国产精品爱久久久久久久网址_日本欧美电影亚洲精品_午夜精品福利骚妇一区二区_精品国产av一区二区三区小说_男女午夜猛烈啪啦啦视频_人妻激情另类乱人伦人妻_黄色资源网久久资源365_欧美精品一区二区精品_日本大片免a费观看视频_日韩V亚洲Ⅴ欧美V精品综合

摘   要：空氣壓縮機是煤礦主要的機電設備之一，目前螺桿式空氣壓縮機被廣泛使用。由于螺桿式空壓機運行方式是打風的時候加載運行、風壓夠了的時候改成減載方式，減載時電機空載運行，那么電量都被用來做了無用功。本文以某煤礦的螺桿式空氣壓縮機為例，介紹了其通過變頻器改變電機頻率來減低轉速，減少空載運行時的電能損耗，達到節(jié)能的目的。

關鍵詞：空氣壓縮機；變頻改造；節(jié)能

0  引言

空氣壓縮機是煤礦主要的機電設備之一，煤礦中很多機械以及用具都是由壓縮空氣驅動的 , 如井下工作面的氣動鑿巖機、風鉆、氣動裝巖機、風鎬 , 地面上使用的空氣錘等?？諝鈮嚎s機就是提供壓縮空氣的重要設備。在煤礦井下，空氣中含有瓦斯，遇到電火花容易引起瓦斯爆炸，所以使用以壓縮空氣為動力的設備，更加安全可靠，另外，風鎬、風鉆及鑿巖機要求往復速度高、沖擊力強，最適合使用壓縮空氣作為動力?？諝鈮嚎s機有很多種，常見的有活塞式、滑片式和螺桿式等，目前螺桿式空氣壓縮機被廣泛應用，滑片式和活塞式被逐漸淘汰。

1  空壓機變頻改造的必要性

通過近年來對各個礦井的空氣壓縮機進行的安全檢測及節(jié)能監(jiān)測，我們發(fā)現(xiàn)活塞式空壓機運行時的功率在額定功率的 90% 左右，排氣量在額定的 85% 到 90%，而螺桿式空壓機運行時的功率基本接近額定功率，排氣量基本在額定的 95% 以上。由此可見，活塞式空壓機效率偏低，螺桿式空壓機效率較高。因此，近幾年正逐漸淘汰活塞式空壓機，改用螺桿式空壓機。雖然螺桿式空壓機的效率高，但是經過幾年來的測試中發(fā)現(xiàn)，普遍螺桿空壓機的運行電流都接近額定電流，運行功率等于甚至超過額定功率，這樣長期滿負荷運行對電機的負擔很重，增加了故障率和損壞率。由于礦井用風量是不確定的，隨時變化，空壓機可能在滿負荷狀態(tài)下長時間運行，所以選型時會按最大需求量來確定空壓機和電機的容量，造成空壓機系統(tǒng)余量一般偏大。傳統(tǒng)的空壓機啟動時，電流會達到額定電流的 2～3 倍，對電網的沖擊很大。并且大多數(shù)空壓機是連續(xù)運行的，一般空壓機的電機本身不能隨著管網壓力變動而變動，不能實現(xiàn)自動降速，導致在用氣量少的時候，空壓機會改變運行方式，變成空載運行，造成巨大的電能浪費?？諌簷C的運行成本由三項組成：設備投資、維護費用和電費。比例如圖 1 所示。

根據(jù)上述問題，如果能使空壓機根據(jù)需要的風量風壓自動調節(jié)，使運行功率隨需要的風量風壓變化而自動變化，就可以節(jié)能減耗，還能減少對電機的損耗。

2  空壓機變頻改造

2.1 空壓機變頻技術的應用

螺桿式空壓機運行方式是加載和減載方式交替進行，加載時向管網內打風，減載時電機空載運行，所以在減載的時候電量都被浪費了。電動機的轉速本身是不能改變的，只有通過改變電動機的頻率來調節(jié)運行轉速。變頻控制就是通過改變電動機輸入電源的頻率來改變電動機的轉速，控制空壓機單位時間的出風量，達到控制管路的壓力的目的。某煤礦首先引進了變頻技術，壓縮機組的供氣量與系統(tǒng)所需風量動態(tài)匹配，根據(jù)系統(tǒng)用氣量來調節(jié)壓縮機電機轉速，避免了電動機空載運行以及頻繁的加卸載所帶來的能量損耗和對電網的沖擊，使電機的輸入功率大大降低。

2.2 空壓機變頻節(jié)能的原理

近幾年來變頻調速技術迅速發(fā)展，并在許多領域中都發(fā)揮了重要的作用。變頻調速技術的基本原理是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。

