引言：節(jié)能技術(shù)的研究和發(fā)展是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的主要目標(biāo)，本文通過對(duì)離心式壓縮機(jī)設(shè)備及其介質(zhì)中存在的節(jié)能潛力進(jìn)行了闡述，同時(shí)驗(yàn)證了英威騰CHH100系列變頻器在離心式空壓機(jī)上的成功應(yīng)用。
一、引言
在世界經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的今天，日益增長(zhǎng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和能源供應(yīng)日益短缺的矛盾越來越突出，為了應(yīng)對(duì)這一必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題，世界各國(guó)都在考慮自己國(guó)家的能源計(jì)劃。而在我們中國(guó)，據(jù)估計(jì)到2020年，中國(guó)的能源需求總量仍將達(dá)到近25億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這個(gè)數(shù)字比2000年高出了90%，而最為悲觀的估計(jì)，則要高出152%。在能源每年增長(zhǎng)3%一5%條件下，要保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)每年增長(zhǎng)7%～9%，只能依靠節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。而離心式壓縮機(jī)作為壓縮空氣動(dòng)力供應(yīng)設(shè)備在制造業(yè)內(nèi)有著很普遍的應(yīng)用，其本身通過各級(jí)壓縮消耗大量的電能來供應(yīng)高壓空氣，同時(shí)附帶產(chǎn)生大量的熱量。結(jié)合節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品的推出以及空壓機(jī)設(shè)備的工藝流程，節(jié)能技術(shù)在離心式壓縮機(jī)上有著很廣闊的應(yīng)用前景。
二、應(yīng)用環(huán)境分析
在空壓機(jī)的應(yīng)用上，離心式空壓機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、運(yùn)行效率高、流量大、摩擦件少等特點(diǎn)，近年來在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其是在大型的制造業(yè)界內(nèi)和制氧廠，其離心式空壓機(jī)規(guī)模都很大，基本上都是有多臺(tái)離心式空壓機(jī)并聯(lián)在一起進(jìn)行系統(tǒng)供氣。在滿足生產(chǎn)需求的情況下，供氣壓力越低，耗電量越少就越節(jié)能，對(duì)于離心式空壓機(jī)，傳統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)方式基本上都是通過壓力上限和電流上限來進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓力上限的調(diào)節(jié)是通過對(duì)上限壓力的設(shè)定，來減小進(jìn)氣閥門的開度進(jìn)而降低電機(jī)電流，減少功率消耗。
電流上限的調(diào)節(jié)，是通過設(shè)定空壓機(jī)的電機(jī)電流最大值來控制空壓機(jī)的電流，使空壓機(jī)進(jìn)氣閥門根據(jù)電流上限信號(hào)反饋，在閥門打開一定的開度后將不再繼續(xù)打開，進(jìn)而控制空壓機(jī)的功率消耗。
三、系統(tǒng)方案提出
主回路方案
變頻控制為一拖一方案，配備一臺(tái)變頻器。變頻調(diào)速系統(tǒng)接10kV電壓等級(jí)的主動(dòng)力電源系統(tǒng)，用于電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。為增加運(yùn)行安全性，變頻系統(tǒng)增加旁路，設(shè)計(jì)方案如下：
此方案是手動(dòng)旁路的典型方案,原理是由3個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3組成(見上圖)。要求QS2和QS3不能同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開;工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
為了實(shí)現(xiàn)變頻器故障保護(hù)，變頻器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高壓斷路器QF進(jìn)行連鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF。電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，變頻器允許QF合閘，撤消對(duì)QF的跳閘信號(hào)，使電機(jī)能正常通過QF合閘工頻啟動(dòng)。
節(jié)能分析
以上兩種節(jié)能調(diào)節(jié)方式都存在以下缺點(diǎn)：
1.兩種調(diào)節(jié)方式都不能成為完全意義上的節(jié)能，這主要體現(xiàn)在控制壓力和控制電流本身來達(dá)到降低功率消耗的同時(shí)，空壓機(jī)的工作效率將大大降低。
2.存在調(diào)節(jié)空間小的缺陷。因?yàn)殡x心式空壓機(jī)在設(shè)計(jì)中存在一個(gè)其本身具有的一個(gè)特性，那就是喘振。為了避免離心式空壓機(jī)的喘振，在電流的設(shè)定上往往會(huì)有一個(gè)電流下限的設(shè)定，一旦電流下降到電流下限的設(shè)定值，電流將不再下降，或者空壓機(jī)將發(fā)生喘振，這就說明了依靠壓力上限和電流上限的調(diào)節(jié)方式其本身存在節(jié)能空間有限的缺陷。而這種缺陷在一年四季變化比較大的地方就顯得更加明顯，因?yàn)殡x心式壓縮機(jī)的排氣量隨著環(huán)境溫度的變化，其排氣量也在隨之變化。
在流體離心式機(jī)械上通過實(shí)驗(yàn)和理論可以近似得出以下公式：
Q∝n ，H∝n2，P∝n3
Q1、H1、P1分別是行1轉(zhuǎn)速下的流量、壓力和功率;Q2、颶、島分別是甩2轉(zhuǎn)速下的流量、壓力和功率。即流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。由此可見，當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速以減少流量來達(dá)到節(jié)流目的時(shí)，所消耗的功率將降低很多。例如：當(dāng)轉(zhuǎn)速降到80%時(shí)，流量減少到80%，而軸功率卻下降到額定功率的(80%)，≈5l%：若流量需減少到40%，則轉(zhuǎn)速相應(yīng)減少到40%，此時(shí)軸功率下降到額定功率的40%3≈6.4%。
四、具體使用效果
A、設(shè)備主要參數(shù)
B、節(jié)電效果計(jì)算
根據(jù)在不同控制方式下的流量-負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計(jì)算。
五、結(jié)束語
節(jié)能技術(shù)的研究和發(fā)展是今后社會(huì)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的主題，本文通過對(duì)離心式壓縮機(jī)設(shè)備及其介質(zhì)中存在的節(jié)能潛力進(jìn)行了闡述，同時(shí)驗(yàn)證了英威騰高壓變頻器在離心式壓縮機(jī)負(fù)載上的可靠應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
深圳市英威騰電氣股份有限公司 《CHH100系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》
仲明振,趙相賓 《高壓變頻器應(yīng)用手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 2009-05出版
（轉(zhuǎn)載）
