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空压机节能改造
空压机节电系统
一、应用背景：
空气压缩机作为一种重要的动力形式，被广泛应用于生活生产的各个环节。其广泛应用于机械，冶金，电子电力，医药，包装，化工，食品，采矿，纺织，交通等众多工业领域。空压机组是很多企业的必备动力设备，一般在设计空压机的装机容量时，由于不能排除空压机在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定压缩机的容量，设计余量一般偏大。
二、工作原理
目前市场上空压机主要分为螺杆空压机、活塞空压机和离心式空压机等。离心式空压机主要应用于用气量很大的场合，一般企业应用很少。活塞式空压机设备投资低，以往很多企业都采用，但是产气效率较差，正逐步被螺杆式空压机所取代。螺杆式空压机设备产气效率高，主要分为有油和无油两种，其中无油式空压机应用在纺织、医药等特殊场合。下面我们就螺杆式和活塞式分别作一下简要介绍：
1、螺杆式空压机原理
（1）吸气过程：
螺杆式的进气侧吸气口，在设计时必须使压缩室可以充分吸气，而螺杆式压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一调节阀的开启、关闭调节，当转子转动时，主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间最大，此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通，因在排气时齿沟之空气被全数排出，排气结束时，齿沟乃处于真空状态，当转到进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入主副转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子之进气侧端面转离了机壳之进气口，在齿沟间的空气即被封闭。
（2）封闭及输送过程：
主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳封闭，此时空气在齿沟内封闭不再外流，即[封闭过程]。两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动。
（3）压缩及喷油过程：
在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即[压缩过程]。而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
（4）排气过程：
当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行
2、活塞空气压缩机工作原理
在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力p，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动活塞的往复运动。活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 活塞式空压机的优点是结构简单，使用寿命长，并且容易实现大容量和高压输出。缺点是振动大，噪声大，且因为排气为断续进行，输出有脉冲，需要贮气罐。
三、存在问题
1、能耗分析
我们知道加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低工作压力值，即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示：
Pmax＝(1＋δ)Pmin
δ是一个百分数，其数值大致在10%～25%之间。
而若采用智能节电技术可连续调节供气量的话，则可将管网压力始终维持在能满足最低工作压力上，即Pmin附近。
由此可知，在加、卸载供气控制方式下的空压机较之变频系统控制下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分：
a、 压缩空气压力超过Pmin所消耗的能量
b、 在压力达到Pmin后，原控制方式决定其压力会继续上升(直到Pmax)。这一过程中必将会向外界释放更多的热量，从而导致能量损失。另一方面，高于Pmin的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压至接近Pmin。这一过程同样是一个耗能过程。
2、卸载时调节方法不合理所消耗的能量
通常情况下，当压力达到Pmax时，空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。
关闭进气阀使电机空转虽然可以使空压机不需要再压缩气体作功，但空压机在空转中还是要带动螺杆或者活塞做回转运动，据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～15%(这还是在卸载时间所占比例不大的情况下)。换言之，该空压机10%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。
3、其它不足之处
（1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀的磨损，增加维修量和维修成本。
（2）频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。一般的工矿企业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60A左右）,都存在电能的巨大浪费。
四、改造方案
空气压缩机恒压供气智能控制系统是由节电器、压力传感器、智能控制器控制单元、软件控制单元等组成。此控制系统根据压力传感器检测到的空压机出口的压力值，通过智能控制器进行计算，然后输出信号调整节电器输出频率，进而控制压缩机转速，在精确地控制空压机出口的压力的同时，延长压缩机系统的使用寿命，并大幅度地节约电能。
我们可以把管网压力作为控制对象，压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能仪表，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号送节电器VVVF，通过节电器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与节电器切换功能，并保留原有的控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。&
