Le compresseur d’air à vis doit-il utiliser un moteur à fréquence variable ?

Analyse de la nécessité d’application du moteur à fréquence variable du compresseur d’air à vis

I. Principe technique et avantage de base du moteur à fréquence variable
Le moteur à conversion de fréquence réalise le réglage de la vitesse de rotation en changeant la fréquence de l’alimentation électrique, et l’application dans le compresseur d’air à vis peut apporter les améliorations suivantes :

1. Réactivité dynamiqueLe système d’inversion de fréquence peut ajuster la vitesse du moteur en temps réel en fonction de la demande de gaz et contrôler la plage de fluctuation de pression à ± 0,02 MPa, ce qui est significativement meilleur que ± 0,1 MPa de l’unité à fréquence fixe.
2. Mécanisme d’optimisation de l’efficacité énergétique: dans des conditions de charge partielle, l’unité d’onduleur réduit la consommation d’énergie en réduisant la vitesse de rotation. Les données expérimentales montrent que lorsque la consommation de gaz est réduite à 60% du débit nominal, la consommation d’énergie de l’unité de conversion de fréquence est réduite de 28% à 35% par rapport à l’unité de fréquence fixe.
3. Fonction de protection de l’appareilLa caractéristique de démarrage en douceur permet de réduire le courant de démarrage maximal du moteur de 6 fois le courant nominal de l’unité à fréquence constante à moins de 2 fois, prolongant ainsi efficacement la durée de vie du moteur, des roulements et des composants de transmission.

II. Évaluation de l’économie des scénarios applicables

1. Scénarios où un moteur inverseur doit être utilisé
   • grande fluctuation de la consommation d’airPar exemple, dans l’atelier de soudage automobile, la consommation de gaz fluctue fréquemment entre 20% et 100% du débit nominal, et la capacité d’économie d’énergie annuelle de l’unité d’onduleur peut atteindre 80 000 – 120 000 kW · h (en prenant l’unité de 110 kW comme exemple).
   • Système de connexion parallèle multiunitésDans le système central d’alimentation en gaz, l’unité d’onduleur de fréquence peut être utilisée comme unité principale, et la sortie peut être ajustée automatiquement en fonction de la pression du collecteur, de sorte que l’unité de secours à fréquence fixe fonctionne toujours dans la zone efficace.
   • Exigences spéciales de processus: par exemple, le torsader d’air dans l’industrie textile, la pression doit être stable à 0,65 ± 0,01 MPa, l’unité de conversion de fréquence peut éviter la fluctuation de la pression de l’unité de fréquence fixe causée par la dégradation de la qualité du torsader.
2. Scénario pour le moteur à fréquence sélectionnable
   • Conditions de charge constantePar exemple, l’alimentation en gaz continue dans le processus chimique, la consommation de gaz est maintenue à 80% à 100% du débit nominal pendant une longue période, et l’avantage d’économie d’énergie de l’unité d’onduleur de fréquence n’est pas évident.
   • Projet sensible à l’investissement court termeLe coût d’investissement initial de l’unité à fréquence fixe est inférieur de 15% à 20 %, ce qui peut être utilisé comme solution de transition lorsque le budget est strictement limité.

Comparaison des coûts du cycle de vie complet
Prenant un compresseur d’air à vis de 110 kW comme exemple, comparez le coût du cycle de vie complet (cycle de 10 ans) des unités à fréquence variable et à fréquence fixe :

Remarque : le coût de consommation d’énergie est calculé en fonction de 0,8 yuan / kW · h et de 6000 heures de fonctionnement annuel ; la différence de coût de maintenance est due à la prolongation de la durée de vie des roulements de l’unité d’onduleur et à la réduction de la fréquence de remplacement des pièces de rechange.

Modèle de décision de sélection de type
Les entreprises peuvent évaluer l’économie de la transformation de la conversion en fréquence par la formule suivante :
Période de récupération de l’investissement (années) = (prémium de l’unité d’onduleur) / (économie annuelle d’électricité × prix de l’électricité + économie annuelle d’entretien)
Lorsque le résultat du calcul est inférieur à 3 ans, il est recommandé d’utiliser l’unité de conversion de fréquence. Par exemple, si la prime de l’unité de 110 kW est de 40 000 yuans, la capacité d’économie d’énergie annuelle est de 90 000 kW · h, le prix de l’électricité est de 0,8 yuans / kW · h et l’entretien annuel est d’économiser 15 000 yuans, la période de récupération est de 4 / (9 × 0,8 + 1,5) = 0,4 ans (environ 5 mois).

V. Tendances de développement technologique

1. Technologie de conversion de fréquence synchrone à aimant permanentL’efficacité du moteur peut atteindre 96% (3% – 5% plus élevée que le moteur à conversion de fréquence asynchrone), et a été largement utilisé dans les modèles haut de gamme.
2. Contrôle intelligent de l’IoTLa maintenance prédictive et l’optimisation de l’efficacité énergétique sont réalisées grâce au capteur de pression, au capteur de température et au convertisseur.
3. Système d’intégrationL’unité d’onduleur de fréquence, le réservoir de stockage de gaz, le séchoir et le filtre forment une unité d’alimentation en gaz intelligente, et l’efficacité énergétique globale est améliorée de 15% -20 %.

Conclusions
Pour la grande fluctuation de la consommation d’air, les exigences d’efficacité énergétique élevées ou les scènes sensibles au processus, le compresseur d’air à vis adopte un moteur à fréquence variable a des avantages économiques et techniques remarquables. Les entreprises doivent prendre des décisions en combinant les caractéristiques de charge, la politique tarifaire et le taux d’utilisation de l’équipement à travers l’analyse des coûts du cycle de vie. Dans le contexte de l’objectif “double carbone”, la technologie d’onduleur de fréquence est devenue la direction dominante de la transformation d’économie d’énergie du compresseur d’air, le nouveau projet suggère de donner la priorité à l’unité d’onduleur de fréquence, la transformation de l’équipement existant doit évaluer la période de récupération de l’investissement, généralement dans les 3 ans, le projet de transformation peut récupérer le coût est faisable.