1.2倍左右选择。而在实际生产过程中,由于工厂的实际需求存在季节性及时间性波动,绝大多数情况下只能用到额定供气量的50%~60%,甚至更低。所以空压机多数时间并非满载运行,具有很大的节能空间。

         为了减少空压机的电能浪费,同时保持供气量与用气量的平衡,不论是活塞式,还是螺杆式压缩机,比较常用的控制方式是在其中设置加、卸载机构。加载时,空压机向储气罐提供压缩气体;卸载时,空压机不向储气罐提供压缩气体,处于"空转"状态而非停运状态。之所以是空转而不进入停止状态,是因为空气压缩机的空载启动电流大约是额定电流的3~5倍(空气压缩机电动机般为星/三角启动方式),空转避免了带载启动时强大的电流冲击和机械冲击,以及对电网中其它用电设备的冲击,同时使空气压缩机的使用寿命也会缩短。但其加、卸载过程是交替进行的。加载期间,储气罐压力在上升,卸载期间,储气罐压力在下降,总体上储气罐的压力曲线是"锯齿"状(见)。为了保证生产正常进行,其*小压力(P)必须满足定要求;在加载过程结束转入卸载状态这时刻,储气罐压力**,用Pmax来表示,叫**压力。一般情况下,Pmax、之间关系可以用下式来表示:间。也就是说,在气压上存在15%~30%的浪费。

         缩短加、卸载时间,可以减小8,降低浪费;但单位时间内的加、卸载次数必然增加。而频繁加、卸载时机械冲击将严重缩短设备寿命,且由于频繁地开/关放气阀,会加速进气阀的磨损,使放气阀寿命大大缩短,增加维修量和维修成本;此外,频繁加、卸载的过程,势必加大电能的消耗。力卩、卸载供气控制方式浪费的能量主要在以下几个方面。

⑴加载时的电能消耗。当储气罐中空气压力达到Pmm后,加、卸载供气控制方式要使其压力继续上升,直到。这过程需要电源继续向压缩机提供能量,是一种能量的损失。

       (3卸载时电能的消耗。当压力达到**值时,空压机通过关闭进气阀使电机处于空转状态的方法来降压卸载。这种调节方法造成很大的能量浪费,据测算,空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%35%.很明显,在加载、卸载供气控制方式下,空压机电机存在很大的节能空间。

        2空压机的节能措施随着电力电子技术的发展,目前空气压缩机的闫光启,等:空压机的变频节能改造电气控制*佳节能措施是实行变频调速。采用变频调速控制时,就是把管网压力作为控制对象,通过检测储气罐压力,实现系统的压力闭环控制,自动调节空气压缩机的转速和空气压缩机的运转台数。改造后的空气压缩机都由变频器来启动,实现带载软启动和软停机的工作方式,避免了启动冲击电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击,实现了供气量的连续调节,保证了总管压力稳定。变频器控制模式下的运行曲线,如所示。

         某企业的空压机电机参数如下:功率为160kW,转速为1 480r/min,额定电流294A,功率因数为0.89.在传统的加、卸载供气控 制方式,正常生产情况时,压力需维持在0.600.72MPa范围内,空压机进气阀门开关都呈现一定的规律性,即阀门打开加载时间约为125s,关闭卸载时间约为90s(即加载时间占总时间的58%,卸载时间约占42%);加载时电机电流大约为256A,关闭阀门电机电流约%采用变频恒压控制以后,正常生产时,管网压力保持在0.60MPa*0.02MPa这样一个相对稳定的值,变频器显示36Hz,电机电流维持在193A左右且上下波动很小。如此,年节约电能约为278.9x103kWh.按照目前平均工业电价0.615元/kWh计算,每年可节约生产成本约为17.2万元。

          改造前后*卩变频器控制模式和加、卸载供气控制模式)空压机的能耗运行曲线,如所示。其中,刚启动或休眠后启动时,普通空压机和变频空压机均运行在额定功率附近。因此变频空压机可以保证充气的快速性。

          空压机采用变频改造后,具有以下系统优点:⑴空气压力幅值变化小,实测其压力变化幅值大约为*0.03MPa,其供气质量好、生产效率高;(3平均降低噪音37dB(A),改善了工作环境;(3)操作简便;(4)采用变频调速后在低转速运行时,空气压缩变频空压机变频调速应用实践


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