海利普变频器应用于空压机节能改造

　一、前言
　　目前，在玩具厂，发泡厂，注塑厂等厂矿企业空压机用量很大，一般从几千瓦到上百千瓦不等。而随着产品生产进入微利时代，在竞争日趋激烈的今天，由于诸多不利因素导致产品价格居高不下，利润降低，厂家急需有一种新的方法，在同业中保持质量与价格均占优势，以维持收益，那就是节能增效，降低产品的消耗，提高设备的效率。

二、节能原理
　　一般厂家在设计空压机的装机容量时，都是按照厂里的最大生产工况来考虑的，而普通情况下，由于各种原因，只能用到产能的50%—80%。在此种状况，空压机一直都是全速运行，正常情况空压机设计时将这部分多余的能量通过溢压阀放掉了，溢压阀放的能量越多，那么浪费的电能就越多；新型的空压机虽已采用自动控制，当气压到达设定值时通过调节进气量来调整做功量，当到达最大设定值时关闭进气阀让电机空转，这样虽可节约一部分电能，但据我们实测，空转时的电流只是降到打压时的一半电流（如一台55KW空压机，打压时电流为100A到120A，空转时电流也有70A左右），都存在电能的浪费。
　　既然有浪费那么就有节能空间，就有个如何来节能的问题。我公司生产的空压机专用变频器就解决了这个问题，它采用先进的PID调节功能，通过压力传感器，采集空压机运行压力，给出信号给变频器，调节空压机的转速和输出功率，形成一闭环反馈系统，自动依实际需要调节空压机供气量，并保持压力的恒定，以达到节能的目的。一般经过改造以后，节电率可达到15%—50%。

三、示意图如下：



四、应用案例：
　　某化纤有限公司有一套意大利马可公司生产的螺杆式空气压缩机系统，该系统包含三套132KW的螺杆式空压机。原采用人工启停，压力到达时空转的模式运作。为了满足工作要求，达到好的节能效果，我公司设计了用变频器驱动电机，用压力作反馈，用PLC自动控制的方案如下：
　　3台机各配160KW海利普HLP-A系列变频器一台，三台机的启动停止均由PLC集中控制。先启动一台机变频运行，将气压的变化由远传压力表采集到变频器，通过PID运算适时调整变频器运行频率，以维持供气量。同时，由PLC计算该工作的空压机台数，如1＃机不能达到用气量，再启动2＃机（或3＃机）；当用气量减小时，关闭1＃机；当供气量再次不足时，PLC又自动启动3＃机（或2＃机），实现三台机的均匀使用。当某一台机需要检修时，通过PLC选择退出运行，如变频故障，系统可自动将1#机或2#机投入工频，使供气连续进行，不至于影响设备生产。

改造后运行情况如下：
　　设定压力为8公斤，单机工作，压力变化时，由变频通过PID运算以改变转速来维持压力恒定，满足用气需求。用气量增加时，变频频率上升到50HZ仍不能满足供气量，一分钟后启动1＃机，此过程中，用气量大，3＃机变频运行，1＃机工频运行。3＃机频率范围设定在15-50HZ，该系统装上去后，经一年多每天24小时的运行，系统工作稳定。
　　改造后的空压机，不仅具有节能效果，而且整机发热减小，机器损耗降低。在使用变频前油温很高（在84度以上），用了变频之后油温仅60-70C。实测节能效果达到40％。
五、通过对现有空压机系统的实地查看，75KW 1台、45KW 2台，白天用气量大时，开75、45各一台，气压只能打到4.8KG；如再开一台则电网容量不够引起跳闸。夜间用气量小，只需开两台机则气压会超过5KG。针对这种工况，我司提出如下改造方案：
    配75KW 1台、45KW 2台变频器，一台PLC，通过检测气压的变化来判断用气量的多少，由PLC自动开启几台机，通过变频器的PID运算来实时调整供气量。可设定为以下两种运行模式：
模式A：目标压力设定在5KG，白天三台机全开，通过变频器依次软启动三台机，其中两台机运行在工频状态，另一台通过检测压力的变化实时调整变频器的转速，在保证供气量的前提下实现节能的目的。因空压机从5KG打压到7KG比从3KG打压到5KG所耗电量要大得多，所以将压力稳定在5KG，不让空压机产生超压空转的情况，可比原来同时开三台机时节能。而且由于采用变频软启动，启动电流变小，不会再出现电网容量不足引起跳闸的情况。夜间用气量小时，由PLC自动减少一台机运行，即一台工频运行，一台变频运行。由以前空压机改造的经验，与原来同时开三台机的用电量比较，该机节能效率应在15％以上。
　　模式B：目标压力设定在4.5KG，全天只开两台机，其中一台工频运行，一台变频运行。4小时轮换一次，使三台机平均使用。这样会比原来开两台机的状态省电10%左右。