傳統空壓機組的缺點:

空壓機是工廠的耗能大戶之一，占大型工業設備（風機、冷機、水泵、鍋爐、空壓機等｝耗電量的 15%, 經過我公司多年的實戰調研改造，發現目前前很多空壓機系統存在以下缺點：

1.  空壓機工頻啟動時電流是正常電流的7倍，對電網沖擊大，電機軸承磨損大，設備維護量大， 成本過高；

2.  電機的額定功率和最大功率之間都有一個余量，日常運行時存在嚴重浪費資源；

3.  空車時， 嚴重浪費能源；

4.  電機易頻繁的啟動、停止， 影響電機的使用壽命，且造成大量能源浪費；

5.  輸出壓力的調節是靠人為調節閥門的開度來實現的， 調節速度慢，波動大，不穩定，精度低， 也造成大量能源浪費；

6.  工作條件惡劣，噪音大，自動化程度低。

針對這些問題，我公司憑借中船機械自動業化所50年工業自動化的技術優勢， 加上與中船近十年的合作經驗， 我們設計出采用 PLC 和變頻器實現對螺桿式或活塞式空壓機的節能改造方案，可使空壓機節電15-50%，系統壓力精度控制達到

圖1：節能-流量曲線圖                      圖2：成本構成

（二）空壓機節能改造之后的效果

空壓機的運行成本由三部分組成:采購成本、維護成本和電費成本（如上圖2所示），其中電費成本大約占空壓機運行成本的70%，改造后可把電費成本降低30％左右，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低， 因此 ，運行成本將大大降低。

★延長空壓機的使用壽命并節能

變頻器從OHZ起動壓縮機，啟動平滑（如圖1 ), 起動加速時間可以調整，減少了起動時對壓縮機電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性， 使壓縮機的使用壽命延長．此外，變頻控制能夠減少機組起動時的電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

★壓力控制精度高并節能

變頻閉環控制系統實現了準確的壓力控制，使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨電機轉速的改交而改變。由于交頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在± 0.1kg/cm3范圍內，有效地提高了系統 工況的質量又達到節能目的。

★功率因數大大提高并節能

變頻器可以大大提高設備的功率因素， 達到0.9 以上，大大或少沒有必要的損耗。

★降低空壓機的噪音

根據壓縮機的工況要求，變頻調速改造后電機運轉速度明顯減慢，因此有效地降低了空壓機運行時的噪聲。

★PLC自動化控制及節能

采用PLC 控制技術實現工廠空壓站自動化群控，無人值守降低人力成本，同時降低了人為因素干擾引起的能源損耗 。

★信息自動化管理

自動化技術及網絡技術可以方便地將空壓站的運行狀況和參數納入工廠能源信息化管理系統。

（三） 3 種解決方案分析

1、    方案A：空壓機（單臺）變頻改造方案

★方案簡述：

壓縮空氣儲氣罐或供氣母管上安裝壓力傳感器，提供新型空壓機控制柜，安裝小型PLC\觸摸屏，配套控制程序。 選擇主要供氣的空壓機為其安裝變頻器，運行過程為 PLC下達指令由變頻器自動啟動空壓機運行，系統檢測壓縮空氣壓力，根據壓縮空氣壓力自動調節變頻器轉速，使其保持在設定壓力以維持系統平衡。同時具有手自動功能，變頻器平時變頻運行， 變頻器故障時可工頻啟動運行，實現雙向無擾動切換，并具備故障壓力報警功能。

系統空氣壓力、變頻器頻率等參數可根據需要倏改，具有設備狀態監視， 數據存儲、報表功能，并可上傳計算機聯入企業能耗監測系統。方案主要有三個特點： 第 一， 投資小； 第二， 安裝操作簡單；第三，保護設備，節約能源。 凸

★節能效果分析 ：

該方案可幫系統節電15～30%左右。

例如: 1臺空壓機，功率為55kw,空壓機配備變頻器。24小時滿負荷運行，節電效果啟動節電10%, 運行時節電25%，其它人為因素節電5%，綜合節電效果達到20%左右。

交頻改造前，困頻繁啟動每天用電 l3OO 度左右；

交頻改造后為：1300*80%=1040度左右；

系統節電為：260度左右；

優點： 一次投資入少，回收周期最短。

缺點：由于采用了對固定空壓機配套變頻器 ，使得該空壓機處于常開狀態，不能間歇運行，造成設備磨損大，維護費用升高，節能效率亦不是最佳。

2、方案B：空壓機（一拖多臺）變頻改造方案

★方案簡述：

壓縮空氣儲氣罐或供氣母管上安裝壓力傳感器，提供新型空壓機控制柜，安裝小型PLC\觸摸屏，配套控制程序。選擇功率最大的空壓機為其安裝變頻器。運行過程：PLC下 達指令由變頻器自動啟動第1臺空壓機運行；系統檢測空氣壓力，當變頻器頻率上升到工頻時，如空壓系統未達到設定的壓力值，系統自動將第 l臺風機切換至工頻運行，并由變頻器拖動第 2臺空壓機運行，如 變頻器運到工頻狀態時壓力仍未達到設定壓力值，系統自動將第 2臺空壓機換至工頻運行，再由變頻器拖動第3臺運行，依次類推，直至壓力達到設定值。若需耍的風量減少，變頻控制系統可自動降低變頻器的運行頻率，如變頻器的頻率到頻率下限仍不能滿足要求，則變頻器自動切換至前一臺空壓機進行變頻運行，切換之前，本臺空壓機自動停機，依此類推。

