空壓機節能

隨著社會的不斷進步和科學的發展，節能已經越來越成為人們關心的話題，各國各個行業都在採取積極有效的措施節能，本文將為你講述空壓機的節能方法。

基本介紹

• 中文名：空壓機節能
• 外文名：Energy saving of air compressor
• 運用行業：機械、製造
• 用途：冰櫃壓縮機、空調壓縮機

簡介

一、解決空壓機泄漏和用氣方式

空壓機節能驅動一體機

據權威機構檢測，空壓機所消耗的電能僅有10%轉化成壓縮空氣，剩下的90%轉化為熱能，由此可見，壓縮空氣比電費還要貴十倍，但是往往我們都忽略了這一點。 在大多數的工廠，到處都能聽到漏氣的聲音，但是根本沒有人理會，如果我們把泄漏問題解決了，就節省了大量的能源，因此，當聽到漏氣時，要及時採取相應的措施。

還有一些工廠在用氣方式上存在很大的誤區，比如線上路板生產廠家，大多數電鍍線上都要用振動來增加對小孔的電鍍能力，有些廠家偏好採用氣振來達到此目的，殊不知，這樣做比採用電振的方式要多消耗十倍以上的電力。

因此，空壓機的節能，在及時治理漏氣問題的同時還要避免不當的用氣方式。

二、節能改造空壓機

對空壓機的節能改造方式主要有以下三種 1.變頻調速方式

採取變頻調速方式來降低空壓機電動機的軸功率輸出。改造之前，空壓機的壓力達到設定壓力時，即會自動卸荷；改造之後，空壓機並不卸荷，而是通過降低轉速來降低壓縮機時的產氣量，維持氣網需要的最低壓力。這裡有兩個地方可以節能：

（1）減少壓縮機從卸荷狀態到載入狀態這一突變過程帶來的電能消耗。

（2）電機的運轉頻率降低至工頻以下，使電機軸的輸出功率減少。以上兩種方式都不同程度的降低了空壓機在運行過程中的能源消耗，但是空壓機在工作過程中產生如此大的熱能而讓它白白地散發到空氣中去，卻在很長的時間內未得到用戶的普遍重視，這不能說不是一個極大的遺憾。

2.集中控制方式

對多台空壓機採取集中控制方式。根據用氣情況自動控制空壓機的運行台數，改造之前，空壓機開啟的台數是固定的。

（1）若用氣量進一步減少，性能好的空壓機則會自動停機。在（1）的情況下，空壓機即使是在卸載情況下也是要消耗電能的。改造後，便可停掉相應台數的空壓機，運行台數減少了，無疑就節約了用電。

（2）當用氣減少到一定量時，空壓機是通過減少載入時間來減少產氣量。

3.空壓機熱能回收

空壓機熱能回收是一項非常環保的節能方式。

熱能回收裝置工作原理

空壓機的高溫油經過熱交換器把熱量傳遞到冷卻水中，冷卻水被加熱後流到保溫貯水桶中，這樣就可達到熱能回收的目的。

4.使用空壓機節能控制器，該產品採用高品質材料與組件，運用最新的微電腦模糊化控制技術研製而成。並具備可現場多路採集空壓機溫度和環境溫度以及客戶用氣量，自動識別並控制停機時間等功能。

晶S350變頻器在空壓機節能改造的套用?

一、空壓機工作原理

空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內進行壓縮並使壓縮的氣體具有一定壓力的設備。在工業生產中有著及其廣泛的套用，在各種行業中它擔負著為工廠中所有氣動元件，各種氣動閥門提供氣源的職責。因此，空壓機運行狀況的好壞直接影響工廠的生產工藝。空壓機的的種類很多（主要分為螺桿式，活塞式，其中螺桿式套用最廣），但其供氣的控制方式都是採用加、卸載的方式。

◎活塞式空壓機工作原理

活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯軸器直接驅動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內作往復運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，並輸出到儲壓罐內。其中，活塞組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內作往復運動以實現汽缸內氣體的壓縮。

◎螺桿式空壓機工作原理

螺桿式空壓機是由一對相互平行嚙合的陰陽轉子(或稱螺桿)在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位於殼體的兩端，陰轉子的槽和陽轉子的齒被主電機驅動而旋轉。

