诺尔 空压机异步伺服节能设备 RELL5000

空压机节电技术改造可行性报告
 
 
目 录
一、工程背景........................................................................................................
（1）国内用电环境分析......................................................................................
（2）节电改造的必要性......................................................................................
 现场用电设备概述....................................................................................
1.1 设备参数明细................................................................................................
1.2 用电设备现场实际运行情况及分析............................................................
二章 节电解决方案...........................................................................................
2.1 方案理论........................................................................................................
2.2 CLJ型空压机专用节电装置节能原理分析.................................................
2.3 节能改造方案................................................................................................
2.4 空压机节能改造的优点................................................................................
2.5 空压机节电装置技术及性能指标................................................................
三章   节电装置配置选型报价及回收周期.......................................................
3.1节电装置配置选型报价...............................................................................
3.2 设备基本数据及节电率（按照现场实际台数计算）..............................
3.3 节电改造后实现功能..................................................................................
第四章 节电装置采用的标准和规范....................................................................
第五章  售后服务....................................................................................................
第六章 企业简介.....................................................................................................
 
 
一、工程背景
（1）国内用电环境分析
能源的开发和控制是一个世界性的课题，它直接关系到人类的生存和发展，目前，我国在用电方面正面临着长期性的电力短缺和紧张局面，随着《中华人民共和国节约能源法》、《节约用电管理办法》（国办发[2004]30号）、 《国务院办公厅关于开展资源节约活动的通知》等相关政策、法规的相继出台，鼓励各用电企业采用好的方式加大节能技术改造，并且把节能列入政府工作范围，作为政府职能考核的一项重要手段。据世界能源研究报告，中国目前电力缺口在9.93%，到2010年将达到15%。节电将成为*后一个国情产业，节电成本是未被控制的*后一项成本。
（2）节电改造的必要性
节电对企业与用户而言*直接的收益就是节省电费开支，降低成本，提高经济效益。目前电费开支已成为许多商业企业位居第三或第四位的经营性支出，过去企业对电费的控制显得力不从心，交纳电费似乎天经地义。节电装置的应用，使电费开支不可控变为可控，为企业开发*后一项成本控制提供了条件。而且由于节电器投资回收期较短，企业由此将得到长期丰厚的节支回报，其次，节电器的投用，可以延长设备（电机、灯具、其它负载）寿命，大大减少设备损坏率及其设备更换和维护费用，避免了因设备故障停机而直接影响到停产所造成的巨大损失，同时减少电力扩容的投资，其综合经济效益十分显著。作为节电管理设备制造商，我们在跟踪世界前沿技术的同时，针对我国的供、用电状况和特点，开发出了拥有自主知识产权，符合中国电能使用标准的低压侧用电管理系统。
 
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 现场用电设备概述
 
随着国家节能减排工作的日益开展，公司对此非常重视，节能减排节约用电，降低综合生产成本已成为摆在公司领导案头的重要工作，经过前期的沟通了解，2022年7月在贵单位领导及技术人员的配合下，我们对贵单位的部分动力设备进行了用电了解，主要调研了空气压缩机低压动力设备，设备全年运行330天，每天运行24小时，电费单价为0.8元/度。具体了解数据如下：

 
1.1 设备参数明细

序号	名称	安装岗位	额定功率（kW）	数量（台）	启动方式	备注
1	螺杆空气压缩机	空压机房	250	1	星三角启动
合计				1

 
1.2 用电设备现场实际运行情况及分析
通过对贵公司部分设备的测量和调查，针对实际用电负载的工况参数分析，发现负载电源供给并未按负载实际所需匹配，实际运行效率并不理想，其主要原因是可调性能差难以根据实际所需变化。空气压缩机能耗分析：
 (1)电能浪费严重
①加载时的电能损耗：在压力达到所需工作压力后，传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中，一定会产生更多的热量和噪音，从而导致电能损失。另一方面，高压气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样耗能。
②卸载时电能损耗：当达到卸载压力时，空压机自动打开卸载阀，使电机空转，造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的10%～30%，可见传统空压机有明显的节能空间。
(2)启动冲击电流大
主电机虽然采用Y-△减压启动，但启动电流仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂，数倍的额定电流冲击，可能导致其他设备异常。
(3)压力不稳，自动化程度低
传统空压机自动化程度低，输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的，调节速度慢，波动大，精度低，输出压力不稳定。
(4)设备维护量大
空压机工频启动电流大，高达5-7倍额定电流，工作方式决定了加卸载阀必然反复动作，部件易老化，工频高速运行，轴承磨损大，设备维护量大。
(5)噪音大
持续工频高速运行，超过所需工作压力的额外压力，反复加载、卸载，都直接导致工频运行噪音大。
 针对上述所存在的问题，我们建议采用针对性解决方案，对贵厂的空气压缩机实行节能技术改造。

