1、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造实施方案目 录一、深圳XX公司空压机现行状况31.1 深圳XX公司空压机基本情况31.2 深圳XX公司空压机存在的问题及恒压变频节能可行性3二、深圳XX公司空压机恒压变频节能解决方案3三、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造设备选型4四、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案64.1 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案概述64.2 深圳XX公司空压机恒压变频改造原理64.2.1 空压机的工作原理64.2.2 空压机变频节能原理74.3 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造功能74.4 深圳XX公司空压机恒压变频节能系统原理设计84.5 深圳XX公司空压2、机恒压变频改造使用特点114.6 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案实施细则11五、深圳XX公司空压机恒压变频节能效果及综合效益分析16六、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造后效果16七、XXXX自动化电力设备有限公司您可以信赖的朋友177.1 企业概况177.2 完善的售后服务17一、深圳XX公司空压机现行状况1.1 深圳XX公司空压机基本情况以深圳XX公司1#厂房为例，该厂房里原有空压机三台，新增两台空压机，空压机的功率都为22KW。原有三台空压机输出压力分别是0.6MPa，0.51MPa，0.6MPa。新增两台空压机压力为0.55Mpa。储气罐的输出压力为0.40.6MPa。1.3、2 深圳XX公司空压机存在的问题及恒压变频节能可行性空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备,传统的空压机主要采用三相异步电动机Y-启动方式，工频恒速运行，压力和流量的调节靠阀门和旁通完成。由于工业设计时，压缩空气供应系统必须按工厂负荷最大时设计，并且留10-20%设计余量，事实上很多空压机是不会所有时间都运行在满负载状态下的,当输出压力大于一定值时，自动打开泄载阀，使异步电动机空转，严重浪费能源。并且随着工厂实际生产的需求的波动，存在较大的浮动，所以节能的空间很大。针对以上存在的问题，设计采用PLC和变频器实现对螺杆式空气压缩机的节能改造方案，经分析4、，该方案自动化程度高，节能效果显著，实用性好。 二、深圳XX公司空压机恒压变频节能解决方案根据空据空压机运行情况分析，对深圳XX公司空压机恒压变频节能改造我方提供以下方案供您参考：利用变频器、PLC、压力传感器等构成的压力闭环自动调速系统。对空压机进行改造，以节约电能。整个系统采用通过PLC连接变频器。采用一台变频器分别对五台空压机进行变频控制，每台空压机均可以在工频/变频切换运行。根据储气罐的压力决定空压机开启台数，当一台空压机启动后不足以满足储气罐所需压力时这台空压机就切换到工频状态运行，启动第二台空压机，并运行在变频状态下。当压力还不能满足要求时，依此类推。当压力足以满足要求时，空压机停5、机的顺序相反，后启动的先停机。三、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造设备选型深圳XX公司空压机恒压变频节能改造的关键点在于控制元件的选取和控制系统的合理设计。即变频器、PLC，压力传感器等。其中变频器、PLC我们均选用Schneider旗下Telemecanique产品以保持系统的一致性。控制柜选用我们公司的XX控制柜。PLC：PLC采用Schneider旗下TE集团的Twido PLC，它是专为简易安装和小巧紧凑的机器而设计，Twido适用于由10到264个I/0组成的标准应用系统。