由于用气量的不断变化，气罐里的压力也会变化频繁。采用智能节电系统方法来调整压缩机的供气量。使气罐内的气压始终保持在理想的状态下，由于空压机基本上属于恒转矩负载，用节电器的方法调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。由于空压机在启动时，内部有少量的滞留气压，启动和加减速运行时要求节电器反应快速，因此，调节方式采用闭环自动调节，控制系统根据压力传感器检测到空压机出口的压力信号值，经过A/D模拟数字转换单元的信号转换后，通过智能控制器和节电器调整压缩机电机的转速，保证电机以最小的功率输出。
空压机节电控制系统与空压机原控制系统互为备用，两套系统之间存在互锁关系，以确保空压机正常、安全运行。
五、节电原理
我们知道，用调整电机转速的方法同样可以调整供气量。由于空压机基本上属于恒转矩负载，用智能节电器调整供气量能使电机的输出功率基本与转速（供气量）成正比关系，达到很好的节电效果。 如图2
我们采用具有矢量控制功能的zz智能节电系统，可使电机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时，智能节电器自动节电模式，可使电机在满足负载转矩要求下以最小电流运行，达到更好的节电效果。
总之，采用空压机节电控制系统后，不但可节约15～35%的电力费用，延长压缩机的使用寿命，并可实现"恒压供气"的目的，提高生产效率和产品质量。
六、改造后性能
1、节约能源：
智能 节电器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是最有实际意义的，根据压缩空气需求量来供给的压缩机工作是经济的运行状态，节省电费约15～35%之间。
2、运行成本降低：
传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低25%，再加上节电起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。
3、提高压力控制精度：
智能节电系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。智能节电器控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于智能节电器控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
4、延长压缩机的使用寿命：
智能节电器从0Hz起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，节电系统能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，节电器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
5、降低了空压机的噪音：
根据压缩机的工况要求，通过节电改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。
6、系统稳定性能更强：
保存原软启动系统，本控制系统的节电-工频切换功能可以使节电控制系统发生故障时将压缩机电机切换到原软启动系统工频工作，以确保压缩机组可以正常工作。
空压机主机节电已经被很多工业企业所采用。节电效果一般在15%～35%，节电率高并提高供气质量。但是由于它特殊的力矩特性及复杂的电路系统，只有少数技术公司才能完全掌握。
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惠州通达流体工程技术有限公司 研发、生产、销售空压机余热回收利用热水器设备及其它余热、余压利用设备
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产品型号：
简洁、可靠、安全、维护少
采用低阻技术设计的空压机热能回收器极大地保证了空压机系统的正常运行，安装前后空压机系统的阻力几乎没有增加。简洁、可靠的热能回收系统，让你免除后顾之忧。安装余热回收系统后，空压机控制系统不变，工作性能不变，操作维修方式不变。余热回收系统如有任何故障，甚至余热回收系统停水、停用时，原空压机系统不用停机切换即可照常运行！
全优设计、高效节能，余热回收效率达95%
通达公司专利设计的空压机余热回收设备具有独特、新颖、高效的特点，安装通达空压机余热回收系统后，空压机的冷却风扇可以完全停转，而空压机可以在工作温度较原来低的状态下稳定运行！同时，冷干机的负荷可以降低，除水效果更好。
实际上，由于油管、油气桶没作保温处理，他们会将5%左右的热能散发到周围环境。对于油气余热双回收型热能回收系统，实际能达到的余热回收效率为空压机有效功率的95%。对于单油型余热回收系统，实际能达到的余热回收效率为空压机有效功率的73%。
该效率接近空压机余热回收利用极限100%，代表了空压机余热回收利用的***高水平。
冷水直热、智能控制
采用独特、专利设计的直热方式：可以将12℃冷水直热到52～85℃，温升达到73℃，而空压机出口温度稳定运行在93～94℃（SULLAIR空压机）合理范围之内（不同品牌空压机，其设计工作温度点不同）。
余热回收器的出水温度可根据用户的需要设定调节，设定好后，可保持出水温度恒定。
根据保温水箱温度高低，冷、热水循环自动控制，水位高低自动控制。
降低空压机温度，延长空压机零部件的使用寿命
安装空压机余热回收设备后，可显著降低空压机排气温度，有效改善空压机运行状态，减少了机器故障，延长了设备使用寿命，增大了机油、机油过滤器、油气分离器更换时限，降低了维护成本。
智能控制风扇开停，余热回收***大化
余热回收系统通过油温控制空压机冷却风扇（或者冷却塔、冷却水泵）开停，可以***大限度回收空压机余热。同时，由于空压机冷却风扇停用，可节约用电3.7kw(GA75空压机)。通达公司研发的专利余热回收改造包，可以使余热回收效率达到***高，系统工作更平稳。
零运行费用 经济效益显著
余热回收设备运行过程中只需要控制用电（电磁阀，温控器，继电器共需用电约40W），不需要任何其它费用，并且还可提高空压机的运行效率，节省空压机冷却风扇用电。
一次投资，长期受益。
个性化服务，专业化保证
由于每个客户的具体情况不同，因而没有一个放之四海而皆准的方案。因此，通达公司有一个专家小组，免费为客户提供技术咨询。针对客户的实际情况，提供个性化的***为合适的全套解决方案，包括其他液体介质的加热、锅炉补水预加热、中央空调采暖系统及供暖、生活用水、工业工艺加热等.
