我国节能空压机变频器发展趋势与现状分析

发表时间:2019-07-17 14:18

变频器在空气压缩机系统中的节能空间
    据不完全统计,我国的电能消耗中的60%是被各行各业中广泛使用的风机、水泵所消耗,而空压机则占了60%中的15%左右。由此可想而知,其年消耗量有多大。
    空压机是结构复杂的通用设备,运转时间长,配备电机功率较大,因而降低空压机的功耗,提高空压机的经济运行,对节能具有重要意义。尽管我们一直在加强日常运行管理,减少泄漏、合理润滑、定期维护,但是其中蕴藏的节能潜力远未被挖掘出来。就此,我们来做一下简单分析。
    我们通常使用的都是活塞式空压机,活塞在气缸内作往复运行,周期性地改变缸内的容积,从而使气缸内气体容积发生变化,并与气缸内气阀作相应的开闭动作配合,通过吸气、压缩、排气等动作,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。
    首先,空压机的驱动轴上所需要的轴功率,与排气压力、空压机转速有直接的关系,也就是说,在实际运行中,由于压缩空气的使用随时在变化,空压机并不经常在额定工况下运行,而空压机排气压力的高低则直接影响到实际轴功率的大小。排气压力越高,所需轴功率也越大。试验证明满负载时,空压机的输入电流(功率)与排气压力的关系符合曲线关系式。
    其次,为满足用气量的随时变化要求,储气罐内气体必须保持一定的压力,目前大多数空压机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化,空压机排气量正好满足生产用气量要求时,储气压力保持不变,若能维持这种状态当然最佳,但实际上用气量是随时变化的,而且设计冗余量较大,所以空压机排气量都要大于用气量。如果空压机仍恒速运转,则储气罐内的气体越积越多,当罐内压力上升达到设定压力时,一般采用两种办法:一种是空压机卸荷运行,不产生压缩气体,电动机处于空载运转,其用电量仍为满负载的30~60%,这部分电能被白白浪费掉;另外一种办法是停止空压机运行,这样似乎空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了,但是若无容积较大的储气罐,将会带来电动机的频繁启动,空压机的空载启动电流大约是额定电流的5~7倍,对电网及其它用电设备冲击较大,同时使空压机的使用寿命也会缩短。
    总之,空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行,电机输入功率大大下降,辅以压力闭环控制,实现空压机的供气压力转速的动态匹配,减少了电机的实际输入功率,达到节能目的。电机的转速由供气压力来控制,压缩机需要多大的功率,电机就输出多大的功率,而不必做无用功,从而取得良好的节能效果。节能的第二方面是空压机停止了空转,电机不存在轻载运行,这部分能量很可观。
    相应带来的其它好处是:供气压力稳定,通过压力调节器,可使空压机保持在设定的压力值下工作,压力稳定可靠性高,而且压力可以无级设定,随时可调。电机实现软启动,压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制,气缸内气阀片不再反复开启和关闭,阀座、弹簧等工作条件大大改善,避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击,维修工作量减少。

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