具有一体化或者模块化两种本体单元,他们可共用相同的选件，I/O扩展模块或编程软件。Twido 可编程控制器已经6、体现了他具有提高开放性、灵活性、简易性和紧凑性的能力。现在，它还可以支持CANopen、Modebus和以态网通信。变频器：考虑到空压机是大惯量负载，所以要选用ATV71变频器。由于具有不同的电机控制类型以及大量的内置功能，Altivar 71系列变频器能够满足最严格要求，适宜作为要求最高的变频器极低速度时的转矩与速度的精确性，磁通矢量控制（带或不带传感器）的高动态性能扩大的频率范围，适合高速电机驱动提供电压/频率比控制方式，适用于驱动专用电机和变频器进行并联连接开环模式下同步电机控制方式，能提高表态速度精度并省电ENA功能使不平衡机器运行平稳。ATV71变频器ATV71本机内置了MODBUS7、， CANOPEN两种通讯协议，且大大简化了通讯的控制方式，同时ATV71可以通过增加通信附件支持Fipio, Ethernet, Modbus Plus, Profibus DP, DeviceNet, InterBus, Uni-Telway主流通讯网络。ATV71技术说明:6个逻辑输入: 可将多个功能赋予一个逻辑端子，LI6可接PTC传感器2个模拟输入: 1 路差分 10V ; 1路可配置 0 - 10 V or X - Y mA1个模拟输出: 可配置为电压(0.10 V)或电流 (0 20 mA)2路继电器输出: 可配置 1NO/1NC & 1NO本地控制: 起动停止，电位器安全输入:8、 切断电源以防电机意外起动通过扩展卡可获得更多I/O设备选型如下：通迅结构图：四、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案4.1 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案概述根据深圳XX公司空压机恒压变频节能改造的情况，整个系统采用集散控制系统；系统采用国际国内先进的设备组成系统的硬件部分，采用ModBus网络控制各点通讯联络；采用变频技术对系统的空压机进行控制，根据实际负荷的需要自动调节空压机的速度；采用PLC控制空压机的的启动/停止以及空压机之间的连锁自动切换。根据系统负荷压力自动调整空压机的开启台数，同时根据系统采集的数据分析各个区负荷的大小，最大程度上满足最不利环路的流量供给。在保9、证最不利环路使用的前提下，控制空压机的转速以调节压力，达到最优化的节能效果。此空压机技改方案与原控制系统设有电气连锁电路，当使用此系统时，原系统无法启动，防止原系统误启动后电源通过交流接触器反向输入本控制系统输出中，造成自动化管理空压机控制系统损坏，做到安全运行；同时工频、变频可以相互切换。4.2 深圳XX公司空压机恒压变频改造原理 空压机的工作原理螺杆式空压机的工作原理图如下图所示，空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机良好的10、冷却及润滑油的最小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离，之后，油气经过油冷却器冷却在经过油过滤器流回储油罐，空气经过气后冷却器(空气冷却装置)进行冷却而进入储气罐。 压缩腔储油罐敬 请 注 意本报告所有内容均属于商业秘密，只呈本公司所服务之用户，如未经双方之任何一方授权，均不得向任何第三方机构及个人出示本报告之内容、信息及相关数据。如通过其他非本公司指定之途径获得本报告，请立即予以销毁，任何方式的复制和传播均属违法行为，本公司将保留依法追究其法律责任及依法要求经济赔偿的权利。储气罐敬 11、请 注 意本报告所有内容均属于商业秘密，只呈本公司所服务之用户，如未经双方之任何一方授权，均不得向任何第三方机构及个人出示本报告之内容、信息及相关数据。如通过其他非本公司指定之途径获得本报告，请立即予以销毁，任何方式的复制和传播均属违法行为，本公司将保留依法追究其法律责任及依法要求经济赔偿的权利。