第二章 节电解决方案
2.1 方案理论
经过我们分析贵单位用电系统，电能主要浪费在负荷侧设备运行的效率。针对贵单位用电系统存在的问题，结合节电设备的技术特点，考虑到用户配电系统特点和投资成本与节电回收的性价比，我们建议贵厂的空压机使用YHDZ新型空压机专用节电装置使用来改善动力负载的运行状况，达到优化设备运行、节约电费支出的双重目的。
2.2 YHDZ新型空压机专用节电装置节能原理分析
2.2.1 空压机现状
我国空气压缩机总量约2200万台，装机容量约0.6亿千瓦。但这些大功率耗能系统实际运行效率仅为30—40％，其损耗电能占总发电量的38％以上。这是由于空气压缩机的拖动电机都是处于恒速空运转状态，而生产中的气压要求却处于变工况运行状态；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得比较大，系统匹配不合理，因而造成大量的能源浪费。
2.2.2 空压机节能改造分析
（1）空压机工作原理介绍
空压机的工作原理是：由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽及阳转子齿被主电机驱动而旋转。
空压机运行的具体程序为：按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀则打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力时，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行。当系统压力下降至压力开关下限值，即回跳压力时，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
（2）原空压机系统工况的问题分析
a)电机起动时的电流很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
b)电机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费*为严重。
c)电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
d)电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以对设备的维护量大。
（3）空压机节能改造的必要性
鉴于以上对空压机的原理说明以及目前的工况分析，我们认为对空压机的节能降噪改造是必要的，这样不仅能够节约大量的运行费用，降低生产成本，同时还可以降低空压机运行时产生的噪音，减少设备维护费用。
2.2.3 节能改造应用优化分析
（1）节能改造设计要求
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，空压机节能改造后系统满足以下要求：
1）电机伺服运行状态保持储气罐出口压力稳定。
2）系统具有开环和闭环两套控制回路。
3）根据车间实际的用气需要，设计两套控制方案。
4）根据空压机的工控要求，系统保障电动机具有恒转矩运行特性。
5）在用气量小的情况下，节能装置处在低频运行时，保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
2.3 节能改造方案
根据现场情况，控制系统由节能装置、压力变送器、电动机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速，使储气罐内空气压力稳定在设定范围内，进行恒压控制。反馈压力与设定压力进行比较运算，实时控制节能装置的输出步，从而调节电机转速，到达节能的目的。
 
 
方案控制框图
2.4 空压机节能改造的优点
1）节约能源
    节能装置控制压缩机与传统控制的压缩机比较，能源节约是*有实际意义的，根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状。节省电费约15%以上，约1年即可回收投入的资金。
    2）运行成本降低
    传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%，再加上伺服起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。
    3） 提高压力控制精度
    节能控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于伺服控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
    4） 延长压缩机的使用寿命
   节能装置从0HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，节能装置能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，节能装置能够有效的将起动电流的峰值减少到*低程度。
    5） 低了空压机的噪音
    根据压缩机的工况要求，节能改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。
2.5 空压机节电装置技术及性能指标
1） 功能特点
1、无传感器电机参数探测技术。
2、对电机电参量（磁链、定子电感量，绕组电阻，电机转差率）等参数进行探测，通过电机参数自学习软件，采用模糊算法，在电机运行时利用无传感器的矢量控制，实现电机转矩和功率的精确控制。
3、负载输出功率的精确调节。
4、基于能量*小化的模糊控制算法，对电流电压频率高精度采样，实现供给公益设备的电能与负载所需的功率匹配。
2） 技术优势
1、节电装置通过工艺参数采样电路对负载实际的运行工况进行实时的高速采样，由高性能单片机对采样数据进行实时计算处理，并利用自主研发的电力变换算法实现对电力变换模块的输出功率动态控制，根据负载的需求调节电动机的输出功率，达到节省输入电能的目的。
2、采用新型技术产品内部采用模块单元化结构组成，整流单元、功率单元、控制单元、旁路系统等均采用独立的机构设计，维修维护更方便，安全性更有保障，输入输出侧有交流电抗限流滤波，加上独特的单元结构设计，谐波要比变频器低50%以上。
3、采用新型专利技术形成各个独立的整流柜和逆变柜，有效的进行了屏蔽，降低了相互之间驱动线路的干扰，提高了设备运行的稳定性；拆装方便，利于设备的维修和维护，散热效果好，各逆变柜并联设置，可以根据需要增加并联逆变柜的数量，从而增大输出功率，为大功率设备开发提供了基础，并且逆变模块上设置有接线端子，各个并联的逆变模块之间可以很方便的进行连接。
4、据负载种类的特性，自动探测（或给定）工艺设备对能量的需求，通过对电源参数（电压、电流、频率）的调整，达到功率适配，减少浪费；并能优化电机参数，提高电机电能与机械能的转化效率。
 
