CN207315658U - 一种改造的节能空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改造的节能空压机，属于电气自动化技术领域。本实用新型改造的节能空压机，包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，所述压力闭环控制负反馈模块用于通过控制电动机模块的转速控制压缩机模块的出气量以实现恒压，所述压力闭环控制负反馈模块包括微电脑控制器单元、变频器单元和压力变速器单元，所述微电脑控制器单元用于控制变频器单元的启停、参数设定和输出频率，所述变频器单元用于控制电动机模块的工作频率，所述压力变送器用于将感测的压力信号转换成电信号。本实用新型改造的节能空压机通过压力闭环控制负反馈模块实现恒压控制，减少空载时间，极大的节约电能，降低生产及维护成本。

Description

一种改造的节能空压机

技术领域

本实用新型涉及一种改造的节能空压机，属于电气自动化技术领域。

背景技术

传统的螺杆式空压机的电气控制采用“星三角”降压起动，加载-卸载进气阀来控制空压机的供气压力，主要存在以下几个问题：

1、主电动机虽然以“星三角”降压起动，但起动时的电流仍然很大，可高达电动机额定电流的6-7倍，影响电网的稳定及其它用电设备的运行；

2、空压机以加、卸载进气阀控制方式使压缩空气压力在P_min～P_max之间变化。当压力达到最高压力值P_max时，空压机关闭进气阀但主压缩机和电动机处于空转运行，电能浪费严重。(P_min、P_max是能够保证设备正常工作的最低压力、最高压力)。用气量少时就加、卸载更加频繁，电能浪费更严重，供气压力就会不停的产生较大幅度的波动，造成用气精度低且电动机、主压缩机、轴承、电磁阀、进气阀总成及最小压力阀、三角带等加速磨损。例如：LW-50A空压机目前工作状况为空压机运行总时间33090小时，其中负载总时间只有12804小时，空载时间高达20286小时即卸载时间占运行时间的约61％，也就是说只需39％加载用的电能就能满足33090小时的用气量，卸载总用电量：W卸载＝417632.848KWH，浪费电能经济：按每0.8元/KWH，417632.8×0.8＝334106元

3、电动机工频起动对设备的冲击很大，电动机的轴承、皮带等磨损大，所以设备维护工作时机械维护量比较大。

4、电动机工频运行致使空压机运行时嘈音很大。

因此，有必要对空压机进行节能改造，降低生产成本，同时可以减少空压机维护费用，降低运行时产生的噪音等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改造的节能空压机，包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，通过压力闭环控制负反馈模块控制电动机模块的转速以控制压缩机模块的出气量实现恒压，减少空载时间，极大地节约了电能，降低了生产及维护成本。

本实用新型提供技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种改造的节能空压机，包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，所述压力闭环控制负反馈模块用于通过控制电动机模块的转速控制压缩机模块的出气量以实现恒压，所述压力闭环控制负反馈模块包括微电脑控制器单元、变频器单元和压力变送器单元，所述变频器单元和压力变送器单元均连接所述微电脑控制器单元，所述微电脑控制器单元用于控制变频器单元的启停、参数设定和输出频率，所述变频器单元用于控制电动机模块的工作频率，所述压力变送器用于将感测的压力信号转换成电信号。

根据本实用新型的一实施方式，所述微电脑控制器单元包括一PID比较器，所述PID比较器通过比较运算反馈的压力值与设定的压力值实时控制变频器单元的输出频率。

根据本实用新型的另一实施方式，所述微电脑控制器单元还包括多功能输入接口子单元、多功能输出接口子单元、互感器输入接口子单元、控制接口子单元、通信接口子单元、相序接口子单元以及其他接口子单元，所述控制接口子单元包括主端子、星形端子、角形端子、加载阀端子、风机端子、排水阀端子以及放空阀端子，所述通信接口子单元包括第一RS485端子和第二RS485端子。

根据本实用新型的另一实施方式，所述微电脑控制器单元为双频系统，包括工频和变频。

根据本实用新型的另一实施方式，所述微电脑控制器单元为MAM6090控制器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述变频器单元为VFD-C2000变频器。