空氣壓縮機的變頻節(jié)能原理是通過測量裝置測得的管網壓力值與設定的壓力（即給定值）相比較，得到偏差，經 PID 調節(jié)器計算出變頻器作用于異步電動機的頻率值。由變頻器輸出相應頻率和幅值的交流電，以此來調節(jié)電動機的轉速，使空壓機輸出至風包的壓縮空氣的氣量隨之變化，這樣就會使管網內的壓力產生變化，直到管網壓力與給定壓力值相同?？諌簷C變頻節(jié)能系統(tǒng)原理如圖 2 所示。

圖2  空壓機變頻節(jié)能系統(tǒng)原理框圖

2.3 變頻改造后的空壓機運行情況

根據(jù)空壓機運行特性知：

Q₁/Q₂=N₁/N₂

F₁/F₂=(N₁/N₂)²

P₁/P₂=(N₁/N₂)³

式中：Q 為空壓機輸出的風量；F為管網內的壓力；P為電動機消耗的輸入功率；N為空壓機的運行轉速。

即對于空壓機來說，電機頻率與轉速成正比，供氣量Q與轉速N成正比，氣壓F與轉速N 的二次方成正比，而功率與轉速N的三次方成正比，比例關系如表 1 所示。

表1 電機頻率與供氣量、氣壓、功率比例表

2.4 變頻改造后的經濟運行分析

以一臺螺桿式空氣壓縮機為例，計算節(jié)能改造后能節(jié)約多少電費。該空壓機規(guī)格型號參數(shù)如表2 所示。

表2  空壓機及所配電機規(guī)格參數(shù)

在電源頻率為 50 Hz 下空載運行時電動機消耗的功率為：

P₅₀ =U_eI_k=1.732x380x（433x30%）

=85.5（kw）

式中：P₅₀ 為工頻50 Hz下空載運行時電機消耗的功率；U_e 為工頻 50 Hz 下的電動機的電壓；I_k為工頻50 Hz下空載運行時電動機的空載電流（按額定電流的 30% 計算）。當電動機空載運行時由工頻 50 Hz 改為變頻 30 Hz 后，電壓與頻率成正比：

即 U₃₀/U₅₀=f₃₀/f₅₀，得到

U₃₀=（U₅₀f₃₀）/f₅₀=0.6 U₅₀

式中：U₃₀為在電源頻率為 30 Hz 時電動機的電壓；U₅₀ 為在電源頻率為 50 Hz 時電動機的電壓；f₃₀為電源頻率為 30 Hz；f₅₀為電源頻率為 50 Hz。

當電動機空載運行時由工頻 50 Hz 改為變頻 30 Hz 后，電動機的輸出力矩與電壓的平方成正比：

即 M₃₀/M₅₀=(U₃₀/U₅₀)²,

得到 M₃₀=M₅₀(U₃₀/U₅₀)²=0.62M₅₀=0.36M₅₀

式中：M₃₀為在電源頻率為 30 Hz 時電動機的輸出力矩；M₅₀ 為在電源頻率為 50 Hz 時電動機的輸出力矩。當電動機空載運行時由工頻 50 Hz 改為變頻 30 Hz 后，電動機的轉速與頻率成正比：

即 N_30/N₅₀=f₃₀/f₅₀，得到

N₃₀=（N₅₀f₃₀）/f₅₀=0.6 N₅₀

式中：N₃₀為在電源頻率為 30 Hz 時電動機的轉速；N₅₀ 為在電源頻率為 50 Hz 時電動機的轉速。

那么在變頻 30 Hz 下空載運行時電動機消耗的功率為：

P₃₀=M₃₀N₃₀=(0.36M₅₀)(0.6N₅₀)=0.216P₅₀

=18.5 kW

通過以上計算可知工頻 50 Hz 空載運行改為變頻 30 Hz空載運行能節(jié)約功率：

P_節(jié)=P₅₀-P₃₀=85.5-18.5=67kW

以空載率10%，每天工作24小時，一年365天，電費0.5元/kWh計算，每年可節(jié)約電費為：

F_d=10%(P₅₀-P₃₀)h_df_d=0.1×67×24×365×0.5

=29346 元

式中：F_d為每年節(jié)約的電費總額；H為每天的工作時間；D為每年的工作天數(shù)；F_d為電費單價。即一臺空壓機改造完成后每年大約節(jié)省 29 346 元電費。

3  結語

由此可見變頻節(jié)能技術在空壓機領域的應用會帶來多么可觀的經濟效益。國家一直提倡節(jié)能減排，尤其在重點耗能單位，必須有必要的節(jié)能減排措施。近年來，各個礦井紛紛引進變頻調控技術，目前主要應用在主提升機系統(tǒng)中，節(jié)能效果顯著，已經收到良好的效益。相信在不久的將來，空氣壓縮機、提升機等高耗能設備都會應用變頻技術達到節(jié)能的目的。