气冷却器油/气分离器油冷却器油过滤器电动机空气过滤器空气压缩机原理图 空压机变频节能原理 螺杆式空压机基本运行方式是加载、减载方式。减载时空压机空转,能源白白的浪费，如果利用变频器通过改变空压机频率来调节转速，速度降低，排气量就降低。在变频调速系统中，空压机的速度是和电源的频率成正比的，改变电源的频率12、就可改变空压机的转速，从而改变空压机系统的排气量。这样就相当于可以控制排气量，用多少的气量就生产多少的压缩空气，从而达到控制管路的压力，具有明显的节能效果。空压机变频节能系统原理如下:通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较，得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，在电动机上得到相应的转速。那么空压机输出对应的压缩空气输出至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。4.3 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造功能1）、保证空压机恒压系统正常运行，设定系统压力运行参数后，系统根据设定值和采取的管网实际压力信号，自动调整13、空压机的转速，在保证压力恒定的前提下最大限度地节省电能。减少了由于无谓磨损、工频启停时大电流等原因对空压机造成的损害；杜绝了工频启停时造成的电网电压幅值跌落过大，影响电网其他设备的正常运转等不利因素。 2）、自动倒空压机的功能。为防止某台空压机长期不运转发生锈蚀以及空压机的平均磨损率，采用多台空压机定期轮换运转，以达到每台空压机的平均运行时间一致，即自动倒空压机的功能。 3）、控制系统变频工频可以相互切换，使变频控制系统发生故障时将空压机组可以手动切换到工频工作，以确保冷空压机可以正常工作。4.4 深圳XX公司空压机恒压变频节能系统原理设计控制系统由以下部分组成:变频器、可编程控制器、变频柜、14、电抗器、压力变送器等组成。 基于PLC的变频控制系统原理图下图所示。PLC由电源、CPU、模拟量输出模块等组成。其中采用PLC来实现电气部分的控制。包括五部分:起动、运行、停止、工频/变频切换、报警及故障自诊断。变频器连接五台空压机，PLC根据管网的压力决定空压机开启台数，当一台空压机启动后在变频状态下不足以满足储气罐所需压力时这台空压机就切换到工频状态运行，并启动第二台空压机且运行在变频状态下；当第二台空压机依然不足以满足压力时就切换到工频状态下并启动第三台。当压力还不能满足要求时，依此类推直至第五台空压机启动。当压力足以满足要求时，空压机停机的顺序相反，先停止第五台空压机，并把第四台空压机15、切换到变频状态下，依此类推直至第一台空压机停机。以第一台(M1)和第二台(M2)和例，空压机系统的控制原理如下：基于PLC的空压机变频主回路原理图(1) 起动：可以通过转换开关选择变频/工频启动。 运行：正常情况，空压机M1处于变频调速状态，KM11和KM1中间接触器闭合，现场压力变送器检测管网出口压力，并与压力的设定值进行比较，得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值，得到频率信号由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，在电动机上得到相应的转速，调节空压机的转速就可以达到所需压力。如果压力值达不到设定值，KM2闭合，同时KM11和KM1断开，延时2S后 ，KM11和KM3闭16、合。(2) 停：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。 (3) 切换：实现M1，M2工频、变频相互切换。 (4) 报警及故障自诊断：监测储气罐压力，如果出现故障时进行报警。(5) 依据PLC I/O模块，涉及PLC自控的设备，均可通过在机旁控制箱手/自动转换开关、在PLC站操作面板上Local/Remote设置。