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一、行業(yè)分析
據(jù)調(diào)查全國有180億元/年的空壓機市場,有超過400萬臺的空壓機在工作,22KW以上功率等級的空壓機超過100萬臺,22kw以下中小空壓機以活塞式為主。年新增數(shù)十萬臺。
空壓機一般按工廠最大負荷加10-20%余量設計,另外工廠實際需求存在季節(jié)性及時間性波動,也導致用氣量波動較大,所以空壓機多數(shù)時間并非滿載運行,節(jié)能空間很大??諌簷C的用電量約占全部工業(yè)用電設備的9%,節(jié)能降耗利國利民。國家提供專項資金大力扶持節(jié)能降耗,這也進一步推動了空壓機等產(chǎn)業(yè)的升級。變頻空壓機也越來越為廣大用戶接受,變頻空壓機已經(jīng)成為未來的主流發(fā)展方向。
二、傳統(tǒng)空壓機的問題
傳統(tǒng)空壓機的工作圖:
傳統(tǒng)空壓機的問題:
1、電能浪費嚴重
傳統(tǒng)的加卸載式空壓機,能量主要浪費在:
1)加載時的電能消耗
在壓力達到所需工作壓力后,傳統(tǒng)控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升直到卸載壓力。在加壓過程中,一定會產(chǎn)生更多的熱量和噪音,從而導致電能損失。另一方面,高壓氣體在進入氣動元件前,其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓,這一過程同樣耗能。
2)卸載時電能的消耗
當達到卸載壓力時,空壓機自動打開卸載閥,使電機空轉(zhuǎn),造成嚴重的能量浪費??諌簷C卸載時的功耗約占滿載時的30%~50%,可見傳統(tǒng)空壓機有明顯的節(jié)能空間。
2、工頻啟動沖擊電流大
主電機雖然采用Y-△減壓起動,但起動電流仍然很大,對電網(wǎng)沖擊大,易造成電網(wǎng)不穩(wěn)以及威脅其它用電設備的運行安全。對于自發(fā)電工廠,數(shù)倍的額定電流沖擊,可能導致其他設備異常。
3、壓力不穩(wěn),自動化程度底
傳統(tǒng)空壓機自動化程度低,輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠對加卸載閥、調(diào)節(jié)閥的控制來實現(xiàn)的,調(diào)節(jié)速度慢,波動大,精度低,輸出壓力不穩(wěn)定。
4、設備維護量大
空壓機工頻啟動電流大,高達5~8倍額定電流,工作方式?jīng)Q定了加卸載閥必然反復動作,部件易老化,工頻高速運行,軸承磨損大,設備維護量大。
5、噪音大
持續(xù)工頻高速運行,超過所需工作壓力的額外壓力,反復加載、卸載,都直接導致工頻運行噪音大。
三、變頻器空壓機的優(yōu)點:
節(jié)能
節(jié)能原理:變頻調(diào)速系統(tǒng)以輸出壓力作為控制對象,由變頻器,壓力傳感器、電機組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng),工作壓力值可由操作面板直接設置,現(xiàn)場壓力由傳感器來檢測,轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號后反饋到變頻器,變頻器通過內(nèi)置PID進行比較計算,從而調(diào)節(jié)其輸出頻率,達到空壓機恒壓供氣和節(jié)能的目的。變頻節(jié)能表現(xiàn)在:
1、變頻器通過調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)整氣體流量,使電機的輸出功率與流量需求成正比,保持電機高效率工作,功率因數(shù)高,無功損耗小,節(jié)電效果明顯;
2、按嚴格的EMS標準設計,高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法,使得V&T變頻器諧波失真和電機的電能損耗最小化;
3、自動快速休眠使得空載時間變短,電機完全停止,最大程度節(jié)能。無沖擊啟動及低頻大轉(zhuǎn)矩特性保證變頻器隨時帶載起停。
節(jié)能空間:
灰色:變頻空壓機功耗曲線
綠色:節(jié)能部分A,變頻空壓機比普通空壓機節(jié)省的能量
淺藍色:節(jié)能部分B,變頻空壓機可能節(jié)省的能量。B為當變頻空壓機已進入空久停機休眠階段,而普通空壓機沒有進入休眠時,變頻空壓機節(jié)省的能量。如果變頻空壓機也沒有進入休眠,則B=0。
剛啟動或休眠后啟動時,普通空壓機和變頻空壓機均運行在額定功率附近。因此變頻空壓機可以保證充氣的快速性。
1、啟動電流小,對電網(wǎng)無沖擊
變頻器可使電機起動、加載時的電流平緩上升,沒有任何沖擊;可使電機實現(xiàn)軟停,避免反生電流造成的危害,有利于延長設備的使用壽命;
2、輸出壓力穩(wěn)定
采用變頻控制系統(tǒng)后,可以實時監(jiān)測供氣管路中氣體的壓力,使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;
3、設備維護量小
空壓機變頻啟動電流小,小于2倍額定電流,加卸載閥無須反復動作,變頻空壓機根據(jù)用氣量自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速,運行頻率低,轉(zhuǎn)速慢,軸承磨損小,設備使用壽命延長,維護工作量變小。
4、噪音低
變頻根據(jù)用氣需要提供能量,沒有太多的能量損耗,電機運轉(zhuǎn)頻率低,機械轉(zhuǎn)動噪音因此變小,由于變頻以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方式,不用反復加載、卸載,頻繁加卸載的噪音也沒有了,持續(xù)加壓,氣壓不穩(wěn)產(chǎn)生的噪音也消失了??傊捎米冾l恒壓控制系統(tǒng)后,不但可節(jié)約一筆數(shù)目可觀的電力費用,延長壓縮機的使用壽命,還可實現(xiàn)恒壓供氣的目的,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。