引言：在目前的許多空壓機運行中，有很大一部分時間是在非滿負荷情況中進行的，這樣一來，通過傳統(tǒng)的控制就會產(chǎn)生能量浪費，從而造成效率低下。

 

但現(xiàn)在已經(jīng)有了新一代的空壓機產(chǎn)品，由于它通過調(diào)速控制器，使得有機會在非滿負荷運行的時候可以節(jié)省能源，提高效率。這種空壓機都有一個內(nèi)置式調(diào)速控制器VSD以作為整個機器裝備的一部分。

 

本文中將主要介紹空壓機使用調(diào)速控制器(尤其是變頻器)的基本情況，并詳細闡述了空壓機使用內(nèi)置式調(diào)速控制器后的節(jié)能功效。

 

 

 

1

空壓機調(diào)速控制的功效

 

 

使用調(diào)速控制器的空壓機其獨特之處就在于輸出的空氣量可以通過變化空壓機的主機速度來進行大小調(diào)節(jié)?？諌簷C主機的電機由調(diào)速控制器來控制，常用的調(diào)速控制器有變頻調(diào)速器或調(diào)速電機控制器等(以下通常都指變頻調(diào)速)。它不同于傳統(tǒng)的機器是通過壓力的加載和卸載來實現(xiàn)的，因此有更高的效率。

 

當(dāng)然在部分空氣壓力負載時使用變頻調(diào)速還有其他幾個功效:

 

(1) 取消了齒輪箱和傳動皮帶

 

當(dāng)電動機的速度變化時，就不需要一個齒輪箱或皮帶傳動，從而可以降低機械能量的損耗。

 

(2) 可以更精確地控制壓力

 

當(dāng)需要有一個更加精確的壓力控制時，采用變頻調(diào)速就可以保證。在一個單獨安裝的空壓機中，變頻調(diào)速器就可以連續(xù)運轉(zhuǎn)，而出來的空氣壓力基本可以保持在誤差在0.2BAR這樣窄幅內(nèi)。跟傳統(tǒng)的加載和卸載ON/OFF控制來說，可以節(jié)省大約2%的能量，可傳統(tǒng)的控制壓力誤差卻在0.5BAR左右，精度自然低了。

 

(3) 降低耗氣量

 

負載平均壓力低時，使用變頻調(diào)速可以降低設(shè)備的漏氣和降低耗氣量，在7.0BAR時典型的耗氣量可以降低2%左右。

 

變頻調(diào)速用在控制具有可變壓力的負載設(shè)備是非常理想的，而且空壓機能提供滿容量的供氣。但是在需要提供滿負載運行時(即在額定值運行時)變頻調(diào)速就不具有優(yōu)勢，反而耗電更多，其增加的部分主要是用于變頻器本身的耗電。

 

 

 

2

空壓機變頻調(diào)速控制的有點

 

 

精確的壓力控制不僅可以降低能耗，而且可以保證提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低浪費(從而間接節(jié)能)。在傳統(tǒng)的空壓機控制中，它對空氣壓力的需求基本是不變的(始終處于ON，且轉(zhuǎn)速恒定)，調(diào)節(jié)靠加載和卸載ON/OFF控制;但在變頻空壓機中，則通過轉(zhuǎn)速控制來達到壓力需求，其速度隨時可以根據(jù)工況改變。

 

在傳統(tǒng)的空壓機中，為了保護電機，通常對起停次數(shù)都有所規(guī)定，如200kW以上的高壓電機一般一小時起停不宜超過4次。而變頻空壓機則完全不一樣，它是軟起軟停，無電流沖擊，基本可以做到頻繁啟動(也就是說對次數(shù)沒有限制)。

 

在管道壓力飽和或外界無壓力需求時，變頻空壓機可以處于輕松實現(xiàn)“休息”狀態(tài)，這主要歸因于變頻器的零頻功能。零頻功能主要指變頻器根據(jù)外界信號源判斷運行頻率是否在“零頻運行閾值”內(nèi)，同時根據(jù)“零頻回差”的設(shè)定來控制起停的頻繁程度。有了這個功能，就可以實現(xiàn)休眠過程，實現(xiàn)節(jié)能運行。

 

變頻器可靠的線路設(shè)計和軟件功能能為變頻空壓機帶來以下優(yōu)點:

 

(1) 實現(xiàn)空壓機的軟啟動，無峰值電流，啟動平穩(wěn);

(2) 大幅度降低壓縮機系統(tǒng)的噪聲;

(3) 自動控制,簡便高效,可靠和自保護,無需專人看護;

(4) 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長壓縮機系統(tǒng)壽命，減少維護量;

(5) 保證供氣壓力恒定，提高供氣質(zhì)量;

(6) 大量節(jié)約電能。

 

 

 

3

空壓機單機和多機的變頻控制

 

 