基于PLC的空压机变频控制回路原理图4.5 深圳XX公司空压机恒压变频改造使用特点1、 空压机是大惯量负载，空压机空载起动所需的功率大致相当于空压机满载运行时所消耗功率的2-3倍，这种启动特点就很容易引起变频器启动时出现过流自保护的情况，这样有必要通过选用大一级变频17、器具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器，保证即能实现恒压供气连续性，又保证设备可靠稳定的运行。2、 空压机是将输出压力作为控制对象的，由压力传感器对管网压力进行实时检测，来自动调节变频器的输出功率，进而改变空压机的转速，最终实现系统管网压力恒定。3、 空压机不允许长时间低频下运行，当空压机转速太低，一方面将使空压机的工作稳定性变差，另一方面，也使缸体的润滑变差，会加快磨损，所以系统要根据实际情况设定下限频率（不能低于25HZ）。4、为了有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减小空压机运行噪音和温升，提高电动机的稳定性。5、系统具备18、手动和自动双功率，故障情况下仍然手动操作供气，保持供气不间断。4.6 深圳XX公司空压机恒压变频节能改造技改方案实施细则A）数据采集：在储气罐出口采集管网出口压力。B）XX系统控制柜结构及技术特点I. XX系统控制柜用途XX系统控制柜是我公司结合GGD系列通用控制柜设计的用于交流50HZ，额定工作电压380V空压机变频控制，作为动力控制之用。XX系统控制柜，本着安全、经济、合理、可靠的原则设计的控制柜。产品具有分断能力高，动热稳定性好，保护功能完善，结构新颖、防护等级高等特点。XX系统控制柜符合IEC439低压成套设备和控制设备，GB7251低压成套开关设备等标准。II. XX系统控制柜使用条19、件1)、 周围空气温度不高于+40C,不低于-10C。24h内的平均温度不得高于+35C。2)、 户内安装使用，使用地点的海拔高度不得超过1000M3)、 周围空气相对湿度在最高温度为+40C时不超过50%，在较低温度时允许有较大的相对湿度。（例如+20C时为90%）应考虑到由于温度的变化可能会偶然产生凝露的影响。4)、 设备安装时与垂直面的倾斜度不超过5%。5)、 设备应安装在无剧烈震动和冲击的地方，以及不足使电器元件受到腐蚀的场所。III. XX系统控制柜结构：1)、 XX系统控制柜结构采用采用通用柜的形式，构架用8MF冷弯型钢局部焊接组装而成，构架零件及专用配套零件由型钢定点生产厂配套供20、货，以保证柜体的精度和质量。2)、 XX系统控制柜设计时充分考虑到柜体运行中的散热问题。在柜体下端有相当数量的散热槽孔，。在柜体上端安装有大口径的风机，当柜内电器元件发热后，热量上升，通过上端的风机强行排出，而冷风不断地由下端的槽孔补充进柜，使密封的柜体自下而上形成一个通风道，达到散热目的。3)、 XX系统控制柜按照现代工业产品造型设计的要求，采用黄金分割比的方法设计柜体外形和各部分的分割尺寸，使整柜美观大方、面目一新。4)、 XX系统控制柜柜门用转轴式活动铰链与构架相连，安装、拆卸方便。门的折旁处均嵌有一根山型橡塑条，关门时门与构架之间的嵌条有一定的压缩行程，能防止门与柜体直接碰撞，也提高了21、防护等级。5)、 XX系统控制柜装有电器元件的仪表门用多股软铜线与构架相连。柜内的安装件与构架间用滚花螺钉连接，整柜构成完整的接地保护电路。6)、 柜体面漆选用驼灰色聚脂桔形烘漆。附着力强、质感好。整柜呈压光色调，避免了眩目效应给值班人员创造了较舒适的视觉环境。7)、 柜体的顶盖在需要时可拆除，边与现场主母线的装配和调整，柜顶的四角装有吊环，用于起吊和装运。8)、 观察窗：观察窗位置保证是观察者便于观察运行中的设备，并达到外壳规定的防护等级。观察窗使用机械强度与外壳相仅的耐火透明材料遮盖，并与高压导电体保持有足够的电气间隙。9)、 通风窗采用网状编织物或类似的材料，但有足够的机械强度。通风窗和22、排气口的位置使排出的油气和蒸汽不致危及操作者和其他正常运行设备的安全。