變頻器平時變頻運行 ，變頻器故障時可工頻啟動運行，能夠實現手自動雙向無擾切換； 具備控制供油壓力和冷卻水壓力功能， 實現壓力超低或超高時報警及聯鎖停機功能。

系統壓縮空氣壓力／變頻器頻率等參數可根據需要修改，具有設備狀態監視、數據存儲/報表功能并可上傳計算機聯入企業能耗系統。

★節能效果分析：

該方案系統節電20-50%。

例如：4臺空壓機，功率分別為1*55KW,3*37kw,配備一臺 55KW變頻器. 24小時滿負荷運行。節電效果啟動節電15%； 運行時節電25%；其它人為因素節電10%。綜合節電效果迖到30%左右。

變頻改造前用電:2000度/天；

變頻改造后用電2000*70%=1400度/天左右；

系統節電30%左右。

優點：空壓機均可輪換運行， 提高了設備的使用壽命，維護費用少，節有效率亦較佳。

缺點：需選定最大功率的空壓機配置變頻器，且需要拖動每臺空壓機變頻/工頻運行，一次性投入比方案A高。

3、方案C：空壓機（每臺皆配）變頻器改造方案

★方案簡述：

壓縮空氣儲氣罐或供氣母管上安裝壓力傳感器，提供新型空壓機控制柜，安裝小型PLC\觸摸屏，配套控制程序。為每臺空 壓機安裝變頻器，運行過程： PLC 下達指令由變頻器自動啟動第1臺空壓機運行，系統檢測空氣壓力，當變頻器頻率上升到工頻時，如空壓未達到設定的壓力值，系統自動將第1臺空壓機仍維持變頻運行，指令第2臺空壓機變頻運行，如變頻器運行到工頻狀態時壓力仍未達到設定壓力值，系統自動將第3臺空壓機變頻運行，直至壓力達到設定值。若需要的風量減少，變頻控制系統可自動降低變頻器的運行頻率，如變頻器的頻率到下限仍不能滿足要求，則變頻器自動切換至前1臺空壓機進行變頻運行，依次類推。變頻器平時變頻運行， 變頻器故障時可工頻啟動運行，能夠實現手動／自動雙向無擾切換；具備控制供油壓力和冷卻水壓力功能，實現壓力超低/超高時報警及聯鎖停機。

系統壓縮空氣壓力/變頻器頻率等參數可根據需耍修改。具有設備狀態監視、數據存儲/報表功能,并可上傳計算機聯入企業能耗監測系統。

★節能效果分析：

該方案系統節電30-50%；

例如：4臺空壓機， 功率分別為1*55KW ,3*37KW,為每臺空壓機配置變頻器。24小時滿負荷運行，節電效果：啟動節電40%,運行時節電30%，其它人為因素節電10%，綜合節電效果達到45%左右。

變頻改造前用電：2000度/天；

變頻改造后用電：2000* 55%=11OO 度/天；

系統節電：45%。

優點：由于針對不同空壓機功率配套變頻器，使得各空壓機均在最佳狀態下輪換運行， 提高了設備的使用壽命，維護費用少，節能效率為最佳。

缺點：由于需要為所有空壓機配套變頻器，一次投入較高。

四、典型案例分析：

客戶名稱：***********有限公司

項目內容： 4*37KW活塞式空壓機節能變頻控制系統改造

系統功能：空壓機變頻恒壓控制

系統統組成：控制系統采用小型PLC 西門子S7-200 配置液晶觸摸屏控制，交頻器采用一臺37KW ABB 510型變頻器，由壓力變送器、電磁磁、 PLC控制柜、變頻柜組成，采用方案B。

節能分析：

空壓機節能改造一般節電率鋁可以達到20-45%左右，主要是客戶在當初選型時都基本加大了需要用氣量20％左右，因此節能范圍在20-45%,滿負荷工作的空壓機節能效果相當明顯．青島啤酒改造后數據分析：

投資回報分析，

若變頻改造投資 12 萬；

空壓站改造前每月用電約為： 2000 度/天*30 天/月* 1元/度電=60000元；

空壓機群控節電率可在25～35%之間波動，月均值在30%；

空壓站每月節電電費 60000*30=18000 元／月；

空壓站每年節電電費：18000 元/月* 1O= 180000 元（考慮到淡旺季因素每年按10個月算）；

投資回報期為： 投資總額/每月節約金額= 120000/180000=7個月;節電改造投資應在7個月內全部收回投資。