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装设变频式控制对空压机之省电效益分析(以50HP压缩机为例)

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装设变频式控制对空压机之省电效益分析(以50HP压缩机为例)

[打印] [关闭] 发布时间: [2011-6-30 13:15:02] 来源: [德蒙空配网] http://www.kongyaji.cc 点击: [68]

只使用一台50HP空压机的情况
假设空压机为50HP,装置时预留20%的裕度,如果未装设变频器控制模组,则在运转时将有80%时间重车,20%时间空车。
使用传统空重车控制:
由于使用压力开关做空重车控制,其压力上下限一般为1 kg/cm2的,因此其运转压力假设为介于6 kg/cm2G与7 kg/cm2G之间7 kg/cm2G时,耗用马力为满载50HP。在6 kg/cm2G时耗用马力约为46HP,平均消耗马力为48HP,假设空车时消耗马力为20HP(空车消耗功率设约为满载之40%),因此在20%空车,80%重车的情况下,总平均消耗马力为48 HP × 80%+ 20HP × 20%= 42.4HP。
使用变频器控制模组控制:
变频器控制模组之精确压力控制可将系统压力准确维持在约6 kg/cm2G ± 0.1 kg/cm2的,系统风量如有任何变化,变频器控制模组将可随时调整空压机转速以符合最佳需求。
因此在运转具有20%预设裕度之空压机时,变频控制模组将使系统恒定在输出80%之风量,其马力消耗则为稳定之46HP × 80%= 36.8HP。两者之马力差异为5.6HP。
如果是在70%重车,30%空车的情况下运转,则传统空重车控制之平均消耗马力为48HP × 70%+ 20HP × 30%= 39.6HP,使用变频器控制模组之消耗马力为46HP × 70%= 32.2HP。两者之马力差异为7.4HP。
传统控制之螺旋式空压机除了空重车控制之外,亦可使用进气节流之容量控制方式,但是进气节流之控制方式虽可使空压机运转压力较为隐定,不至于一直徘徊于空重车之间,但是在节流状态时并不会比较省电,其平均耗电量比空重车控制之方式还要高。空重车时所排放的气​​体能量亦颇为可观。假设油气桶有100公升之气体空间,空压机每三分钟空车一次,则其所消耗之气体为0.1立方米× 6 ÷ 3分钟= 0.2立方米/分钟,大约相等于1.5HP,即3%。

使用二台50HP空压机的情况
假设二台空压机均为50HP,装置时预留20%的裕度。
(一)使用传统空重车控制:
依前例,每台空压机之平均消耗马力为42.4HP,如将其中一台固定在满载,另一台执行空重车运转,则第一台消耗马力为48HP,第二台将有60%为重车,40%为空车,第二台之平均消耗马力为48HP × 60%+ 20HP × 40%= 36.8HP,与第一台合计,总平均消耗马力为(48 ± 36.8)÷ 2 = 42.4HP,因此不管其中一台是否设为满载,其总马力均约为84.8HP。
(二)使用变频器控制模组控制:
在此种情况时,仅需将一台空压机更改为变频器控制模组控制,另一台依旧使用传统压力开关做空重车控制其运转方式如下:
传统空重车控制之空压机仍将压力开关设定在6至7 kg/cm2G之间kg/cm2G,变频空压机之运转压力设定在比6 kg/cm2G略高一点点,在此情况下,第一台传统控制的空压机将持续于6 kg/cm2G做100%运转,其消耗马力为46HP。至于第二台变频空压机则用于补充不足之60%,其消耗马力为46 × 60%= 27.6HP,总马力为46 + 27.6 = 73.6HP。与传统方式控制之两台空压机马力相差11.2HP。

使用三台50HP空压机之情况
假设三台空压机均为50HP,装置时预留20%之裕度。
(一)使用传统空重车控制:
依前例,每台空压机之平均消耗马力为42.4HP,总消耗马力约为127.2HP(注:未加上空车时所排放之气体能量)。
(二)使用变频器控制模组控制:
在此种情况时,仅需将一台空压机更改为变频式控制,另两台可维持使用传统压力开关控制。依二所述由开关控制之两台空压机均运转于6 kg/cm2G, 100%,其消耗马力均为46HP,至于变频空压机则用于补充不足之40%,其消耗马力为46HP × 40%= 18.4HP,总马力为46HP × 2 + 18.4HP = 110.4HP,与传统控制之三台空压机马力差为127.2HP - 110.4HP = 16.8HP。

