一、前 言

　　深圳瓦薩科技有限公司技術和業(yè)務人員，于2011年11月11號，到貴公司拜訪了注塑部負責人劉副理，并帶貴公司技術人員，參關了我們公司在貴公司附近改造過的兄弟單位，在參觀的過程中重點介紹了，立式注塑機的工作流程和節(jié)能原理。

　　在返回貴公司后又與貴公司注塑部的劉副理進行了溝通與交流，進一步了解到貴公司生產的產品和加工工藝，貴公司主要生產線材，生產設備以小噸位的立式注塑機為主，立式注塑機在產品在加工過程中存在大量的能量浪費，根據(jù)以往改造過的經(jīng)驗，通過安裝瓦薩變頻節(jié)電后，能達到30-60%的節(jié)能效果。同時又可降低線路的電能損耗，提高變壓器的使用效率。

　　介于此情況，現(xiàn)針對貴公司立式注塑機進行節(jié)電改造分析，供貴公司決策層參考，以便我們在節(jié)電上能更好的服務于貴公司。

　　二、空氣壓縮機系統(tǒng)應用行業(yè)

　　在工農業(yè)生產中，經(jīng)常需要一定壓力的壓縮空氣。如電子、塑膠、五金、化工、木材、紡織、制藥、造紙以及大量需要氣動的系統(tǒng)，因此這些行業(yè)都安裝了空氣壓縮機。功率范圍從7.5KW到280KW。此設備在運行中消耗大量的電能，使生產成本上升，且噪聲巨大，經(jīng)常需要設備維護。因此，壓縮機節(jié)電改造勢在必行。

　　三、.螺桿式空氣壓縮機系統(tǒng)工作原理

　　螺桿式單級壓縮空壓機，其工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉子(或稱螺桿)在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至壓出側，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉子與陽轉子被主電機驅動而旋轉。

　　一般空壓機的啟動方式采用星-角減壓起動后全壓運行，其工作流程是，按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動閥線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載狀態(tài)下啟動，這時進氣閥處于關閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓啟動后空壓機開始加載運行，系統(tǒng)壓力從0公斤開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關上限值(一般為8公斤)，即起跳壓力，控制器使進氣閥關閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行;直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關下限值(一般為6公斤)，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機加載運行從6-6.5-7-7.5-8公斤卸載。循環(huán)運行。

　　四、傳統(tǒng)空氣壓縮機運行存不合理的分析

　　4.1.主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍是額定電流的5-6倍，不但浪費能源而且會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設備的運行安全。如果用氣量變化越大，空壓機起停越頻繁，對電網(wǎng)和設備運行損壞越大。

　　4.2.空氣壓縮機供氣壓力調節(jié)方式為上限壓力值與下限壓力值之差來控制，空壓機工作流程如下：空壓機投入運行后，即以額定轉速運轉，給儲氣罐充氣，當儲氣罐氣壓達到上限壓力值時，空壓機的放氣閥卸載，停止加壓，轉入空載運行，但空壓機電機仍保持額定轉速, 白白消耗電能的卸載運行;當儲氣罐氣壓低于下限壓力值時，空壓機的放氣閥吸合加載，再次以額定轉速給儲氣罐加壓，直到儲氣壓力達到上限壓力而卸載，又轉入空載運行，如此循環(huán)，空壓機一直處于兩種運行狀態(tài)：一種是做有用功的滿載運行，另一種是做無用功、白白消耗電能的卸載運行。在空壓機的整個運行時間中，電能浪費非常嚴重。

　　43.主電機工頻起動和運行時，空壓機運行時噪音很大，電機軸承的磨損也大，所以設備維護工作量大，而且維護費用高。

　　五、空氣壓縮機系統(tǒng)節(jié)能改造原理

　　5.1. 空氣壓縮系統(tǒng)恒壓供氣原理

　　變頻驅動器、PID閉環(huán)控制器、空氣壓縮主機、儲氣罐、供氣管網(wǎng)、組成一套具有恒壓功能的供氣系統(tǒng)圖

　　氣壓調節(jié)工作過程如下：圖1-2

　　由分析可知，儲氣罐的壓力大小與空氣壓縮系統(tǒng)的供氣能力和用戶的氣動設備用氣量有關，供氣量(Qg)與用氣量(Qu)平衡如下：

　　當供氣能力Qg大于需氣量(Qu)，則壓力(P)上升

　　當供氣能力Qg小于需氣量(Qu)，則壓力(P)下降

　　當供氣能力Qg等于需氣量(Qu)，則壓力(P)不變

　　從以上分析式可以看出，供氣量與需氣量之間的矛盾可在管網(wǎng)的壓力變化上體現(xiàn)出來，管網(wǎng)壓力可以作為控制供氣量與需氣量平衡的參變量，也就是說只要保證空氣壓縮系統(tǒng)管網(wǎng)壓力不變，也就能保證該供氣量(Qg)與需氣量(Qu)之間處于平衡。

