一、螺桿式空壓機(jī)能耗分析

1、 我司螺桿式空壓機(jī)型號、規(guī)格

空壓機(jī)型號 額定排氣壓力 額定排氣量 空載率 電機(jī)型號 電機(jī)功率 電機(jī)額定電流
JC15HA 0.8Mpa 1.8m3/Min 0.40 Y160M-2 11KW 22A
電機(jī)空載電流 電機(jī)極數(shù) 電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù) 電機(jī)功率因數(shù) 電機(jī)啟動(dòng)方式 MMax/MN 電機(jī)效率η
10A 2極 2930rpm COSφ=0.88 Y-△降壓啟動(dòng) 2 0.872

2、 螺桿式空壓機(jī)空載率：在設(shè)定的氣壓范圍內(nèi)工作，在低于設(shè)定壓力時(shí)負(fù)載運(yùn)行，高于設(shè)定壓力時(shí)空載運(yùn)行，從上表可知空壓機(jī)有40%的時(shí)間是處于空載狀態(tài)，這樣既浪費(fèi)能源又降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)。現(xiàn)狀A(yù)棟螺桿式空壓機(jī)總運(yùn)行時(shí)間為11340小時(shí)、負(fù)載運(yùn)行時(shí)間為6416小時(shí)，因此實(shí)際空載率應(yīng)為：
空載率=（11340-6416）÷11340 =0.434

3、 年空載損耗W （年總運(yùn)行時(shí)間取 8000小時(shí)）
Ue—電源電壓,取380V；
W= √3×Ue×I0×COSφ÷η×年總運(yùn)行時(shí)間×空載率 η——電機(jī)效率,取0.872；
=1.732×380×10×0.88÷0.872×8000×0.434 I0—空載電流，取10A；
=23061KWh COSφ—功率因數(shù),取0.88；

4、 年空載損耗費(fèi)用F
F=W×0.63
=23061×0.63
=14528元

通過以上計(jì)算可見空載損耗是相當(dāng)可觀的,基于此從節(jié)約空載損耗著眼分析螺桿式空壓機(jī)工作原理就降低空載功率提出如下改善方案。

二、螺桿式空壓機(jī)工作原理分析

1、 聚才螺桿式空壓機(jī)JC15HA電路圖如下

2、工作原理：

A、合上電源開關(guān)KQ、鑰匙開關(guān)SK，給主、控制電路送電；
B、按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕，控制回路中29、28得電，接觸器KM3、KM1吸合其主觸點(diǎn)閉合控制電機(jī)Y形啟動(dòng)空載運(yùn)行；
C、經(jīng)MAM-KY4（40）控制器內(nèi)部延時(shí)S1，控制回路29斷電、30得電，接觸器KM3斷開、KM2吸合，電機(jī)轉(zhuǎn)為△形運(yùn)行，完成降壓啟動(dòng)過程；
D、控制回路31延遲一段時(shí)間S2后得電，電磁閥DZ動(dòng)作使伺服汽缸打開，空壓機(jī)開始加載運(yùn)行；
E、當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定范圍上限時(shí)，控制回路31斷電，電磁閥DZ也跟著斷電使伺服汽缸關(guān)閉，空壓機(jī)又開始空載運(yùn)行；
F、當(dāng)氣壓低于設(shè)定范圍下限時(shí)，控制回路31得電，電磁閥DZ動(dòng)作使伺服汽缸打開，空壓機(jī)又開始負(fù)載運(yùn)行，如此周而復(fù)始。

三、改善方案

通過以上原理分析，設(shè)想改變空壓機(jī)空載時(shí)的工作方式，由工頻50HZ空載運(yùn)行改為變頻30HZ空載運(yùn)行以達(dá)到節(jié)能的目的。

