變頻空氣壓縮機(jī)市場走向
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高效低耗的技術(shù)顯得日益重要，那么，在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能的同時(shí)改善空壓機(jī)性能、提高供氣品質(zhì)，就成為我們關(guān)心的一個(gè)話題。
一.何謂變頻空壓機(jī)?
通過變頻器使其轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，能連續(xù)改變輸出能量的壓縮機(jī)。變頻空壓機(jī)與普通空壓的不同之處有兩點(diǎn)。第一： 它比普通空壓機(jī)多了一個(gè)變頻器，第二： 變頻空壓機(jī)的電機(jī)是變頻電機(jī)。
二.變頻空壓機(jī)工作原理：
由于空壓機(jī)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與空壓機(jī)的實(shí)際消耗功率成一次方關(guān)系，通過降低馬達(dá)轉(zhuǎn)速而減少實(shí)際消耗功率。變頻空壓機(jī)是用壓力感測器即時(shí)感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)際氣壓和用氣量，通過電器控制和變頻控制的精確配合，在不改變空壓機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩（即拖動(dòng)負(fù)載的能力）的前提下來即時(shí)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速（即輸出功率），經(jīng)由改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，來響應(yīng)系統(tǒng)壓力的變化，并保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力（設(shè)定值），以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)壓縮空氣的按需輸出。當(dāng)系統(tǒng)消耗風(fēng)量降低時(shí)，壓縮機(jī)提供的壓縮空氣大于系統(tǒng)消耗量，變頻式壓縮機(jī)會(huì)降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)減少輸出壓縮空氣風(fēng)量；反之則提高馬達(dá)轉(zhuǎn)速增加壓縮空氣風(fēng)量，以保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力值。它和風(fēng)機(jī)電機(jī)水泵節(jié)電一樣，根據(jù)負(fù)載變化，控制輸入的電壓頻率，跟變頻器原理相同。
三.變頻空壓機(jī)的節(jié)能揭秘：
1、 變頻空壓機(jī)的壓力設(shè)定可以是一點(diǎn)，即可以將滿足生產(chǎn)設(shè)備要求的最低壓力作為設(shè)定壓力，變頻空壓機(jī)將根據(jù)管網(wǎng)壓力上下波動(dòng)的趨勢，調(diào)節(jié)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，甚至消除了空壓機(jī)的卸載運(yùn)行，節(jié)約了電能。
2、 由于變頻空壓機(jī)使得管網(wǎng)上下壓力穩(wěn)定，可以降低甚至消除壓力的波動(dòng)，從而使系統(tǒng)中所有運(yùn)行的空壓機(jī)都在一個(gè)滿足生產(chǎn)要求的較低的壓力下運(yùn)行，減少了壓力向上波動(dòng)造成的功率損失。
3、由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以，只能按最大需求來決定電動(dòng)機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速，可大大提高運(yùn)行時(shí)的工作效率。因此，節(jié)能潛力很大。
4、 有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等），即使在需求量較小的情況下，也不能減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后，當(dāng)需求量較小的情況下，可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
5、 單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后，則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大大提高壓縮機(jī)的工作性能。
四.市場應(yīng)用前景：
現(xiàn)在許多空壓機(jī)用戶用氣量都有一個(gè)范圍，這種情況下用普通空壓機(jī)就只能按一個(gè)最大值標(biāo)準(zhǔn)選擇空壓機(jī)。這種情況下最佳選擇就是按最大用氣量標(biāo)準(zhǔn)選擇一臺(tái)變頻空壓機(jī)。這就為變頻空壓機(jī)的生存創(chuàng)造了很大的空間，甚至有許多空壓機(jī)用戶在預(yù)期到自己企業(yè)以后必然會(huì)做大的情況下會(huì)選擇氣量大一號(hào)的空壓機(jī)這種情況下就更加需要選擇變頻空壓機(jī)了。所以變頻空壓機(jī)在未來必將受到越來越大的青睞，市場前景一片光明。