　　空壓機的供氣量(Qg)和空壓機的電機主轉速有關，變頻驅動器根據(jù)用氣量的變化來調節(jié)壓機的電機的轉速，也就根據(jù)用氣量變化來調節(jié)供氣量使之達到平衡，不產生多余的能量浪費，又保證了用氣壓力的穩(wěn)定。

　　六、空氣壓縮機系統(tǒng)節(jié)能分析

　　進行變頻恒壓節(jié)電改造后，可獲得三方面的節(jié)電空間

　　1、由于氣動設備在5 KG的氣動力就能工作，我們可以在儲氣罐上設定氣動壓力6.5-7公斤左右就可以完全滿足使用.也避免了因主機向系統(tǒng)供高壓力氣體(7-公8斤)出現(xiàn)的大負載損耗浪費。

　　2、進行恒壓改造后,儲氣罐上的壓力穩(wěn)定,當用氣量減小時,通過降低變頻驅動器的轉速,減小供氣量,當用氣量越小,變頻驅動器降低的轉速越小,節(jié)電效果越大。

　　3、當空壓機系統(tǒng)沒有改造前.供氣壓力在6-8公斤范圍內,會跟據(jù)用氣量的大小,穩(wěn)定在某一壓力值上,不卸載,處于一直加載的情況下運行。由于設計時,供氣量通常大于需氣量,所以通常會穩(wěn)定在7-7.9公斤的壓力值上.通常所說的滿載運行。如果進行恒壓節(jié)電改造后,可根據(jù)氣動設備設定一個最小壓力穩(wěn)定值.在保證氣動設備使用的情況下，避免了主機向系統(tǒng)長期向儲氣罐供高壓力氣體出現(xiàn)的損耗浪費。

　　七、空壓機改用節(jié)電器后的優(yōu)點

　　7.1.運行成本降低

　　傳統(tǒng)壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低44.3%，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以支行成本將大大降低。

　　7.2.提高壓力控制精度

　　變頻控制系統(tǒng)具體精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨電機轉速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內，有效地提高了工況的質量。

　　7.3.延長壓縮機的使用壽命

　　變頻器從0Hz起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少起動時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

　　7.4.降低了空壓機的噪音

　　根據(jù)壓縮機的工況要求，變頻調速改造后，電機動轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音。現(xiàn)場測定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。

　　八、75KW空壓機節(jié)能器效益分析

　　8.1、節(jié)電的判定

　　節(jié)電度數(shù)=工頻狀態(tài)24小時用電量-節(jié)能狀態(tài)下24小時用電量之差。

　　節(jié)電率=(工頻狀態(tài)24小時用電量-節(jié)能狀態(tài)下24小時用電量)÷工頻狀態(tài)24小時用電量節(jié)能設備投資效益分析

　　8.2、空壓機電機功率為75Kw： A= 75KW

　　l 日耗電(B)按70%的負載率計算為：B=A×0.7×24=75×0.7×24=1260度

　　l 電費以0.8元/度計，日需電費(C)為：C=B×0.75=1260×0.8=1008元

　　l 改造后按最低節(jié)電率20%計

　　月節(jié)省電費(D)為：D=C×20%×30=1008×20%×30=6040

　　年節(jié)省電費(G)為：G=D×12=6040×12=72576

　　8.3、一套75KW節(jié)電器總投資為(E)：37500元

　　8.4、回收期(F):投資額/每月回收資金

　　F=E÷D= 37500元÷6040 ≈6-7個月

　　九、節(jié)電改造后的直接經(jīng)濟效益和隱含的經(jīng)濟效益

　　9.1、直接經(jīng)濟效益

　　本系統(tǒng)主器件全部采用進口，系統(tǒng)使用壽命為8-10年(按最低使用壽命8年計算)，每年系統(tǒng)維護費用以10%計,這項節(jié)能技術改造，共為企業(yè)帶來

　　H=(G-G×10%)×8=(72576-72576×10%)×8=522，547元。

　　9.2、隱含的經(jīng)濟效益

　　由節(jié)電器的節(jié)電原理可知，除了具有直觀的節(jié)電效益之外，其對設備及線路的保護作用而產生的系統(tǒng)運行壽命延長，設備發(fā)熱量小、運行效率提高、維護費用減少，對投資方來說也是一筆不可忽視的經(jīng)濟效益。

　　特別是通過節(jié)電改造后，用電量下降20-40%，降低了配電網(wǎng)中的功率損耗，提高變壓器的用電效率，帶來的隱含的經(jīng)濟效益對投資方來說亦又是一筆可觀的收益。