★省电效益运转分析表★

空压机台数一台二台三台
负载比例80%14%25%37%
负载比例70%18%33%47%

注:空压机最低转速可能因厂牌而有所不同与容调控制方式相比,省电更为可观。

变频式空压机与其他传统空压机之并联运转模式

本范例以三台100HP螺旋式空压机为标准做说明,其中二台为传统式全自动,另一台为变频式全自动。变频式设定压力为7巴,空车压力7.5条,为方便说明起见,此机编号设为一号机传统式一台设定为6.8〜7.8条运转,此机设为二号机;另一台设定为6.6〜7.6巴运转,此机设为三号机。
系统起动,负载逐步增加之状态:
先启动变频式空压机,如果符合系统供气需求,则变频式空压机将运转于系统所需求的转速及压力以提供各种风量需求。
如果变频式空压机不够供应,则再启动二号传统式空压机(传统式空压机如已在自动模式之下,则可自动起动。)设二号传统式空压机之压力开关设定于6.8酒吧及7.8条之间,变频式空压机定压运转在7条。
传统空压机启动之后,本来由于变频式空压机供气不足所致之压力过低将逐步上升至7条,由于风量高于需求,因此变频空压机将减速至符合系统之精确风量,例如系统需求风量为150%,启动变频空压机之后,变频式全速运转可提供100%,不足50%,因此必须再启动传统式空压机,由于传统式空压机为空重车运转,只要是重车均为100%,空车为0%,因此变频式空压机将自动调整负载至50%注:每台空压机均设为100%,总风量为300%。
系统风量如持续增加需求,变频式空压机将逐步调整负载至100%(如机组条件许可,变频式空压机可增加转速至100%以上,相关资讯请洽本公司)。
变频式空压机满载运转之后,如果风量仍不敷需求而降至6.6巴以下,则可再启动三号传统式空压机(传统式空压机如已在自动模式之下,则可自动起动。) 。三号空压机起动之后将仍然运转于100%,变频式空压机将自动调整风量至使系统压力精确控制于7杆。
正常运转状态:
在正常运转状态之下,传统式空压机一律定速且稳定的满载运转于100%,容量调节的部分完全由变频式空压机操控。
由于使用精确电脑压力控制程式,因此其压力可持续稳定在7杆,以提供系统最稳定之压力源,同时变频式空压机可视需求调整风量,并等比例降低马达负载以大量节省能源。
(三)系统需求风量降低至240%以下状态:
由于最低频率设在40%,当需求小于240%时,变频式即便运转于最低频率,风量亦将大于需求,因此压力将逐渐升高,当压力逐渐升高至7.5条,变频式进入空车状态,如果风量小于240%,则变频式将在空重车之间运转,甚至自动停车,变频式自动起动或重车之后,为快速提供风量,因此可能有过冲效应,将使压力冲高至7.5条,但是模糊将会自行调适,而有短暂调整期,因此变频式的空车自动停车时间为相当重要之参数之一。由于变频式在40%转速之空车状态下消耗电流已经极低,因此可尽量拉长其自动停车之时间以维持系统运转之稳定。
(四)系统需求风量降低至200%以下:
随着风量逐渐降低至200%,变频式将完全自动停机而不运转。完全由二及三号机提供压缩空气。风量降至200%以下时,随着压力升高三号机将空车,至使压力回落至7栏时变频式重新启动,如果压力下降速度不至于太快而仍能维持在6.6条以上,则变频式接手重任,如果压力下降速度太快而到6.6吧,三号机将再启动,但由于三台同时运转时压力必然上升至7.6巴,因此三号机将继变频式之后再空车,至压力降至7条。由于变频式已在空车而非停车状态,因此压力上升速度不致使系统降至6.6吧,所以三号机停机,变频式继续运转。
(五)系统需求风量降低至140%以下:
如上所述,由于变频式最低频率为40%,因此系统压力将逐渐升高至7.5栏而使变频式在7条至7.5条之间空重车交替运转,甚至自停车。

(六)系统需求风量降低至100%以下:
随着风量降至100%,系统将完全由二号机供气,如果风量降低至100%以下而使二号机达到空车压力7.8巴,二号机将空车,而当压力降至7栏时,由于已达变频式自动起动之压力,变频式将自动起动。如果因压力下降太快而发生二号甚至三号机亦起动之现象,系统亦将会如前所述自行调适至只有变频式供气之状态。
依以上说明,装设变频式空压机之后,只要系统中有任一空压机不是在满载运转,变化需求的部份将可完全变频式空压机担纲,而使系统发挥最佳节约能源效果。即使是原有的传统空压机系统亦可改装。空压机系统在安装时,为考虑各种使用状况,因此一般都会预留余裕,为使系统压力稳定,节约能源,延长机组寿命,装设变频式空压机组乃是最佳的选择。
 

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