二、空壓機節能改造的必然性

用途

且大多數空壓機是連續運行，由於一般空壓機的電機本身不能根據壓力需求的變動來實現降速，使電機輸出功率與現場實際壓力需求量相匹配，導致在用氣量少的時候仍然要空載運行，造成巨大的電能浪費。據統計，空壓機占大型工業設備(風機、水泵、鍋爐等)幾乎所有的耗電量的15%。空壓機的節能改造勢在必行 。

另外，空壓機還存在以下幾個問題：

1、氣壓超過上限壓力時空壓機卸載及卸載後電機空轉浪費大量的電能。

2、頻繁加卸載造成對電網的衝擊，同時也造成機械的磨損加大，縮短機械壽命。

3、氣量無法保持恆壓。當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免產生波動，使用氣精度達不到工藝要求，影響生產效率及產品品質。

綜上所述：若能採用變頻調速技術，當流量需要量減少時，就可以降低電動機的轉速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，實現節能的目的。

三、S350變頻恆壓控制系統

1、系統特點

S350變頻調速系統將管網壓力作為控制對象。壓力值由變頻器面板給定（S350有多種給定通道），可根據用氣設備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內自由設定。裝在儲氣罐出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉變為4~20mA電流信號送給S350內置PID調節器，與壓力給定值進行比較，並根據差值的大小控制變頻器的輸出頻率，調整電動機的轉速，從而使實際壓力始終維持在給定壓力。S350內置PID具有穩定性高、調試簡單的特點。

2、節能效果

採用該系統改造後，壓縮機組的供氣量與系統所需量動態匹配，壓縮機電機轉速會隨著系統用氣量的不同而進行調節，避免了電機空轉以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗，電機的輸入功率大大降低，節電效果顯著。對於對空氣機來說，供氣量Q 與轉速N 成正比，氣壓F與轉速N的二次方成正比，而軸功率與轉速N 的三次方成正比，見下表：

頻率值Hz	50	45	40	35	30	25
供氣量Q%	100	90	80	70	60	50
氣壓F%	100	81	64	49	36	25
軸功率P%	100	73	51	34	22	13
理論節電率N%	0	27	49	66	78	87

一般來說，對於連續用氣的空壓機系統，隨用氣量的變化，電動機運行頻率在25-50Hz 之間動態調節，除去電機及其它損耗，系統的節電率可達18%～35%。

3、綜合效益

①運行成本降低：空壓機的運行成本由三項組成：初始採購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的70%。通過降低能源成本30%，再加上變頻起動後對設備的衝擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。

②提高壓力控制精度：變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。通過使空壓機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配，可以使管網的系統壓力保持恆定，有效地提高了供氣的質量。

③延長壓縮機的使用壽命：變頻器有軟啟動功能，可減少起動時對壓縮機和機械部件所造成的衝擊，增強系統可靠性，延長壓縮機使用壽命。同時減少空壓機啟動對電網的衝擊。

四、變頻系統設計中注意事項

1、空壓機是大轉動慣量負載，很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現過電流，因此應選用大啟動轉矩、過載能力強的矢量變頻器。S350系列的過載能力達到180%，啟動轉矩0.5HZ可輸出150%，可保證設備可靠穩定地運行及恆壓供氣的連續性。

以江門某廠實例：該廠使用凱撤牌空壓機、電機22KW，配S350 22KW通用矢量型變頻器。設定加速時間為15S、減速時間為6S，在0.7Mpa時仍然能正常啟動運行（上限0.8Mpa）。

啟動壓力	啟動電流A	運行電流A
0Mpa	36	33
0.6Mpa	42	38
0.7Mpa	60	55

2、空壓機不允許長時間低頻運行，若空壓機轉速過低，一方面會使空壓機的工作穩定性變差，另一方面也使缸體的潤滑條件變差、磨損加大，進而導致噴油現像。所以，空壓機工作的下限頻率應不低於20HZ，且減速時間應儘量短。S350電壓波動範圍±15%、耐壓高、減速時間短，可避免因減速時間過長而產生的噴油現象。

3、在滿足生產工藝的要求下，壓力設定越低越好。因為空壓機的壓力越高，所需電動機軸功率就越大，耗電量就越多。

4、出氣口釋放閥全部關閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量的方式，以避免由此導致的電能浪費。

