SHENZHEN WASA ELECTRIC TECH.DEVELOPMENT CO.,LTD.
空气压缩机节电效益分析方案
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深圳市瓦萨自动化设备有限公司
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深圳瓦萨科技有限公司技术和业务人员，于2011年11月11号，到贵公司拜访了注塑部负责人刘副理，并带贵公司技术人员，参关了我们公司在贵公司附近改造过的兄弟单位，在参观的过程中重点介绍了，立式注塑机的工作流程和节能原理。
在返回贵公司后又与贵公司注塑部的刘副理进行了沟通与交流，进一步了解到贵公司生产的产品和加工工艺，贵公司主要生产线材，生产设备以小吨位的立式注塑机为主，立式注塑机在产品在加工过程中存在大量的能量浪费，根据以往改造过的经验，通过安装瓦萨变频节电后，能达到30-60%的节能效果。同时又可降低线路的电能损耗，提高变压器的使用效率。
介于此情况，现针对贵公司立式注塑机进行节电改造分析，供贵公司决策层参考，以便我们在节电上能更好的服务于贵公司。
在工农业生产中，经常需要一定压力的压缩空气。如电子、塑胶、五金、化工、木材、纺织、制药、造纸以及大量需要气动的系统，因此这些行业都安装了空气压缩机。功率范围从7.5KW到280KW。此设备在运行中消耗大量的电能，使生产成本上升，且噪声巨大，经常需要设备维护。因此，压缩机节电改造势在必行。
螺杆式单级压缩空压机，其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压出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子与阳转子被主电机驱动而旋转。
一般空压机的启动方式采用星-角减压起动后全压运行，其工作流程是，按下启动按钮，控制系统接通启动阀线圈并打开断油阀，空压机在卸载状态下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压启动后空压机开始加载运行，系统压力从0公斤开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值（一般为8公斤），即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行；直到系统压力跌到压力开关下限值（一般为6公斤），即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机加载运行从6-6.5-7-7.5-8公斤卸载。循环运行。
4.1.主电机虽然星-角减压起动，但起动时的电流仍是额定电流的5-6倍，不但浪费能源而且会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。如果用气量变化越大，空压机起停越频繁，对电网和设备运行损坏越大。
4.2.空气压缩机供气压力调节方式为上限压力值与下限压力值之差来控制，空压机工作流程如下：空压机投入运行后，即以额定转速运转，给储气罐充气，当储气罐气压达到上限压力值时，空压机的放气阀卸载，停止加压，转入空载运行，但空压机电机仍保持额定转速, 白白消耗电能的卸载运行；当储气罐气压低于下限压力值时，空压机的放气阀吸合加载，再次以额定转速给储气罐加压，直到储气压力达到上限压力而卸载，又转入空载运行，如此循环，空压机一直处于两种运行状态：一种是做有用功的满载运行，另一种是做无用功、白白消耗电能的卸载运行。在空压机的整个运行时间中，电能浪费非常严重。
43.主电机工频起动和运行时，空压机运行时噪音很大，电机轴承的磨损也大，所以设备维护工作量大，而且维护费用高。
5．1. 空气压缩系统恒压供气原理
变频驱动器、PID闭环控制器、空气压缩主机、储气罐、供气管网、组成一套具有恒压功能的供气系统图
气压调节工作过程如下：图1-2
由分析可知，储气罐的压力大小与空气压缩系统的供气能力和用户的气动设备用气量有关，供气量（Qg）与用气量（Qu）平衡如下：
当供气能力Qg大于需气量（Qu），则压力（P）上升
当供气能力Qg小于需气量（Qu），则压力（P）下降
当供气能力Qg等于需气量（Qu），则压力（P）不变
从以上分析式可以看出，供气量与需气量之间的矛盾可在管网的压力变化上体现出来，管网压力可以作为控制供气量与需气量平衡的参变量，也就是说只要保证空气压缩系统管网压力不变，也就能保证该供气量（Qg）与需气量（Qu）之间处于平衡。
空压机的供气量（Qg）和空压机的电机主转速有关，变频驱动器根据用气量的变化来调节压机的电机的转速，也就根据用气量变化来调节供气量使之达到平衡，不产生多余的能量浪费，又保证了用气压力的稳定。
进行变频恒压节电改造后，可获得三方面的节电空间
1、由于气动设备在5 KG的气动力就能工作，我们可以在储气罐上设定气动压力6.5-7公斤左右就可以完全满足使用.也避免了因主机向系统供高压力气体（7-公8斤）出现的大负载损耗浪费。
2、进行恒压改造后,储气罐上的压力稳定,当用气量减小时,通过降低变频驱动器的转速,减小供气量,当用气量越小,变频驱动器降低的转速越小,节电效果越大。
3、当空压机系统没有改造前.供气压力在6-8公斤范围内,会跟据用气量的大小,稳定在某一压力值上,不卸载,处于一直加载的情况下运行。由于设计时,供气量通常大于需气量,所以通常会稳定在7-7.9公斤的压力值上.通常所说的满载运行。如果进行恒压节电改造后,可根据气动设备设定一个最小压力稳定值.在保证气动设备使用的情况下，避免了主机向系统长期向储气罐供高压力气体出现的损耗浪费。
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，所以支行成本将大大降低。
7．2．提高压力控制精度
变频控制系统具体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。变频控制压缩机的输出气量随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3pisg变化范围，也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
7．3．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。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。
7．4．降低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机动转速度明显减慢，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。
8.１、节电的判定
节电度数=工频状态24小时用电量-节能状态下24小时用电量之差。
节电率=（工频状态24小时用电量-节能状态下24小时用电量）÷
工频状态24小时用电量节能设备投资效益分析
8.２、空压机电机功率为75Kw： A= 75KW
l 日耗电（B）按70%的负载率计算为：B=A×0.7×24=75×0.7×24=1260度
l 电费以0.8元/度计，日需电费（C）为：C=B×0.75=1260×0.8=1008元
l 改造后按最低节电率２０%计
月节省电费（D）为：D=C×20%×30=1008×20%×30=6040
年节省电费（G）为：G=D×12=6040×12=72576
8.３、一套７５ＫＷ节电器总投资为（E）：３7500元
8.4、回收期(F):投资额/每月回收资金
F=E÷D= ３7500元÷6040 ≈6-7个月
9．1、直接经济效益
本系统主器件全部采用进口，系统使用寿命为8-10年(按最低使用寿命8年计算)，每年系统维护费用以10%计,这项节能技术改造，共为企业带来
H=（G-G×10%）×8=（72576-72576×10%）×8=522，547元。
由节电器的节电原理可知，除了具有直观的节电效益之外，其对设备及线路的保护作用而产生的系统运行寿命延长，设备发热量小、运行效率提高、维护费用减少，对投资方来说也是一笔不可忽视的经济效益。
特别是通过节电改造后，用电量下降20-40%，降低了配电网中的功率损耗，提高变压器的用电效率，带来的隐含的经济效益对投资方来说亦又是一笔可观的收益。