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裝設變頻式控制對50HP壓縮機之省電效益分析

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裝設變頻式控制對50HP壓縮機之省電效益分析

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 只使用一臺50HP壓縮機的情況
假設空壓機為50HP,裝置時預留20 %裕度,如果未裝設變頻器控制模塊,則在運轉時將有80 %時間重車,20 %時間空車。
 使用傳統空重車控制:
由于使用壓力開關做空重車控制,其壓力上下限一般為1 kg/cm2 ,因此其運轉壓力假設為介于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,假設空車時消耗馬力為20HP(空車消耗功率設約為滿載之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。
 使用變頻器控制模塊控制(此范例假設變頻最低轉速可以低至40%):
變頻器控制模塊之精確壓力控制可將系統壓力準確維持在約6 kg/cm2G±0.1 kg/cm2 ,系統風量如有任何變化,變頻器控制模塊將可隨時調整壓縮機轉速以符合最佳需求。
因此在運轉具有20%預設裕度之壓縮機時,變頻控制模塊將使系統恒定在輸出80%之風量,其馬力消耗則為穩定之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,則傳統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,亦可使用進氣節流之容量控制方式,但是進氣節流之控制方式雖可使壓縮機運轉壓力較為隱定,不至于一直徘徊于空重車之間,但是在節流狀態時并不會比較省電,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%。
 使用二臺50HP壓縮機的情況
 假設二臺壓縮機均為50HP,裝置時預留20 %裕度。
 (一) 使用傳統空重車控制:
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,另一臺執行空重車運轉,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,僅需將一臺空壓機更改為變頻器控制模塊控制,另一臺依舊使用傳統壓力開關做空重車控制。其運轉方式如下:
 傳統空重車控制之壓縮機仍將壓力開關設定在6 kg/cm2G至7 kg/cm2G之間,變頻壓縮機之運轉壓力設定在比6 kg/cm2G略高一點點。在此情況下,第一臺傳統控制的壓縮機將持續于6 kg/cm2G做100%運轉,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。與傳統方式控制之兩臺壓縮機馬力相差11.2HP。
 使用三臺50HP壓縮機之情況
 假設三臺壓縮機均為50HP,裝置時預留20 %之裕度。
 (一)  使用傳統空重車控制:
依前例,每臺壓縮機之平均消耗馬力為42.4HP,總消耗馬力約為127.2HP。(注:未加上空車時所排放之氣體能量)
 (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式控制,另兩臺可維持使用傳統壓力開關控制。依二所述由開關控制之兩臺空壓機均運轉于6 kg/cm2G,100 %,其消耗馬力均為46HP,至于變頻壓縮機則用于補充不足之40%,其消耗馬力為46HP x 40% = 18.4HP,總馬力為46HP x 2 + 18.4HP = 110.4HP,與傳統控制之三臺壓縮機馬力差為127.2HP - 110.4HP = 16.8HP。

省電效益運轉分析表

縮機臺數

   

   

   

負載比例80%

14%

25%

37%

負載比例70%

18%

33%

47%

注: 壓縮機最低轉速可能因廠牌而有所不同。與容調控制方式相比,省電更為可觀。

    如最低轉速為50%,則容調時之耗電為46×50%×80%=18.40      46×12%×20%=1.15

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