根据本实用新型的另一实施方式，所述压力闭环控制负反馈模块还包括压缩机电动机单元、电流互感器单元，冷却风机单元以及用户开关单元，所述电流互感器单元用于电流变换和电气隔离，所述电流互感器单元包括第一电流互感器和第二电流互感器，所述第一电流互感器分别连接所述微电脑控制单元、压缩机电动机单元和用户开关单元，所述第二电流互感器设置于所述微电脑控制单元与冷却风机单元之间。

根据本实用新型的另一实施方式，还包括与微电脑控制器单元连接的压力传感器、温度传感器以及油滤传感器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型改造的节能空压机包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，结构简单，通过压力闭环控制负反馈模块控制电动机模块的转速，进而控制压缩机模块的出气量，使得压缩机输出气量随着用气量大小而变化，从而实现气压值恒定，减少卸载时间，因此极大地节约了电能，同时降低了生产和维护成本。

附图说明

图1为本实用新型的改造的节能空压机的一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型的压力闭环控制负反馈模块的一个实施例的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，如图1和2所示，本实用新型实施例提供了一种改造的节能空压机，包括压力闭环控制负反馈模块10、电动机模块20、压缩机模块30以及电源模块40，其中压力闭环控制负反馈模块10用于通过控制电动机模块20的转速控制压缩机模块30的出气量以实现恒压；压力闭环控制负反馈模块10包括微电脑控制器单元11、变频器单元12和压力变送器单元13，变频器单元12和压力变送器单元13均连接微电脑控制器单元11，微电脑控制器单元11用于控制变频器单元12的启停、参数设定和输出频率，变频器单元12用于控制电动机模块20的工作频率，压力变送器13用于将感测的压力信号转换成电信号。

本实用新型实施例的改造的节能空压机包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，结构简单，通过压力闭环控制负反馈模块控制电动机模块的转速，进而控制压缩机模块的出气量，使得压缩机输出气量随着用气量大小而变化，从而实现气压值恒定，减少卸载时间，因此极大地节约了电能，同时降低了生产和维护成本。本实用新型实施例的压力闭环控制负反馈模块包括微电脑控制器单元、变频器单元和压力变送器单元，微电脑控制器单元控制变频器单元启停、频率给定、参数设定、输出频率，同时还可控制变频器单元的电流、电压、频率、功率、运行状态、故障信息、频率监控及故障复位等，通过将输出频率发送给变频器单元，调节变频器输出频率，实现恒压控制。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的微电脑控制器单元11包括一PID比较器，PID比较器通过比较运算反馈的压力值与设定的压力值实时控制变频器单元12的输出频率。本实用新型实施例微电脑控制器单元的PID比较器对反馈压力值与设定压力值进行PID比较运算，实时控制变频器的输出。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的微电脑控制器单元11还包括多功能输入接口子单元、多功能输出接口子单元、互感器输入接口子单元、控制接口子单元、通信接口子单元、相序接口子单元以及其他接口子单元，控制接口子单元包括主端子、星形端子、角形端子、加载阀端子、风机端子、排水阀端子以及放空阀端子，通信接口单元包括第一RS485端子和第二RS485端子。多功能输入接口子单元包括多功能输入端子、急停输入端子、缺水输入端子、油滤输入端子、油分输入端子、空滤输入端子以及运程开关端子；多功能输出接口子单元包括运行输出端子、故障输出端子以及多功能输出端子；互感器输入接口子单元包括第一电流互感器输入端子和第二电流互感器输入端子；其他接口子单元包括供气压力端子、系统压力端子、前轴承温度端子、后轴承温度端子以及排气端子。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的微电脑控制器单元11为双频系统，包括工频和变频。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的微电脑控制器单元11为MAM6090控制器。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的变频器单元12为VFD-C2000变频器。由于空压机的负载是大转动惯量负载，考虑到长期稳定使用，所以选用比电动机功率大一级的变频器。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的压力闭环控制负反馈模块10还包括压缩机电动机单元17，电流互感器单元14，冷却风机单元15以及用户开关单元16，电流互感器单元14用于电流变换和电气隔离，电流互感器单元14包括第一电流互感器和第二电流互感器，第一电流互感器分别连接变频器单元12、压缩机电动机单元17和用户开关单元16，第二电流互感器设置于微电脑控制器单元11和冷却风机单元15之间。