1．單臺(tái)變頻工作描述
壓縮機(jī)由變頻啟動(dòng)和運(yùn)行，并根據(jù)母管壓力進(jìn)行自動(dòng)控制，以得到恒定的壓力并節(jié)省能源；
我司提供的變頻器為丹麥Danfoss公司生產(chǎn),型號(hào)為VLT5000系列, 主要電器如接觸器、中間繼電器由ABB或西門子公司生產(chǎn)；
工作流程
壓縮機(jī)組安裝完成后，設(shè)置好EPC變頻控制系統(tǒng)、變頻器的參數(shù)；按下EPC變頻控制系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕, 壓縮機(jī)組按變頻器設(shè)置的啟動(dòng)程序開始運(yùn)行,經(jīng)過一定的延時(shí)后,壓縮機(jī)加載運(yùn)行, 儲(chǔ)氣罐壓力開始上升,變頻器始終接受EPC變頻控制系統(tǒng)傳送來的壓力信號(hào)。當(dāng)管網(wǎng)壓力上升到變頻器設(shè)置的壓力點(diǎn)時(shí)，如果感知壓力還有上升趨勢時(shí)，變頻器就降低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，如果感知壓力有下降趨勢時(shí),變頻器就提高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，始終保持管網(wǎng)壓力在設(shè)置的壓力點(diǎn)附近波動(dòng)(±0.1bar)。當(dāng)管網(wǎng)用氣量很小,變頻器已經(jīng)下降到下限頻率時(shí),壓力還在上升,當(dāng)上升到EPC變頻控制系統(tǒng)卸載壓力時(shí),壓縮機(jī)卸載運(yùn)行直至空載停車；此后當(dāng)壓力低于加載壓力時(shí),EPC變頻控制系統(tǒng)啟動(dòng)變頻器按程序開起壓縮機(jī)運(yùn)行,確保自動(dòng)控制機(jī)組運(yùn)行的目的；
變頻器的各種保護(hù)與壓縮機(jī)的各種保護(hù)動(dòng)作相互一致；
壓縮機(jī)變頻器的運(yùn)行頻率應(yīng)不低于15Hz。
2. 一拖二及聯(lián)控多臺(tái)工頻壓縮機(jī)運(yùn)行的工作描述 (以此類推至一拖多)
利用手動(dòng)切換方式使變頻器進(jìn)行一拖二運(yùn)行（即二臺(tái)壓縮機(jī)都可用手動(dòng)轉(zhuǎn)換方式使一臺(tái)變頻運(yùn)行，一臺(tái)工頻運(yùn)行）。壓縮機(jī)型號(hào)為UD系列，總共多臺(tái)壓縮機(jī)，2臺(tái)為變頻一拖二運(yùn)行，其余由壓力控制自動(dòng)工頻運(yùn)行，可通過設(shè)置進(jìn)行單機(jī)運(yùn)行；
變頻器一拖二工作及控制工頻運(yùn)行的工作描述：
（1）通過聯(lián)動(dòng)運(yùn)行方式及按時(shí)間長短順序分別啟停各臺(tái)壓縮機(jī)；
（2）設(shè)置好變頻控制器和工頻控制器參數(shù)及聯(lián)動(dòng)工作參數(shù)；
（3）設(shè)置好每臺(tái)壓縮機(jī)的編號(hào)，變頻運(yùn)行的壓縮機(jī)始終為1＃機(jī)；
（4）啟動(dòng)1＃變頻壓縮機(jī)，啟動(dòng)完成后壓縮機(jī)加載運(yùn)行，頻率升到50HZ，經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)，如果壓力沒有到達(dá)設(shè)置的壓力工作點(diǎn)，1?？刂破鲿?huì)開啟運(yùn)行時(shí)間最短的壓縮機(jī)；再經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)，如果壓力還沒有到達(dá)設(shè)置的壓力工作點(diǎn)，1?？刂破鲿?huì)開啟運(yùn)行時(shí)間次短的壓縮機(jī)；依次類推，開啟所有的空氣壓縮機(jī)；
（5）當(dāng)管網(wǎng)壓力升到上限值，變頻運(yùn)行為最低值如15HZ時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)，壓力還在上限值時(shí)，1?？刂破鲿?huì)停止運(yùn)行時(shí)間最長的壓縮機(jī)，依次類推，停止所有的工頻運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)。變頻壓縮機(jī)一般不會(huì)停機(jī)，只有在壓高延時(shí)時(shí)間到才會(huì)停機(jī)，當(dāng)管網(wǎng)壓力降到設(shè)置值的下限時(shí)，會(huì)先自動(dòng)開啟變頻壓縮機(jī)，然后按上述循環(huán)再次開、停壓縮機(jī)組；
（6）還可通過集中控制模式實(shí)現(xiàn)上述控制功能。
變頻空壓機(jī)節(jié)能案例
1 . 只使用一臺(tái)37kW壓縮機(jī)的情況
假設(shè)壓縮機(jī)為37kW，裝置時(shí)預(yù)留20%的裕度，如果是常規(guī)壓縮機(jī)，則在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將有80%時(shí)間加載，20%時(shí)間卸載。
