¿Es necesario utilizar un motor de frecuencia variable para el compresor de aire de tornillo?

Análisis de la necesidad de la aplicación del motor de frecuencia variable del compresor de aire de tornillo

I. Principio técnico y ventaja central del motor de frecuencia variable
El motor de conversión de frecuencia realiza el ajuste de la velocidad cambiando la frecuencia de la fuente de alimentación, y la aplicación en el compresor de aire de tornillo puede traer las siguientes mejoras:

1. Capacidad de respuesta dinámicoEl sistema de conversión de frecuencia puede ajustar la velocidad del motor en tiempo real de acuerdo con la demanda de gas, y controlar el rango de fluctuación de presión dentro de ± 0.02 MPa, que es significativamente mejor que ± 0.1 MPa de la unidad de frecuencia fija.
2. Mecanismo de optimización de la eficiencia energéticaEn condiciones de carga parcial, la unidad inversora reduce el consumo de energía al reducir la velocidad de rotación. Los datos experimentales muestran que cuando el consumo de gas se reduce al 60% del caudal nominal, el consumo de energía de la unidad de conversión de frecuencia se reduce en un 28% – 35% en comparación con la unidad de frecuencia fija.
3. Función de protección del dispositivoLa característica de arranque suave reduce la corriente máxima de arranque del motor de 6 veces la corriente nominal de la unidad de frecuencia constante a menos de 2 veces, prolongando efectivamente la vida útil del motor, el rodamiento y los componentes de transmisión.

II. Evaluación de la economía de los escenarios aplicables

1. Escenarios en los que se debe utilizar un motor de frecuencia variable
   • Gran fluctuación del consumo de gasPor ejemplo, en el taller de soldadura de automóviles, el consumo de gas fluctúa frecuentemente entre el 20% y el 100% del caudal nominal, y el ahorro de energía anual de la unidad de conversión de frecuencia puede alcanzar 80,000 – 120,000 kW · h (tomando la unidad de 110 kW como ejemplo).
   • Sistema paralelo multi-unidadEn el sistema central de suministro de aire, la unidad de conversión de frecuencia se puede utilizar como unidad principal, y la salida se ajusta automáticamente de acuerdo con la presión del colector, de modo que la unidad de espera de frecuencia fija siempre funcione en la zona de alta eficiencia.
   • Requisitos de proceso especialesPor ejemplo, el torcedor de aire de la industria textil, la presión debe ser estable en 0.65 ± 0.01 MPa, la unidad de conversión de frecuencia puede evitar la fluctuación de la presión de la unidad de frecuencia constante causada por la disminución de la calidad de la torcedura.
2. Escenarios de motores de frecuencia seleccionables
   • Condiciones de carga constanteComo el suministro continuo de gas en el proceso químico, el consumo de gas se mantiene en el 80% al 100% del flujo nominal durante mucho tiempo, la ventaja de ahorro de energía de la unidad de conversión de frecuencia no es obvia.
   • Inversión a corto plazo sensibleEl costo de inversión inicial de la unidad de frecuencia fija es un 15% -20% más bajo, y puede usarse como un esquema de transición cuando el presupuesto está estrictamente limitado.

Comparación del costo del ciclo de vida completo
Tomando un compresor de aire de tornillo de 110 kW como ejemplo, el costo del ciclo de vida completo (ciclo de 10 años) de la unidad de frecuencia variable y constante se compara:

Nota: El costo del consumo de energía se calcula de acuerdo con 0,8 yuan / kW · h y 6000 horas de operación anual; la diferencia en el costo de mantenimiento se debe a la extensión de la vida útil del rodamiento de la unidad inversora y la reducción de la frecuencia de reemplazo de piezas de repuesto.

Modelo de toma de decisiones de selección
Las empresas pueden evaluar la economía de la transformación de la conversión de frecuencia mediante la siguiente fórmula:
Período de recuperación de la inversión (año) = (prima de la unidad inversora) / (ahorro anual de electricidad × precio de electricidad + ahorro anual de mantenimiento)
Cuando el resultado del cálculo es inferior a 3 años, se recomienda utilizar la unidad de conversión. Por ejemplo, la prima de la unidad de 110 kW es de 40,000 yuanes, la potencia anual ahorrada es de 90,000 kW · h, el precio de la electricidad es de 0,8 yuanes / kW · h y el mantenimiento anual ahorra 15,000 yuanes, entonces el período de recuperación = 4 / (9 × 0,8 + 1,5) = 0,4 años (alrededor de 5 meses).

V. Tendencia de desarrollo tecnológico

1. Tecnología de conversión de frecuencia síncrona de imán permanenteLa eficiencia del motor puede alcanzar el 96% (3 – 5% más alta que el motor de conversión de frecuencia asíncrona), y se ha utilizado ampliamente en modelos de gama alta.
2. Control inteligente de IoTEl mantenimiento predictivo y la optimización de la eficiencia energética se realizan mediante el enlace del sensor de presión, el sensor de temperatura y el inversor de frecuencia.
3. Solución de integración de sistemasLa unidad de conversión de frecuencia, el tanque de almacenamiento de gas, el secador y el filtro forman una unidad de suministro de gas inteligente, y la eficiencia energética general se mejora en un 15% – 20%.

Conclusiones
El motor de frecuencia invertida tiene ventajas económicas y técnicas significativas para el uso de compresores de aire de tornillo en situaciones con grandes fluctuaciones de consumo de aire, alta eficiencia energética o sensibilidad al proceso. Las empresas deben tomar decisiones a través del análisis de costos de ciclo de vida completo en combinación con las características de carga, la política de precios de la electricidad y la utilización del equipo. En el contexto del objetivo de “doble carbono”, la tecnología de conversión de frecuencia se ha convertido en la dirección principal de la transformación de ahorro de energía del compresor de aire, se recomienda que el nuevo proyecto de construcción se seleccione preferentemente para la unidad de conversión de frecuencia, la transformación del equipo existente debe evaluar el período de recuperación de la inversión, generalmente dentro de 3 años se puede recuperar el costo del proyecto de transformación es factible.