作为一个举例说明，本实用新型实施例的空压机还包括与微电脑控制器单元11连接的压力传感器、温度传感器以及油滤传感器。

以下为一个具体的实例说明改造后节能状况：

改造后运行总时间496小时29分，负载总时间460小时49分，卸载时间是35小时20分。

运行在压力值为0.65Mpa时，频率41HZ时钳流表实测输入电流值50.2A，包括风机电流值2.5A，卸载时20HZ钳流表实测输入电流值13.2A。

卸载时间占总运行时间：35：20/496：20＝7％；

卸载时变频器是按主机空载频率运行：20HZ，电流是13.2A；

按工作时间为100小时计算改造前、后用电量对比：

改造前：加载时电流约78A至86A，按81A计算，加载时间按39％，即39小时，卸载时间按61％，即61小时，

W＝P×H

W加载＝1.732×U×I×0.85×0.8×H加载÷1000

＝1.732×380×81×0.85×0.80×39÷1000

＝1413.807KWH

W卸载＝1.732×U×I×0.85×η×H卸载÷1000

＝1.732×380×46×0.85×0.80×61÷1000

＝1255.822KWH

W1总＝W加载+W卸载＝1413.807+1255.822＝2669.3KWH

改造后:按较高频率41HZ时电流50A-2.5A＝47.5A计算，按加载93％计算，

W加载＝P×H

＝1.732×380×47.5×0.85×0.80×93÷1000

＝1977.047KWH

W卸载＝P×H

＝1.732×380×13.2×0.85×0.80×7÷1000

＝41.35KWH

W2总＝W加载+W卸载＝1977.047+41.35＝2018.4KWH

节约电能:(W1总-W2总)/W1总＝(2669.3-2018.4)/2669.3

＝650.9/2669.3＝24％

按改造前总用时电量计算则可以节约：

W总＝(W加载+W卸载)×24％＝

(1.732×380×81×0.85×0.8×12804÷1000+1.732×380×46×0.85×0.8×20286÷1000)×24％

＝(464163.6+417632.8)×24％＝881796.4KWH×24％＝211631KWH

节约经济效益(每KWH0.8元算):211631×0.8＝169304，按约4年时间计算则每年约可节约42326元。

变频恒压控制实际运行时，用气需量不断变化，变频器输出频率与电压、电流也会不断变化，计算相对保守，生产满负荷状况，实际观察也会在38-45HZ间变化，生产淡季用气量则会更少，节能更明显，每年约有6个月的淡季时间，将是节能最多时候。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种改造的节能空压机，其特征在于，包括压力闭环控制负反馈模块、电动机模块、压缩机模块以及电源模块，所述压力闭环控制负反馈模块用于通过控制电动机模块的转速控制压缩机模块的出气量以实现恒压，所述压力闭环控制负反馈模块包括微电脑控制器单元、变频器单元和压力变送器单元，所述变频器单元和压力变送器单元均连接所述微电脑控制器单元，所述微电脑控制器单元用于控制变频器单元的启停、参数设定和输出频率，所述变频器单元用于控制电动机模块的工作频率，所述压力变送器用于将感测的压力信号转换成电信号。

2.根据权利要求1所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述微电脑控制器单元包括一PID比较器，所述PID比较器通过比较运算反馈的压力值与设定的压力值实时控制变频器单元的输出频率。

3.根据权利要求2所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述微电脑控制器单元还包括多功能输入接口子单元、多功能输出接口子单元、传感器输入接口子单元、控制接口子单元、通信接口子单元、相序接口子单元以及其他接口子单元，所述控制接口子单元包括主端子、星形端子、角形端子、加载阀端子、风机端子、排水阀端子以及放空阀端子，所述通信接口子单元包括第一RS485端子和第二RS485端子。

4.根据权利要求3所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述微电脑控制器单元为双频系统，包括工频和变频。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述微电脑控制器单元为MAM6090控制器。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述变频器单元为VFD-C2000变频器。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，所述压力闭环控制负反馈模块还包括压缩机电动机单元、电流互感器单元，冷却风机单元以及用户开关单元，所述电流互感器单元用于电流变换和电气隔离，所述电流互感器单元包括第一电流互感器和第二电流互感器，所述第一电流互感器分别连接变频器单元、压缩机电动机单元和用户开关单元，所述第二电流互感器设置于所述微电脑控制器单元和冷却风机单元之间。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种改造的节能空压机，其特征在于，还包括与微电脑控制器单元连接的压力传感器、温度传感器以及油滤传感器。