1、筑龙网 WWW.ZHULONG.COM螺杆式空压机变频节能改造方案 一、 螺杆式空压机能耗分析 1、我司螺杆式空压机型号、规格 空压机型号 额定排气压力 额定排气量 空载率 电机型号 电机功率 电机额定电流 JC15HA 0.8Mpa 1.8m 3 /Min 0.40 Y160M-2 11KW 22A 电机空载电流 电机极数 电机额定转数 电机功率因数 电机启动方式 MMax/MN 电机效率 10A 2 极 2930rpm COS=0.88 Y-降压启动 2 0.872 2、螺杆式空压机空载率：在设定的气压范围内工作，在低于设定压力时负载运行，高于设定压 力时空载运行，从上表可知空压机有 40
2、%的时间是处于空载状态，这样既浪费能源又降低了 系统的功率因数。现状 A 栋螺杆式空压机总运行时间为 11340 小时、负载运行时间为 6416 小时，因此实际空载率应为： 空载率=（11340-6416）11340 =0.434 3、年空载损耗W (年总运行时间取 8000小时) U e 电源电压,取380V； W= 3U e I 0 COS年总运行时间空载率 -电机效率,取0.872； =1.732380100.880.87280000.434 I 0 空载电流，取10A； =23061KWh COS功率因数,取 0.88； 4、年空载损耗费用F F=W0.63 =230610.63 =1
3、4528元 通过以上计算可见空载损耗是相当可观的,基于此从节约空载损耗着眼分析螺杆式空压机工 作原理就降低空载功率提出如下改善方案。 二、 螺杆式空压机工作原理分析 1、聚才螺杆式空压机JC15HA电路图如下 CT 1 CT 2 FU FU FU KQ KM 2 KM 1 KM 3 KM 4 JT SK 12 V 22 0V M 3 M 3 a a b c o b c o筑龙网 WWW.ZHULONG.COM23 24 25 8 9 10 11 12 13 14 15 16 22 21 20 19 18 17 43 44 42 1 2 3 4 5 6 7 27 28 31 32 MAM KY4
4、（ 40） 控制 器 L1 L2 L3 1 2 V 3 8 0 V 12 7 12 9 13 1 13 7 13 5 13 3 CT 1 输 入 CT2 输 入 KM 1 KM 2 KM 3 30 29 KM 3 KM 2 2 20V PT 10 0 压 力控制 器 13 9 14 1 14 3 14 5 DI DO CK +5 V 1 2 3 4 5 6 屏蔽线 DI DO CK +5 V 14 7 14 9 15 1 15 5 15 3 15 7 KM 4 DZ2、工作原理： A、合上电源开关KQ、钥匙开关SK，给主、控制电路送电； B、按下控制面板上的启动按钮，控制回路中 29、28 得
5、电，接触器 KM3、KM1 吸合其主 触点闭合控制电机Y形启动空载运行； C、经MAM-KY4（40）控制器内部延时S 1 ，控制回路29断电、30得电，接触器KM3断开、 KM2吸合，电机转为形运行，完成降压启动过程； D、控制回路31延迟一段时间 S 2 后得电，电磁阀DZ动作使伺服汽缸打开，空压机开始加 载运行； E、当气压达到设定范围上限时，控制回路31断电，电磁阀DZ也跟着断电使伺服汽缸关 闭，空压机又开始空载运行； F、当气压低于设定范围下限时，控制回路31得电，电磁阀DZ动作使伺服汽缸打开，空 压机又开始负载运行，如此周而复始。 三、改善方案 通过以上原理分析，设想改变空压机空载
6、时的工作方式，由工频50HZ空载运行改为变频30HZ 空载运行以达到节能的目的。 1. 工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行节能的原理分析（变频器工作方式恒压频比） 当电机由工频50HZ空载运行改为变频30HZ空载运行后，定子绕组所承受的相电压U=U e f 设 f 工 =228V，我们都知道电压的平方正比于电机输出力矩，故工频50HZ空载运行改为变频 30HZ空载运行后电机输出力矩变成接近原来的1/3，变频空载功率损耗P 30 可按以下公式计 算： P 50 =3U e I 0 COS U e 电源电压,取380V； = 1.732380100.880.872 -电机效率,取0.87