1. 工頻50HZ空載運(yùn)行改為變頻30HZ空載運(yùn)行節(jié)能的原理分析（變頻器工作方式恒壓頻比）
當(dāng)電機(jī)由工頻50HZ空載運(yùn)行改為變頻30HZ空載運(yùn)行后，定子繞組所承受的相電壓U=Ue×f設(shè)÷f工=228V，我們都知道電壓的平方正比于電機(jī)輸出力矩，故工頻50HZ空載運(yùn)行改為變頻30HZ空載運(yùn)行后電機(jī)輸出力矩變成接近原來的1/3，變頻空載功率損耗P30可按以下公式計(jì)算：
P50=√3×Ue×I0×COSφ÷η Ue—電源電壓,取380V；
= 1.732×380×10×0.88÷0.872 η——電機(jī)效率,取0.872；
= 6.64KW I0—空載電流，取10A；
COSφ—功率因數(shù),取0.88；
P30= M30×V30 M30—30HZ時(shí)輸出力矩；
= M50÷3×V30 V50—電機(jī)工頻轉(zhuǎn)數(shù),2930rpm；
= M50÷3×V50×3 ÷5 V30—30HZ電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；
= P50 ÷5 M50—50HZ工頻時(shí)輸出力矩；
=1.33KW P30—30HZ時(shí)輸出空載功率；
通過以上計(jì)算，工頻50HZ空載運(yùn)行改為變頻30HZ空載運(yùn)行能節(jié)約P50- P30=6.64-1.33=5.31KW

2. 年節(jié)約空載損耗W1
W1=（P50- P30）×年總運(yùn)行時(shí)間×空載率
= 5.31×8000×0.434
=18436KWh
3. 年節(jié)約空載損耗費(fèi)用F1
F1= W1×0.63
=18436×0.63
=11615元
4. 主電路加裝11KW臺達(dá)變頻器VFD110B43A一臺,控制電路增加一個(gè)時(shí)間繼電器和一個(gè)中間繼電器,電路設(shè)計(jì)如下圖所示。

5. 工作原理：
A、合上電源開關(guān)KQ、鑰匙開關(guān)SK，給主、控制電路送電；
B、按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕，控制回路中28得電，接觸器KM1吸合其主觸點(diǎn)閉合變頻器得電，按下變頻器RUN按鍵，因?yàn)镴1常閉觸點(diǎn)閉合，電機(jī)以30HZ頻率啟動(dòng)運(yùn)行；
C、經(jīng)MAM-KY4（40）控制器內(nèi)部延時(shí)S1，控制回路31得電， J1常閉斷開、常開閉合，電機(jī)轉(zhuǎn)為50HZ工頻運(yùn)行；
D、時(shí)間繼電器SJ經(jīng)延時(shí)S動(dòng)作常開觸點(diǎn)閉合接通電磁閥DZ電源，伺服汽缸打開，空壓機(jī)開始負(fù)載運(yùn)行；
E、當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定范圍上限時(shí)，控制回路31斷電，時(shí)間繼電器SJ、繼電器J1跟著斷電，分別使伺服汽缸關(guān)閉、J1常開打開、J1常閉閉合，空壓機(jī)轉(zhuǎn)為30HZ空載運(yùn)行；
F、當(dāng)氣壓達(dá)到設(shè)定范圍下限時(shí)，控制回路31得電，時(shí)間繼電器SJ、繼電器J1通電吸合，J1常開閉合、J1常閉打開，空壓機(jī)工頻50HZ運(yùn)行SJ延時(shí)S其常開觸點(diǎn)閉合，DZ通電，伺服汽缸打開，空壓機(jī)負(fù)載運(yùn)行；

6. 改造重點(diǎn)

本設(shè)計(jì)利用臺達(dá)變頻器多段速運(yùn)行功能，在多功能輸入端子MI1、MI2中分別插入常開、閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工頻、30HZ自動(dòng)切換程序運(yùn)行，并需對變頻器 00-09、01-10、04-04、04-05、05-00、05-01等參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試，時(shí)間繼電器SJ時(shí)間設(shè)置應(yīng)≥MAM-KY4（40）控制器內(nèi)部延時(shí)S1+變頻器加速時(shí)間01-10。拆除接觸器KM2、KM3，將電機(jī)繞組接法改成△形。

四、方案對比

經(jīng)以上綜合比較建議采用方案3。