3） 技术指标
※ 节省电能，降低能源消耗，节约生产成本，节电率达到15%以上；
※ 平滑启动，消除启动时的大电流冲击；
※ 减轻电机轴承等运动部件的磨损程度，延长其使用寿命；
※ 具有完善的保护和自保护功能，保证设备安全运行；
※ 设备故障率下降，可靠性提高，减少了备品备件消耗，降低了维修成本；
※ 通过内置的PID调节器或外加智能变送器配置不同工作状态下的传感器，可以达到自动跟踪、适时动态调节的目的；
※ 市电/节电切换。空压机智能控制节电装置具有完善的市电/节电转换功能，特殊情况下，如果节电装置发生故障，可以切换到市电运行不会影响设备的正常工作。
4） 性能指标

电压特性	三相380V±20%
频率特性	50/60Hz±5%
控制方式	正弦波PWM ,微处理器程序控制
频率控制范围	0～60Hz, 频率分辨率0.1Hz
额定输出电压	额定电压30%～100%可调，完善的软启动及软停机功能
*大过载电流	150%额定电流1分钟，100%额定电流连续运转
频率设定输出	键盘及电位器0～10V、4～20mA
保护功能	过压、欠压、过流、过热、过载等故障保护及定时功能
外部输出信号	继电器信号；运行参数同步信号（4～20mA）

 
 
 
 
                                                                                                                              第三章  节电装置配置选型报价及回收期                
3.1节电装置配置选型报价

序号	设备名称	节电装置 型号	数量	单位	单价 （万元）	价格 (万元)	品牌
1	螺杆压缩机	YHDZ-200	1	台	19.8	19.8	永会电子
	合计（万元）	19.8万元

 注：以上金额含13%税，指导安装费。

 
3.2 设备基本数据及节电率（按照现场实际台数计算）

基本数据及节电率详表

公式：年用电费=有功功率*每天运行时数*每年运行天数*电费单价*负载数量

负载名称

功率（kW） 运行效率

每天运行时数

每年运行天数

电费单价 （元/度）

负载数量

年节约电费（万元）

节电率

螺杆压缩机

250

24

330

0.8

1

31.68

20%

注：平均节电率≧20%。

投资效益分析详表

公式：   1、年平均节电效益=年用电费*节电率 2、减少总的维护费用=按惯例以年用电费的1%算                               3、年总收益=年平均节电效益+减少总的维护费用                              4、投资回报率=年总收益/投资总成本                                        5、投资回收期=12月/年÷投资回报率                                      6、20年直接经济效益=年总收益*（20年-投资回收期/12月/年）

负载名称

年均节电效益（万元）

减少的维护费用(万元)

年总收益 (万元)

投资总成本(万元)

投资回报率

投资回收期(月)

20年经济效益 (万元)