7、2； = 6.64KW I 0 空载电流，取 10A； COS功率因数,取0.88； 筑龙网 WWW.ZHULONG.COMP 30 = M 30 V 30M 30 30HZ时输出力矩； = M 50 3V 30V 50 电机工频转数,2930rpm； = M 50 3V 50 3 5 V 30 30HZ电机转数； = P 505 M 50 50HZ工频时输出力矩； =1.33KW P 30 30HZ时输出空载功率； 通过以上计算，工频 50HZ 空载运行改为变频 30HZ 空载运行能节约 P 50 - P 30 =6.64-1.33=5.31KW 2. 年节约空载损耗W 1W 1 =(P 5
8、0 - P 30 )年总运行时间空载率 = 5.3180000.434 =18436KWh 3. 年节约空载损耗费用F 1F 1 = W 1 0.63 =184360.63 =11615元 4. 主电路加装11KW台达变频器VFD110B43A一台,控制电路增加一个时间继电器和一个中间继 电器,电路设计如下图所示 CT1 CT 2 FU FU FU KQ KM 1 KM 4 JT SK 1 2 V 2 2 0 V M 3 a a b c o b c o M 3 变频器 DC M MI 1 MI 2 R S T U V W J1 J123 24 25 8 9 10 11 12 13 14 15
9、16 22 21 20 19 18 17 43 44 42 1 2 3 4 5 6 7 27 28 31 32 M AM KY 4（4 0）控 制器 L1 L2 L3 1 2 V 38 0V 12 7 12 9 13 1 137 135 133 CT 1 输 入 CT 2 输 入 KM1 30 29 2 20 V PT 100 压力控制器 13 9 141 143 145 DI DO CK +5 V 1 2 3 4 5 6 屏蔽 线 DI DO CK +5 V 147 149 151 15 5 15 3 15 7 KM 4 DZ J1 SJ SJ5. 工作原理： A、合上电源开关KQ、钥匙开关
10、SK，给主、控制电路送电； B、按下控制面板上的启动按钮，控制回路中28得电，接触器KM1吸合其主触点闭合变 频器得电，按下变频器 RUN 按键，因为 J1 常闭触点闭合，电机以 30HZ 频率启动运 行； C、经MAM-KY4（40）控制器内部延时S 1 ，控制回路31得电， J1常闭断开、常开闭合，筑龙网 WWW.ZHULONG.COM电机转为50HZ工频运行； D、时间继电器SJ经延时S动作常开触点闭合接通电磁阀DZ电源，伺服汽缸打开，空压 机开始负载运行； E、当气压达到设定范围上限时，控制回路 31 断电，时间继电器 SJ、继电器 J1 跟着断 电，分别使伺服汽缸关闭、J1常开打开、
11、J1常闭闭合，空压机转为30HZ空载运行； F、当气压达到设定范围下限时，控制回路 31 得电，时间继电器 SJ、继电器 J1 通电吸 合，J1 常开闭合、J1 常闭打开，空压机工频 50HZ 运行 SJ 延时 S 其常开触点闭合， DZ通电，伺服汽缸打开，空压机负载运行； 6. 改造重点 本设计利用台达变频器多段速运行功能，在多功能输入端子 MI1、MI2 中分别插入常开、 闭触点实现工频、 30HZ自动切换程序运行， 并需对变频器00-09、 01-10、 04-04、 04-05、 05-00、 05-01 等参数进行适当调试，时间继电器 SJ 时间设置应MAM-KY4（40）控制器内部
12、延时 S 1 + 变频器加速时间01-10。拆除接触器KM2、KM3，将电机绕组接法改成形。 四、方案对比 项 目 方案 1（Y-自动转换电路） 方案 2（气调运行空载自停） 方案 3（变频节能） 材 料 通电延时时间继电器，10Min、 220V，三个 通电延时时间继电器，10Min、 220V，二个；断电延时时间继电 器，10Min、220V，一个 台达变频器 VFD110B43A 一台， 通电延时时间继电器，10Min、 220V，一个，中间继电器一个， 电控箱一个 费用 300 元左右 300 元左右 5400 元左右 优 缺 点 对 比 优点：可避免频繁启动对空压机 机械部分产生的冲击、磨损和伤 害。 缺点： 年节约费用较少 （9690元） ， 且该方案理论虽可行但未经实际 运行验证，存在一定风险，尤其 是当伺服气缸失灵电机转为 Y 形 运行时有过载烧坏危险。 优点：节能效果明显（14528 元） 缺点：空压机用气量大时频繁启 动势必对机械部分产生冲击、磨 损， 降低空压机易损件使用寿命。 优点： 节能效果明显 （11615 元） ， 同时避免频繁启动对空压机机械 部分产生的冲击、磨损和伤害， 变频器本身具备保护功能安全可 靠。 缺点：投资较大，回报周期相对 较长，技术参数不易调节。 经以上综合比较建议采用方案3。
