[打印] [關(guān)閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

空氣壓縮機---空壓機變頻后的利益

　　變頻式壓縮機之控制方式可適用于所有有油及水潤滑壓縮機。雖然初期購置費用此傳統(tǒng)式壓縮機高，但是其差額可完全由所節(jié)省電費快速回收，其它之各項優(yōu)點更是傳統(tǒng)型壓縮機所望塵莫及。隨著能源價格漸漲及對環(huán)保之要求，具有絕對省電功能的變頻式壓縮機，一定是壓縮機市場未來的主流。

　　所謂變頻式壓縮機，乃是在穩(wěn)定壓力的原則之下，視使用風量之增減，藉由改變壓縮機的轉(zhuǎn)速，而使消耗功率與風量成線性比例以達到定壓及節(jié)約能源之目的之壓縮機。

　　變頻式壓縮機之特點:
　　壓縮機壓力精確度達0.1 kg/cm2以下。 注: 精確度系指FUZZY控制精度，不包含空車上限設(shè)定值。
　　利用降低壓縮機組轉(zhuǎn)速來比例降低負載，節(jié)能效果100%。
　　部分負載時降低轉(zhuǎn)速使機組壽命延長。
　　降低運轉(zhuǎn)噪音。
　　適用于有油螺桿式壓縮機。
　　齒輪及皮帶等傳動裝置可省略，減少機械損失并降低成本，增加機體可靠度。
　　LED面板可顯示運轉(zhuǎn)壓力，排氣溫度及設(shè)定壓力。顯示值可經(jīng)由內(nèi)部參數(shù)設(shè)定之。
　　設(shè)定壓力(壓縮機)可視系統(tǒng)需求在面板上調(diào)整。
　　使用變頻器固有的軟性起動特性，無起動大電流。
　　多臺運轉(zhuǎn)時只需裝設(shè)其中一至數(shù)臺即可完全監(jiān)控系統(tǒng)之壓力。
　　50Hz及60Hz共享。

　　控制模塊：
　　變頻式壓縮機是如何控制的呢與傳統(tǒng)式壓縮機最大的不同之處在于變頻式壓縮機的馬達是由變頻器所驅(qū)動。不論我們所使用電源是50Hz或60Hz，變頻器均先將其轉(zhuǎn)成直流電，轉(zhuǎn)換成直流電之后，再依指令輸出成我們所要使用的交流電頻率。此頻率可為任意頻率，而不再局限于50Hz或60Hz，變頻器的基本電路如圖一。

　　圖一
　　馬達轉(zhuǎn)速與頻率之關(guān)系為rpm=120 x Hz / P
　　HZ：頻率 P：極數(shù)
　　舉例來說，假設(shè)有一2極馬達，在電源頻率為60Hz時，其同步轉(zhuǎn)速為120 x 60 / 2 = 3600 rpm，頻率為50Hz時，其同步轉(zhuǎn)速為120 x 50 / 2 = 3000 rpm。
　　全世界各發(fā)電廠所提供的電源只有50Hz或60Hz兩種，因此在正常情況下，2極馬達的同步轉(zhuǎn)速就只能有3000 rpm和3600 rpm兩種了。但是如果我們使用變頻器來驅(qū)動馬達的話，因為輸出頻率可以調(diào)變，因此就可產(chǎn)生各種不同的轉(zhuǎn)速。例如輸出為100Hz，轉(zhuǎn)速為6000 rpm，輸出為20Hz，轉(zhuǎn)速就只剩1200 rpm，只要機組之電機及機械特性可容許，變頻式壓縮機即可在最高及最低轉(zhuǎn)速之間做運轉(zhuǎn)，從而因轉(zhuǎn)速不同而輸出不同的風量。

　　圖 二

　　T1: 停止空車時間 20 sec T2: 起動空車時間 15 sec T3: 空車過久自動停車時間 9999 sec T4: 馬達高溫跳脫作動時間 5 sec T5: 失水開關(guān)作動時間 10 sec T6: 進氣壓降跳脫作動時間 5 sec TC: 排氣高溫跳脫溫度 100℃ TCBA: 排氣溫度Offset設(shè)定 0
　　運轉(zhuǎn)：
　　了解以上參數(shù)之后，即可利用假設(shè)之設(shè)定值做仿真運轉(zhuǎn)，圖3為參考用方塊圖：

　　變頻式壓縮機控制方塊圖(壓縮機應用范例)

　　圖三

　　裝設(shè)變頻式控制對壓縮機之省電效益分析(以50HP壓縮機為例)

　　一、 只使用一臺50HP壓縮機的情況
　　假設(shè)壓縮機為50HP，裝置時預留20 %裕度，如果未裝設(shè)變頻器控制模塊，則在運轉(zhuǎn)時將有80 %時間重車，20 %時間空車。
　　(一) 使用傳統(tǒng)空重車控制：
　　由于使用壓力開關(guān)做空重車控制，其壓力上下限一般為1 kg/cm2 ，因此其運轉(zhuǎn)壓力假設(shè)為介于6 kg/cm2G與7 kg/cm2G之間。7 kg/cm2G時，耗用馬力為滿載50HP。在6 kg/cm2G時耗用馬力約為46HP，平均消耗馬力為48HP，假設(shè)空車時消耗馬力為20HP(空車消耗功率設(shè)約為滿載之40 %)，因此在20 %空車，80 %重車的情況下，總平均消耗馬力為48 HP x 80% + 20HP x 20% = 42.4HP。