變頻空壓機單機應(yīng)用一般是針對獨立式單臺空壓機而言，當(dāng)用戶的供氣需求量不需要長時間工作在最大輸出狀態(tài)時，變頻單機控制能很好地節(jié)能。

 

在空壓機多機應(yīng)用中，傳統(tǒng)的控制壓力或出氣量的方法是將多臺空壓機全部運行，并通過加載和卸載來調(diào)節(jié)，最終達到壓力或出氣量的控制要求。顯然，所有的空壓機都是在全速運行，所耗電嚴重且控制頻繁，尤其是在加一臺太多但減一臺又太少的情況下。

 

因此，對于多機進行變頻控制是非常理想的。如圖4所示，如果空氣壓力要求或出氣量不高，只需要一臺空壓機工作即可，這時變頻空壓機便通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來達到要求;當(dāng)變頻空壓機電機的頻率達到50Hz其出氣量仍無法滿足要求時，便要求加入1臺常規(guī)(即工頻供電)空壓機(如空壓機1)進行運行，變頻空壓機則通過速度調(diào)節(jié)來滿足要求;當(dāng)變頻空壓機電機的頻率再次達到50Hz仍無法滿足要求時，則需要加入2臺常規(guī)空壓機(如空壓機1和2)來進行運行，變頻空壓機則通過速度調(diào)節(jié)來滿足出氣量或壓力要求。反之，當(dāng)壓力或出氣量太富余時，則要求減去相應(yīng)的常規(guī)空壓機。

 

空壓機多機變頻控制的作用有以下幾點:

 

(1) 節(jié)能的目的可以達到,為用戶節(jié)約高額的電費開支;

(2) 避免頻繁加載、卸載，延長空壓機的壽命;

(3) 變頻靜音，可以降低工作環(huán)境噪音;

(4) 保證供氣壓力平穩(wěn)。

 

 

 

4

空壓機變頻控制的應(yīng)用案例

 

 

在原廠生產(chǎn)的變頻空壓機進行測試,其結(jié)果給出了變頻空壓機的能量消耗與出氣量的關(guān)聯(lián)性。為了得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，模擬了傳統(tǒng)的同規(guī)格空壓機在出氣量從0cfm到500cfm連續(xù)變化的工況下的耗電功率，同時與變頻空壓機進行比較。當(dāng)出氣量下降時節(jié)能效果最好。在額定出氣量在50%的情況下,變頻空壓機將功率降低了9.4kW(是額定功率的9%左右)。但是在滿載情況下,變頻空壓機將耗電超過4%(為變頻器本身的損耗)。在這里可以看出，當(dāng)空壓機長期工作在滿載情況下時沒必要安裝變頻。

 

 

 

5

結(jié)束語

 

 

實踐證明，相對于傳統(tǒng)的空壓機而言，購買先進的變頻速度控制的新型空壓機產(chǎn)品在購買成本上付出的多余部分將在使用一到兩年后從電能節(jié)省中獲得相應(yīng)回報。上面的模擬空壓機應(yīng)用測試就是一個典型的例子。當(dāng)然，節(jié)省電能的具體數(shù)量或金額則不一而足，必須依據(jù)用戶現(xiàn)場才能進行估算。

 

影響變頻空壓機節(jié)能功效的幾個主要因素有:

 

(1) 空壓機實際運行時間;

(2) 配套變頻系統(tǒng)成本價位;

(3) 針對相同機型的空壓機而言，變頻配置與傳統(tǒng)的售價比例(如DENAIR-DVA變頻售價比90kW相同普通機型多15%);

(4) 空壓機運行在部分負載工況的比例;

(5) 空壓機運行在滿載工況的比例。

 

另外，也可以采用折中的辦法:即為標(biāo)準(zhǔn)的空壓機單獨購買一臺變頻器進行改造。在某些場合，這種方法還是有誘惑力。當(dāng)然，在這種情況下，費用雖然相對低一點，但要浪費傳統(tǒng)機型的齒輪箱和其他部件，而且廠家不能保證在變頻低速由于潤滑不適合不會造成的相應(yīng)故障。而且隨著變頻空壓機的逐步普及，這種方法的成本將不再低下，甚至還會更高。

 

綜上所述，在很多空壓機長時間運行在部分負載的情況下使用變頻內(nèi)置式空壓機具有明顯的節(jié)能效果，對很多行業(yè)用戶具有極強的吸引力。

 

同時,在使用或配置變頻空壓機時必須考慮以下幾點:

 

在空壓機多機安裝中，為了達到最大程度的節(jié)能效果，裝有變頻的一臺空壓機必須處于始終運行中，并通過它來調(diào)節(jié)壓力;

 

在空壓機運行在中低負載的工況占所有工況的比例比較高時，安裝變頻空壓機具有良好的節(jié)能回報率;

 

購買變頻空壓機比對空壓機進行變頻改裝更具有現(xiàn)實意義