A、使用ON-OFF氣量調(diào)節(jié)：
由于使用ON-OFF氣量調(diào)節(jié)，其壓力上下限一般為1 bar，因此其運(yùn)轉(zhuǎn)壓力假設(shè)為介于6 bar與7 bar之間。7 ar時(shí)，耗用功率37kW。在6 bar時(shí)耗用功率約為34 kW，平均消耗功率為35.5 kW，假設(shè)卸載時(shí)消耗功率為15 kW（卸載消耗功率設(shè)約為加載時(shí)的40%），因此在20%卸載，80%加載的情況下，總平均消耗功率為35.5kWx80%+15 kWx20%=31.4kW。
B、使用變頻氣量調(diào)節(jié)：
變頻壓縮機(jī)可將系統(tǒng)壓力準(zhǔn)確維持在約6 bar±0.1 bar，系統(tǒng)氣量如有任何變化，EPC變頻控制系統(tǒng)將可隨時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以符合最佳需求。
因此在運(yùn)轉(zhuǎn)具有20%預(yù)設(shè)裕度的變頻壓縮機(jī)時(shí)，EPC變頻控制系統(tǒng)將使系統(tǒng)恒定在輸出80%的氣量，其功率消耗則為穩(wěn)定的34kWx80%=27.2kW。兩者的功率差異為4.2 kW。
如果是在70%加載，30%卸載的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，則ON-OFF氣量調(diào)節(jié)的平均消耗功率為35.5kWx70%+15 kWx30%=29.35kW，而變頻壓縮機(jī)的消耗功率為34 kWx70%=23.8kW。兩者的功率差異為5.55 kW。
常規(guī)的螺桿式壓縮機(jī)除了ON-OFF的氣量調(diào)節(jié)外，還有使用進(jìn)氣節(jié)流的容調(diào)控制方式。但是進(jìn)氣節(jié)流的容調(diào)控制方式雖可使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力較為隱定，不至于一直徘徊于加卸載之間，但在容調(diào)狀態(tài)時(shí)并不會(huì)省電，其平均耗電量比ON-OFF的控制方式還要高。加卸載時(shí)所排放的氣體能量也頗為可觀。假設(shè)油氣桶有100公升的氣體空間，壓縮機(jī)每三分鐘卸載一次，則其所消耗的氣體為0.1cm3x6/3min=0.2m3/min，大約相等于1.1 kW，即省3%。
2. 使用二臺(tái)37 kW壓縮機(jī)的情況
假設(shè)二臺(tái)壓縮機(jī)均為37 kW，裝置時(shí)預(yù)留20%的裕度。
A、使用ON-OFF氣量調(diào)節(jié)：
依前例，每臺(tái)壓縮機(jī)的平均消耗功率為31.4 kW，如將其中一臺(tái)固定在滿載，另一臺(tái)執(zhí)行加卸載運(yùn)轉(zhuǎn)，則第一臺(tái)消耗功率為35.5 kW，第二臺(tái)將有60%為加載，40%為超載，第二臺(tái)的平均消耗功率為35.5 kWx60%+15kWx40%=27.3kW，與第一臺(tái)合計(jì)，總平均消耗功率為（35.5+27.3）/2=31.4kW，因此不管其中一臺(tái)是否設(shè)為滿載，其總功率均約為62.8kW。
B、使用變頻氣量調(diào)節(jié)：
在此種情況下，僅需將一臺(tái)壓縮機(jī)更改為變頻壓縮機(jī)，另一臺(tái)仍然使用ON-OFF氣量調(diào)節(jié)的常規(guī)壓縮機(jī)。
常規(guī)壓縮機(jī)仍將ON-OFF氣量調(diào)節(jié)的壓力上下限設(shè)定在6 bar與7 bar之間，變頻壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力設(shè)定在比6 bar略高一點(diǎn)點(diǎn)。在此情況下，第一臺(tái)常規(guī)壓縮機(jī)將持續(xù)于6 bar做100%運(yùn)轉(zhuǎn)，其消耗功率為34 kW。至于第二臺(tái)變頻壓縮機(jī)則用于補(bǔ)充不足的60%，其消耗功率為34x60%=20.4 kW，總功率為34+20.4=54.4 kW。與兩臺(tái)常規(guī)壓縮機(jī)節(jié)能8.4 kW。
3. 使用三臺(tái)37 kW壓縮機(jī)之情況
假設(shè)三臺(tái)壓縮機(jī)均為37 kW，裝置時(shí)預(yù)留20%的裕度。
A、使用ON-OFF氣量調(diào)節(jié)：
依前例，每臺(tái)壓縮機(jī)之平均消耗軸功率為31.4 kW，總消耗功率約為94.2 kW。（注：未加上卸載時(shí)所排放的氣體能量）
B、使用變頻氣量調(diào)節(jié)：
在此種情況時(shí)，僅需將一臺(tái)壓縮機(jī)更改為變頻壓縮機(jī)，另兩臺(tái)可維持使用常規(guī)壓縮機(jī)。依二、（二）所述由ON-OFF氣量調(diào)節(jié)的兩臺(tái)常規(guī)壓縮機(jī)均運(yùn)轉(zhuǎn)于6 bar，100%，其消耗功率均為34 kW，至于變頻壓縮機(jī)則用于補(bǔ)充不足的40%，其消耗功率為34 kWx40%=13.6kW，總功率為34kWx2+13.6 kW=81.6 kW，與三臺(tái)常規(guī)壓縮機(jī)功率差為94.2 kW-81.6 kW=12.6 kW