10)、 柜体的防护等级为IP30，用户也可根据使用环境的要求在IP20-IP40之间选择。). XX系统控制柜电器性能：1）、 基本电器参数 额定输入电压：AV380V 10% 额定输入频率：50HZ 额定输出频率：0-50HZ 输出电压：0-100%输入电压2）、主母线采用双铜排母线。每根母排的截面在整个长度内均匀，其截面能承载连续的负载电流，主、分支母线能承受由短路电流引起的动稳定。母线的搭接面均采用搪锡工艺处理。三相母排分别为A、B、C，相色分别为：A相黄色、B相绿色、C相红色。A、B、C三相母排的排列：上下布置，由23、上到下排列为A、B、C相水平布置，由柜后向柜面排列为A、B、C相引下线布置，由左至右排列为A、B、C相3）、 中性和接地母排（N和PE母排）设计有独立的中性的母排，并做到钻孔两面导体紧固处不被绝缘漆复盖，以保护良好导电。具有贯穿于整个柜体排列长度的保护（PE）线，PE线截面适合短路电流，金属柜体的各部分应与PE线有良好的接地连接，4）、 电器元件选择a. XX系统控制柜主要采用国际知名的电器元件。如施耐德、ABB等。b. 进线柜主断路器采用电动空气断路器，其具有可靠的保护性能和良好的操作性。c.如用户需要，选用性能更优良、技术更先进的新型电器元件时，因XX系统控制柜具有良好的安装灵活性，一般不24、会因更新电器元件造成制造和安装方面的困难。d.为进一步提高主电路的稳定能力，设计了的ZMJ型组合式母线夹和绝缘支撑件。母线夹由高强度、高阻燃型PPO合金材料热塑成型，绝缘强度高、自熄性能好，结构独特，只需调整积木式间块即可方便地组合成单母线夹或双母线夹。绝缘支撑是套桶式模压结构，成本低、强度高，解决了老产品爬电距离不够的缺陷。5）、二次接线a. 所有元件外接引线均经端子排接入或引出，所有端子额定值不小于15A500V，均为螺栓型带有弹簧压板，且具有隔板和标志牌。供电流互感器接线用的端子是电流型短接端子。控制柜内每组端子，功能单元内的每组端子，均留有不少于端子板20%的备用端子。b. 控制导线采25、用铜芯线，截面不小于1.5平方毫米，用于电流互感器的导线截面不小于2.5平方毫米。导线为单芯聚氯乙烯绝缘（阻燃型），额定电压不低于500V。c. 端子上连接导线一般为一根，当为跳线，则最多可以为两根。d. 每断路器、接触器的合闸、跳闸（控制）回路除交流操作的中性线外，均设置有断路器作保护。e. 二次接线的布线排列整齐、固定可靠便于检修。6）、一次接线一次线选用屏蔽/铠装电缆线。电缆及屏蔽层用金属卡固定安装底板上，也有的加装屏蔽金属环，抗干扰。). XX系统控制柜电器使用注意事项：.1 本产品为不靠墙安装，单面（正面）操作，双面开门维修的低压配电柜。维修通道及柜门，必须经考核合格的专业人员方可进26、入或开启进行操作、检查和维修。.2 空气断路器，经过多次合、分后，回使主触头局部烧伤和产生碳类物质，使接触电阻增大，应定期对空气断路器按其使用说明书进行维护和检修。.3 设备在通电状态下，柜内就有危险电压，设备的不正确安装有损坏设备、严重伤人之虞、甚至死亡。因此，务必按照说明书正确安装和使用。.4 在进行电气维修时,内部设备（变频器）尽管电源已切断,接触电气仍有致命之虞，同时须确保切断其他电压输入，并等待4-30分钟后在进行维修。). XX系统控制柜执行标准：符合以下标准：GB7251-87 低压成套开关设备IEC 439 低压成套开关设备及控制设备GB4208-84 外壳防护等级的分类GB127、4048.2-94 低压开关设备和控制设备低压断路器). 质量保证体系：XX系统控制柜生产中使用的原材料，元器件的采购及开关柜的设计、制造、检验、包装、贮运、交交货等全过程执行GB/T19000/1-1994质量管理和质量保证标准及GB/T19001-1994GB/T19004-1994质量体系，并具CCC认证标志。). 系统安装与调试深圳XX公司空压机恒压变频节能自动化管理节能技改方案系统的安装分成控制柜、电缆及桥架、信号线及中央处理监控系统三部分。在整个系统安装完毕后，由用户指定相关技术人员配合我公司软件工程师、机电工程师、暖通工程师协同对系统进行调试和试机，投入正常运行。