通达洁能宝，品质与信心的保证
通达洁能宝空压机热水器集成了许多老专家、教授多年的研究成果，是厂校合作的结晶。该热回收系统的重要部件热交换器，是惠州通达流体工程技术有限公司与西安交通大学的专家教授联合设计，委托著名换热器专业厂家制造，其设计检验标准按照《制冷用换热器标准》JB:设计压力:30bar,试验压力45bar,换热器实际工作压力&14bar， 可以保证换热器寿命20年。由于换热器采用了独特专利的技术，因而可以达到冷水直热的效果。完美的使用效果，客户的口碑及赞誉是我们品质的见证。&
节能效益分析
空压机余热回收利用呼唤专业！呼唤标准!呼唤规范！
&&& & 空压机余热利用是新技术、新行业。国家目前还没有统一的标准及规范。目前市场上空压机余热回收利用改造的公司很多，其技术水平、余热回收效果参差不齐。由于空压机余热回收原理的本质是热交换原理，所以很多节能公司从市场上购买一个换热器接入空压机系统，就可以烧一定的热水，达到一定的节能效果。看起来好像空压机余热回收技术要求不高？例如，某厂&聪明&人士，将空压机换热器的油管加长后，将换热器浸入保温水箱中，也能够烧热水，只是烧了一段时间热水后，空压机不幸损坏。改造失败，造成空压机损坏的例子很多，客户一定要保持警惕，慎重选择。
&&&& 但要取得较高的空压机余热回收效率，要将水烧到较高的温度，要有利于空压机正常稳定运行，则需要空压机余热回收热水系统与空压机的科学合理匹配，空压机余热回收利用热水系统设计制造者必须精通空压机原理、理论，精通空压机的设计，熟悉空压机的运行规律。否则，由于匹配不合理，必然影响空压机正常运行，***终影响客户的正常生产，产生巨大的经济损失。
进行空压机余热回收改造时，必须达到以下基本要求
1．改造完成后，空压机操作、维修方式不变，空压机工作性能不变；
2．确保空压机工作温度范围适当：
空压机工作温度过高不行，工作温度过低也不行，合理的工作温度范围是78-95℃，并且波动范围要小。
3．热能回收器工作时保证空压机正常运行，热能回收器停止时也能保证正常运行。
热能回收器优劣评价指标
余热回收效率：压缩机消耗的电机有效输出轴功率100%转化为热能。因此，余热回收效率极限为100%。好的余热回收系统效率高，不好的余热回收系统效率低。
热能回收器能达到的***高热水温度：空压机合理的工作温度范围是78-95℃。好的热能回收器既有较高的余热回收效率，又能达到较高的热水温度。使两者达到完美平衡。
空压机工作温度的稳定性：空压机工作温度波动大，不利于空压机正常稳定运行，空压机工作温度稳定，有利于延长空压机的使用寿命。
热水加热方式:是冷水直热？还是循环加热？好的热能回收器能实现冷水直热，一次性将冷水加热到所需的温度，且空压机工作状态稳定，工作温度波动小，余热回收一直保持高效率。不好的热能回收器一次加热温升有限，必须反复循环加热才能达到要求的温度；因此，空压机的工作温度是随着水温周期性从低到高变化，余热回收效率也是周期性从高到低变化；因此，循环加热方式空压机工作状态不稳定，会缩短空压机的使用寿命。因此，冷水直热系统的好处是显而易见的，但热能回收器必须与空压机精确、专业的匹配！
节能措施的经济效益与社会影响
通达空压机余热回收热水工程部分用户经济效益
上述客户每年可节约柴油费约为788.6万，如果应用规模扩大，其效益将更为可观。
&&&&&&& 另有江苏、浙江、四川、乌鲁木齐、山东、武汉等多少实例改造工程！
联系地址：广东省惠州市陈江镇潼湖路华侨农场桥冠南路
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江苏永联钢铁集团螺杆空压机节能改造项目获得巨大成功
编辑：空压机导购网
江苏张家港的永联钢铁集团是华东地区现代化程度较高、综合实力较强的钢铁联合企业，年产能八百万吨
。近年来，永钢集团以绿色发展、循环发展、低碳发展为指引，以打造&花园式工厂&为目标，始终把节
能增效作为企业的中心工作之一，先后投入20多亿元，积极开展各项节能减排工作，彻底颠覆了钢铁企业