螺杆压缩机

31.68

1.584

33.264

19.8

168%

7

665.28

3.3 节电改造后实现功能
真正实现了电机软启动，启动电流小于额定电流，启动更平滑。设备冲击更小，故障率会明显减少，间接减少的设备的维护费用，设备使用寿命大大提高。
电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果。大大减少了对设备的维护量，延长了电机寿命，节约了人力物力资源。
由于电机以及负载采用工况适应性调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命。
功率因数提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗，增加了电网稳定系数。
配有计算机接口，可以很方便的与工业标准通讯系统、能源管理系统和其他系统连接，提高了整个系统的自动化水平和工艺水平。
节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境。
第四章 节电装置采用的标准和规范
所有设备的设计、制造、检查、试验及特性除本规范中规定的特别标准外，都应遵照适用的*新版IEC标准和中国国家标准（GB）及电力行业标准（DL），以及国际单位制（SI）。
GB 156-1993          标准电压
GB 191-2000          包装储运图示标志（EQV ISO780: 1997）
GB/T 1182-1996       形状和位置公差代号及其标注法
GB/T 1184-1996       形状和位置公差未注公差的规定
GB/T 1804-2000       公差与配合 未注公差尺寸的极限偏差
GB/T2423.1-2001      电工电子产品基本环境试验规程 试验A：低温试验方法
GB/T2423.2-2001      电工电子产品基本环境试验规程 试验B：高温试验方法
GB/T2423.3-1993      电工电子产品基本环境试验规程 试验Ca：恒定湿热试验方法
GB/T2423.5-1995      电工电子产品基本环境试验规程 试验Ea：冲击试验方法
GB/T2423.10-1995     电工电子产品基本环境试验规程 试验Fc：振动（正弦）试验方法
GB/T2681-1981        电工成套装置中的导线颜色
GB/T2682-1981        电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色
GB/T4064-1983        电气设备安全设计标准
GB/T4208-1993        外壳防护等级（IP代码）（EQV IEC60529）
GB/T4588.1-1996      无金属化孔单双面印制板分规范
GB/T4588.2-1996      有金属化孔单双面印制板分规范
GB 4798.1-1986       电工电子产品应用环境条件 贮存（IEC 60721-3-1:1997）
GB 4798.2-1996       电工电子产品应用环境条件 运输（IEC 60721-3-2:1997）
GB 6450-1986         干式电力变压器（EQV IEC 60726:1982）
GB/T9969.1-1998      工业产品使用说明书总则
GB 12668.3-2004      调速电气传动系统 第3部分：产品的电磁兼容性标准及其特性的试验方法
GB/T14436-1993       工业产品保证文件总则
GB/T14549-1993       电能质量  公用电网谐波
IEEE std 519-1992    电力系统谐波控制  推荐标准以及其他相关标准。
 
以上标准以*新版为标准。潍坊聚永自动化设备有限公司提供的智能节电装置
 
的设计、制造等符合上述标准*新版的要求。
 
 
第五章  售后服务
对正式备案的售出产品，自用户购买之日起，提供为期1年的免费保修服务。
我们愿以*诚挚的态度、广泛接受和对待来自各方面的客户对我们产品和服务的投诉、意见、建议以及技术咨询，永远以追求*大客户满意度作为我们客户服务的基本准则。
客户可以在任何时间、地点、通过任何方式跟我们取得联系，提出您的意见，或者进行技术、业务等方面的咨询。
 
第六章 企业简介
诺尔公司是一家向工业企业、商业、民用提供拥有先进技术水平的节电设备以及全方位的系统节电解决方案与服务的节能企业，同时是压缩机系统节能解决方案提供商。
公司为客户提供系统的节电解决方案、电力谐波治理方案及压缩机余热回收系统解决方案与工程实施，包括在线检测、节电咨询、电能损耗测试与分析、节电方案设计与节电投资效益分析、节电设备的综合配给及持续跟进、电能监测与持续维护等在内的全方位的综合服务。
公司应用“多元化系统集成解决方案”，根据不同用户的用电形态及负荷状况的需求，制定个性化的用电管理解决方案，*终达到为用户节省20%以上的用电及用能支出目的，从而*大限度地为用户提高能耗效益比，降低成本。
公司全系列节电产品包括电机专用节电产品（高压10KV、6KV，中压690V，低压400V）、综合节电设备、优化电源节能产品（SVG、APF）、路灯专用节电设备、工业自动化控制系统、用电智能管理系统、空压机余热回收系统等7大系列十几个品种。
公司自成立以来，抓住我国节能降耗政策推进的时机，凭借准确的市场定位、可靠的技术水平、全面的服务能力和显著的成本优势取得了快速发展。随着节能市场的逐步开发，公司在实现自身业绩增长的同时，创造了越来越多的经典案例。公司不断开拓，锐意进取，面向国内外市场，争创品牌企业，为中国的节能降耗事业做出更大的贡献！
 
企业宗旨
“品质、永恒、诚信、持久”
企业经营理念
  务实经营，诚信守约。细心服务。
  利益共享，分工协作。实现共赢！