五、深圳XX公司28、空压机恒压变频节能效果及综合效益分析以一个厂房空压机为例。改造前经测试参数如下：电机功率22kW，出口压力为0.40.6MPa，运行时间为16小时/天，一年运行360天，加载时间为15s，减载时间15s;变频改造后其节电率为30%以上。年节电量(按30%)计算如下：W节电量=163602230%=38016(kWh) 按每度电0.8元计算，每年可节省电费=380160.8=30412.8（元）三台空压机每年可节省电费=30412.83=91238.4（元）可见节电效果明显，此外，改造后系统还存在其它优点。首先，减少了机器的噪音。其次，两套控制回路可保证系统的正常、安全运行。最后，自动化程度高，29、克服原系统手动调节的缺点。六、深圳XX公司空压机恒压变频节能改造后效果我公司的空压机恒压变频节能方案充分考虑了整个系统的安全和稳定性，在设计上体现以客户至上的思想，做到精益求精，让你高枕无忧！规范的工程设计管理制度和严格的设计把关，配套体系的标准化、专业化，100%的出厂调试和检验。1、节约能源，变频器控制空压机与传统控制的空压机比较，能源节约是最有实际意义的，根据空气量需求来调节空压机的频率可以有效节能。2、原机组的空压机起动时会出现较大的冲击电流，采用变频控制后，可以使空压机起动时电流平缓上升，没有任何冲击，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度；另外，大功率空压机停机时会产生很大30、的反生冲击电流，对设备造成一定程度的损害。采用变频控制后，可使空压机实现软停，避免反生电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命。3、原系统无法进行准确的压力控制。采用变频控制系统后，可根据压力传感器反馈回来的压力信号控制调整空压机的转速，从而进行准确的压力控制。4、根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，空压机运转速度会明显减慢，因此可以有效地降了空压机运行时的噪音。5、各空压机轮流启动,轮动加空压机减空压机，运行机会均等。各空压机轮流启动，每个空压机运行时间大致相等，互为备用。防止个别泵运行时间过久，出现过度磨损。七、XXXX自动化电力设备有限公司您可以信赖的朋友7.1 企业概况XXXX自动化31、电力设备有限公司是一家专业从事工业、民用环保节能领域智能化控制与管理系统及装置的设计开发、生产、销售、安装及咨询服务的高新技术企业。集团公司现有员工200余人，具有本科及本科以上学历的员工占员工总人数的85%以上。公司技术力量雄厚，拥有一批精通建筑暖通、计算机智能控制、控制软件开发集成、机电一体化等领域的高级专门人才。紧密跟踪国际相关领域最新技术动态，研制、开发环保节能领域及工业智能化领域的最新技术和产品。XXXX自动化电力设备有限公司利用不断创新的技术和快速领先的咨讯，为客户提供包括能源诊断、工程设计、设备采购、系统安装、调试测定、技术跟踪的一站式全方位、系统化服务。7.2 完善的售后服务X32、XXX自动化电力设备有限公司把以国际标准化服务规范为客户提供可信赖的、及时的、完备的售后服务作为公司经营目标的重要组成部分和对客户的郑重承诺。为了保证目标的实现，公司专门成立了售后服务部，并由公司副总经理直接负责管理，对总经理负责。XXXX自动化电力设备有限公司根据公司产品的实际需要，建立起了一整套完善的售后服务体系和规范的售后服务流程，并配备有高水平的专业技术人员为客户提供准确及时的售后服务。XXXX自动化电力设备有限公司向我们的客户郑重承诺： 公司设立有顾客投诉专线电话； 为确保客户利益，保证提供48小时内到达现场的原则； 对公司开发安装的项目，除在合同中特别规定外，提供壹年的免费保修和控制软件的终身升级服务； 以最优惠的价格为客户提供终身维护维修服务； 为用户提供免费系统运行管理咨询和技术咨询服务； 最优惠的原厂备件供应； 全方位的技术支持；