節能監控系統空壓機節能改造的套用

空壓機在工作中，由於負載的不穩定導致供氣管網壓力的波動，進而導致空壓機的頻繁加卸載。而空壓機卸載不產氣的同時會消耗滿載能耗的70%的能耗。節能監控系統利用智慧型算法，控制空壓機運行，使空壓機匹配負載、按需供氣。

系統功能：

空壓機群管理功能：

依據用氣情況合理控制空壓機運行數量，平衡空壓機運行時間，該系統具備自學習能力，不斷最佳化運行方式，實時檢測空壓機排氣壓力溫度、運行狀況，可以手動控制空壓機，對空壓機運行異常進行報警，對空壓機運行情況進行記錄、存儲、查詢，生成日報表、月報表、年報表。

空壓機輔控功能：

通過調節單台空壓機運行，穩定壓縮空氣系統整體壓力，同時記錄相關數據，生成報表。

乾燥機聯控功能：

控制乾燥機運行數量、時間，根據產氣量合理匹配乾燥機啟停，控制乾燥機入口電動截止閥。

氣體流量計量管理功能：

實時監測壓縮空氣管網壓力、流量、露點，壓力異常時進行報警，對用氣情況記錄、存儲、查詢，生成日報表、月報表、年報表，任意時間內進行成本核算。

電力計量管理功能：

實時監測空壓機用電電流、電壓、功率因數，對用電情況記錄、存儲、查詢，生成報表，任意時間內進行用電成本核算。

空壓機房設備維保管理功能：

空壓機房內設備維護保養記錄管理，相關設備維護定時提醒。

管道供氣節能管理功能：

安裝管道供氣節能管理單元，對氣體流量高精度控制，實時控制高壓氣體溢流量，對溢流情況記錄、存儲、查詢，生成報表。

冷卻水循環監控功能：

實時監測冷卻水壓力、溫度，根據冷卻水用量調整水泵運行冷卻水異常報警，對用水量情況記錄、存儲、查詢，生成報表，對任意時間內冷卻水成本進行核算。

冷卻水閥門聯控功能：

根據空壓機運行情況對冷卻水閥門進行控制。

節能效果： 使用該系統後，空壓機空載率降低，管網壓力波動減小，空壓機運行穩定，平均節能30%。

綜合效益： 使用該系統後，空壓機運行數據得以實時顯示，同時自動控制空壓機的運行與啟停，避免了人工操作帶來的風險。除節能效果外，同時提高了壓縮空氣系統的管理水平與自動化水平。

空壓機節電王在空壓機節能改造中的套用

（1）節能需求

空壓機在使用過程中出現頻繁卸載、進氣閥損耗較大等問題，需要實施空壓機節能。

其節能效果如下：

用戶設備存在的問題	危害性	解決方案	預期節電
頻繁加卸載	出現空載損耗且氣壓不穩	人工智慧穩定控制，避免卸載	5~25%
管路上的壓力損失	氣壓虛高，壓縮阻力大	供氣速率平緩化控制算法	3~6%
壓縮比配置偏高	壓縮和排氣損失加大	平緩控制算法降低損失壓縮比	2~8%
變頻技術引起轉速波動	損傷螺桿，並出現嘔油現象	轉速很穩，不會頻繁變動	3~5%
頻繁起停	功耗大且損傷螺桿	智慧型休眠及軟啟動控制	1~2%
綜合節電率			15~45%

（2）節能原理

由於空壓機不排除在滿負荷狀態下長時間運行的可能性，所以，選型時只能按最大需求來確定電機容量，造成空壓機系統餘量一般偏大。空壓機節電王是北京時代科儀新能源科技有限公司的核心產品。它通過空壓機參數的測量、分析，將空壓機控制在最優的節能狀態下，使之獲得最佳的節電效果。它簡單串接在空壓機前端，自動配合空壓機運行，無需操作和維護，不改動空壓機的任何參數。

其採用“人工智慧”與“大數據”融合的專家控制系統，成功套用在螺桿、離心空壓機，通過實時線上式調控運行，節能效果明顯，系統運行穩定。

其在礦山、製藥、食品、飲料、鋼鐵、紡織、玻璃、焦化等行業得到廣泛套用。傳統空壓機都採用星三角降壓啟動，但工頻啟動時電流仍然能達到額定電流的2~3倍，衝擊大，會影響到電網的穩定性。