　　(二) 使用變頻器控制模塊控制：
　　變頻器控制模塊之精確壓力控制可將系統(tǒng)壓力準確維持在約6 kg/cm2G±0.1 kg/cm2 ，系統(tǒng)風量如有任何變化，變頻器控制模塊將可隨時調(diào)整壓縮機轉(zhuǎn)速以符合最佳需求。
　　因此在運轉(zhuǎn)具有20%預設(shè)裕度之壓縮機時，變頻控制模塊將使系統(tǒng)恒定在輸出80%之風量，其馬力消耗則為穩(wěn)定之46HP x 80% = 36.8HP。兩者之馬力差異為5.6HP。
　　如果是在70%重車，30%空車的情況下運轉(zhuǎn)，則傳統(tǒng)空重車控制之平均消耗馬力為48HP x 70% + 20HP x 30% = 39.6HP，使用變頻器控制模塊之消耗馬力為46HP x 70% = 32.2HP。兩者之馬力差異為7.4HP。
　　傳統(tǒng)控制之螺旋式壓縮機除了空重車控制之外，亦可使用進氣節(jié)流之容量控制方式，但是進氣節(jié)流之控制方式雖可使壓縮機運轉(zhuǎn)壓力較為隱定，不至于一直徘徊于空重車之間，但是在節(jié)流狀態(tài)時并不會比較省電，其平均耗電量比空重車控制之方式還要高?？罩剀嚂r所排放的氣體能量亦頗為可觀。假設(shè)油氣桶有100公升之氣體空間，壓縮機每三分鐘空車一次，則其所消耗之氣體為0.1m3 x 6 ÷3min = 0.2 m3 /min，大約相等于1.5HP，即3%。

　　二、 使用二臺50HP壓縮機的情況
　　假設(shè)二臺壓縮機均為50HP，裝置時預留20 %裕度。
　　(一) 使用傳統(tǒng)空重車控制：
　　依前例，每臺壓縮機之平均消耗馬力為42.4HP，如將其中一臺固定在滿載，另一臺執(zhí)行空重車運轉(zhuǎn)，則第一臺消耗馬力為48HP，第二臺將有60%為重車，40%為空車，第二臺之平均消耗馬力為48HP x 60% + 20HP x 40% = 36.8HP，與第一臺合計，總平均消耗馬力為(48 + 36.8)÷2 = 42.4HP，因此不管其中一臺是否設(shè)為滿載，其總馬力均約為84.8HP。
　　(二) 使用變頻器控制模塊控制：
　　在此種情況時，僅需將一臺壓縮機更改為變頻器控制模塊控制，另一臺依舊使用傳統(tǒng)壓力開關(guān)做空重車控制。其運轉(zhuǎn)方式如下：
　　傳統(tǒng)空重車控制之壓縮機仍將壓力開關(guān)設(shè)定在6 kg/cm2G至7 kg/cm2G之間，變頻壓縮機之運轉(zhuǎn)壓力設(shè)定在比6 kg/cm2G略高一點點。在此情況下，第一臺傳統(tǒng)控制的壓縮機將持續(xù)于6 kg/cm2G做100%運轉(zhuǎn)，其消耗馬力為46HP。至于第二臺變頻壓縮機則用于補充不足之60%，其消耗馬力為46 x 60% = 27.6HP，總馬力為46 + 27.6 = 73.6HP。與傳統(tǒng)方式控制之兩臺壓縮機馬力相差11.2HP。

　　依以上說明，裝設(shè)變頻式壓縮機之后，只要系統(tǒng)中有任一壓縮機不是在滿載運轉(zhuǎn)，變化需求的部份將可完全變頻式壓縮機擔綱，而使系統(tǒng)發(fā)揮最佳節(jié)約能源效果。即使是原有的傳統(tǒng)壓縮機系統(tǒng)亦可改裝。壓縮機系統(tǒng)在安裝時，為考慮各種使用狀況，因此一般都會預留余裕，為使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，節(jié)約能源，延長機組壽命，裝設(shè)變頻式壓縮機組乃是最佳的選擇，

　　結(jié)論：
　　變頻式壓縮機之控制方式可適用于所有有油及水潤滑壓縮機。雖然初期購置費用此傳統(tǒng)式壓縮機高，但是其差額可完全由所節(jié)省電費快速回收，其它之各項優(yōu)點更是傳統(tǒng)型壓縮機所望塵莫及。隨著能源價格漸漲及對環(huán)保之要求，具有絕對省電功能的變頻式壓縮機，一定是壓縮機市場未來的主流。