烟雾笼罩、灰尘满天的旧有形象。该集团共有各种螺杆压缩机74台，因压缩机非钢铁企业的主要设备，其
能耗的使用变化特性未被相关部门认知，它的巨大能耗及节能空间未被引起足够重视，所以螺杆压缩机节
能成为上波节能减排的漏网之鱼。
&2014年11月，开山集团把压缩机节能技术以及两级压缩一级能效螺杆压缩机介绍给了永钢机动处，永钢
非常重视，立即要求我们给他们在役螺杆压缩机进行现场检测评估。我们也在一周之内对他们指定的机型
进行检测，并制定了详细的节能报告及替换选型报告。2014年12月份他们就制定了《螺杆压缩机节能改造
实施细则》，并指定烧结厂空气压缩站作为节能改造试点站立即实施节能改造对比。该空压站原有国际著
名品牌262KW、44.6m3、8bar单级螺杆压缩机5台，正常情况4开1备。经实际测试5台机平均比功率：
7.5KW/m3/min，经对照选型，用开山JN200W-41/8-II两级压缩节能螺杆机3台就能满足烧结厂的正常用气
要求。JN200W-41/8-II两级压缩节能螺杆机正常比功率5.7,粗步计算节能量可达20%左右。为了精确界定
节电量，双方商议出一套节电对照方案，即利用该空压站原有总电表、总流量计、总出站压力表、每台机
组分电表。在相同的总出气压力，总用气量工况下，先测定记录原有机型一个月的总产气量，总耗电量，
及各单机的耗电量、电流、电压。日安装到位的3台JN200W-41/8-II两级压缩节能螺杆机投入
正常运行测试，在跟原机型相同工况下运行测试。一个月后数据采集完毕，在用气量，用气压力基本一致
（变化幅度小于4%，并作了修正）的情况下，两级压缩节能螺杆机用电量下降：23.11%，吨煤电耗下降：
21.92%，总耗电量下降19.97%，跟我们给出的节能方案数据基本一致。永钢相关领导认可了我们开山节能
螺杆空压机的节电能力。并立即决定将该集团石灰厂、炼钢一厂、耐火材料厂三家用气单位的空压站进行
开山两级压缩节能空压机节能替换改造，不仅要进一步验证开山JN两级压缩机的节能能力，更要验证开山
压缩机的使用稳定性、运行可靠性。他们共采购开山JN系列两级压缩机4台，至日安装调试，
节电量检测界定全部结束。加上烧结厂的3台，第一期一共7台开山JN两级压缩螺杆机，节电量分别为：
烧结厂JN200W-41/8-II& 3台替换LS-25S350H& 3台&& 节电率：19.7%
石灰厂JN200W-41/8-II& 1台替换LS-25S350H& 1台&& 节电率：58.15%
钢一厂JN200W-41/8-II& 2台替换LS-25S350H& 2台&& 节电率：36.44%
耐材厂JN90W-20/8-II&& 1台替换LS-25S350H& 1台&& 节电率：56.21%
&&& 根据实测数据显示：一期节能改造完成后的综合节能率高达40.85%，年节约电费可达275万元之多，
大大出乎永钢领导预计。如果该集团全部在役螺杆机替换改造完成后，总体节约电费会大于1000万，这将
是一个非常可观的节电成果。
&&&& 从1月8月运行以来到现在已经8个月，7台开山机器没有出现过任何质量问题，特别是经历钢厂夏天
高温的严苛环境考验，可靠性、稳定性得到充分证实。6月底他们启动了第二期空压机节能改造工程，改
造替换矿渣微粉厂、喷煤车间两个空压站，采用9台开山JN两级节能压缩机，到目前，该批节能改造机型
已全部安装到位，正在做节能对比数据采集测试，不久将会有更振奋人心的节能成果公布。
&&& 开山两级压缩节能螺杆压缩机能在永钢全面推广首先得益于永钢领导层绿色、节能、环保的管理理念
，更得益于开山两级压缩螺杆机卓越的节能表现。当然，过程也不是一帆风顺，因为我们改造替换的是世
界著名品牌压缩机，且在永刚有二十多年的使用历史，期间我们遇到很大阻力，但我们积极主动配合永刚
方面采集各项技术数据，最终得到了用户的信服，充分贯彻了曹董提出的&开山为用户提供的不是设备，
而是节能技术和节能服务的理念&。
(作者：佚名
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