1.安徽星马专用汽车有限公司 安徽马鞍山 243000；2.中冶华天工程技术有限公司设备分公司 安徽马鞍山 243000；3.安徽星马专用汽车有限公司 安徽马鞍山 243000
摘要：本文针对我公司空压机日常使用过程中的能耗巨大进行分析，提出对空压机节能降耗改造方案。
关键词：空压机；绿色节能；改造
我国是一个能源大国，但也是一个能耗大国。所以，在随着我国经济技术和可持续发展的战略的方针的确定，各行业对绿色、节能生产也逐渐重视。同时国家对节能降耗相关的产品也给予相应的购置补贴。因此，企业积极选择大功率生产设备的时候，将会重点考虑绿色、环保、节能的产品。我公司，目前主要的大功率设备就是空压机设备、喷漆加热设备等。而空压机设备共有7台阿特拉斯GA250W型螺杆式空气压缩机，这个产品在我公司近十年，对照工信部2015版节能产品名录中已经列为高耗能的产品。根据近几年来的能耗对比，每年空压机及相关附属设备的能耗都在100万千瓦时，对其进行节能改造可以说是势在必行了。
螺杆式空压机简述
空压机的工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程
一、传统空压机的问题
1、加载时的电能消耗
2、卸载时电能的消耗
当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的30%～50%，可见传统空压机有明显的节能空间。
3、工频启动冲击电流大大
主电机虽然采用Y-△减压起动，但起动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常
4、设备维护量大
空压机工频启动电流大，高达5~8倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。
二、压缩空气的成本构成
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图一 成本图
能源费用占到一个系统整个生命周期成本的70%
三、空压机变频改造技术
1、变频改造的原理
节能原理：变频调速系统以输出压力作为控制对象，由变频器，压力传感器、电机组成闭环恒压控制系统，工作压力值可由操作面板直接设置，现场压力由传感器来检测，转换成4~20mA电流信号后反馈到变频器，变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到空压机恒压供气和节能的目的。
2、空压机变频节能改造的优点
（1）、变频器控制空压机与改造前比较，能源节约是最有实际意义的。根据空气量需求来供给的空压机经济的运行状况，节省电费约20%以上，约半年即可回收投入的资金。
（2）、运行成本降低。传统空压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44、3%，再加上变频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，变频控制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。变频控制空压机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频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±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。变频器从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。
（5）、此外，变频控制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，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
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图二 控制流程图
3 变频电机
空压机采用高端变频4极电机，最好的利用电机材料。为在启动时的全背压提供足够转矩而设计，调节范围广8-100HZ，比同行宽（一般20-50HZ），能承受变频脉冲，电机与变频器一起实现 4..13 bar（e）压力范围工作。专用的设计，没有速度窗口，保证各工况下的高效率，避免普通电机在非额定工况下的效率下降。风扇可以在整个转速范围提供足够冷却风。
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图三 四级电机能耗、负载曲线图
3.4工作能耗
公司在选择空压机时，为了保证在任何情况下都能使生产正常进行，必须按照厂里的最大生产工况来设计空压机的装机容量，实际安装的空压机，由于种种原因，其额定供气能力要比最大的用气量大10%左右。而在实际生产过程中，绝大多数情况下只能用到额定供气量的50%—60%，甚至更低。这一普遍现象造成了电能的严重浪费。
能耗计算
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低工作压力可以降低能耗
每降低1bar压力可以节能约7%
如75kW压缩机，运行4000小时/年，0.8元/度
节省=75x4000x7%x0.8=16800元/年
结 论
空压机通过改造后，变频驱动电机运行状态下保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不超过±0.02Mpa；消除了传统空压机启动和卸载非经济运行时段，大幅度节约电能，稳定电网供电的同时，也有效的保护了电机和空压机相关部件。同时，减少设备磨损，延长了空气压缩机使用寿命。最终在各项技术指标的满足的情况下，不仅带来的是供气的稳定稳定，噪声的消弱，而且对实际应用中有加卸载装置的大型空压机，节能率可达到15-20%。真正的是一次投入，永久受益。
致 谢
本论文是在我的老师关越、童鑫等指导下完成的。本文的顺利完成离不开老师和同学们给予的指导和帮助，在此向他们表示衷心感谢。关老师对我在论文的选题，研究和撰写等每一个环节，无不得到关老师的指导和帮助。使我在一年半的学习生涯中受益照浅。同时感谢维修班师傅们给予本人多方面的指导，并在查阅、计算和绘图等各方面提出了宝贵的建议和意见，对此表示十分感谢。
参考文献：
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