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一、簡(jiǎn)介

1：空壓機(jī)含義

空氣壓縮機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī)，是一種利用電動(dòng)機(jī)將氣體在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。它的用途廣泛，可以用于冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個(gè)行業(yè)。空壓機(jī)占大型工業(yè)設(shè)備(風(fēng)機(jī)、水泵、鍋爐、空壓機(jī)等)耗電量的15%。

2：空壓機(jī)原理

螺桿式空壓機(jī)的工作原理圖如圖所示，空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器和吸氣調(diào)節(jié)閥而吸入，該調(diào)節(jié)閥主要用于調(diào)節(jié)氣缸、轉(zhuǎn)子及滑片形成的壓縮腔，陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相對(duì)于氣缸里偏心方式運(yùn)轉(zhuǎn)?；惭b在轉(zhuǎn)子的槽中，并通過(guò)離心力將滑片推至氣缸壁，高效的注油系統(tǒng)能夠確保壓縮機(jī)良好的冷卻及潤(rùn)滑油的Zui小舒適耗量，在氣缸壁上形成的一層薄薄的油膜可以防止金屬部件之間直接接觸而造成磨損。經(jīng)壓縮后的空氣溫度較高，其中混有一定的油氣，經(jīng)過(guò)油氣分離器進(jìn)行分離之后，油氣經(jīng)過(guò)油冷卻器冷卻再經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器流回儲(chǔ)油罐，空氣經(jīng)過(guò)氣冷卻器(空氣冷卻裝置)進(jìn)行冷卻而進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。

3：空壓機(jī)問(wèn)題

(1) 當(dāng)輸出壓力大于一定值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)泄載閥，使異步電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)能源；

(2) 異步電動(dòng)機(jī)易頻繁的啟動(dòng)、停止，影響電機(jī)的使用壽命；

(3) 自動(dòng)化程度低，輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠人為調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)速度慢，波動(dòng)大，不穩(wěn)定，精度低；

(4) 空壓機(jī)工頻啟動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，電機(jī)軸承磨損大，設(shè)備維護(hù)量大。

二、空壓機(jī)改造

1：空壓機(jī)改造原理

（1）出氣口釋放閥全部關(guān)閉，取消用出氣口釋放閥調(diào)節(jié)供氣量方式，以避免由此導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。代之以變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整氣體流量，使電機(jī)輸出的功率與流量需求基本上成正比關(guān)系，始終使電機(jī)高效率工作，以達(dá)到明顯的節(jié)電效果。

（2）利用變頻器的節(jié)能模式，可使電機(jī)在輕載時(shí)以Zui高效率運(yùn)行，減少不必要的電能損耗；

（3）根據(jù)嚴(yán)格的ems標(biāo)準(zhǔn)，高效的pwm變頻器使用高速低耗的igbt，降低諧波失真和電機(jī)的電能損失。

（4）可使電機(jī)起動(dòng)、加載時(shí)的電流平緩上升，沒(méi)有任何沖擊；可使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟停，避免反生電流造成的危害，有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；避免因電流峰值帶來(lái)的電力公司的罰款；

（5）采用變頻控制系統(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供氣管路中氣體的壓力，使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；

（6）由于電機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)較高，降低了無(wú)功損耗，節(jié)約了大量電能。

（7）保存原釋放閥系統(tǒng)，在必要時(shí)可參加調(diào)節(jié)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

終上所述，采用恒壓供氣智能控制系統(tǒng)后，不但可節(jié)約30～40%的電力費(fèi)用，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，并可實(shí)現(xiàn)恒壓供氣的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用改造

1：原供氣系統(tǒng)介紹

某煉油廠聚丙烯供氣系統(tǒng)共有四臺(tái)37kw空壓機(jī)，采用三臺(tái)空壓機(jī)工頻供電運(yùn)行，另一臺(tái)空壓機(jī)作備用。存在問(wèn)題是由于工作空壓機(jī)是用工頻供電運(yùn)行，始終處于滿負(fù)荷運(yùn)行，趕產(chǎn)量用氣高峰時(shí)有氣壓偏低現(xiàn)象；用氣低谷時(shí)，特別是節(jié)假日休息時(shí)，供氣壓量特別大（該煉油廠聚丙烯供氣系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)行）。容易損壞排氣閥門(mén)或氣管爆裂，同時(shí)浪費(fèi)了電能，降低了設(shè)備使用壽命。希望恒壓供氣，三臺(tái)聚丙烯空壓機(jī)均衡工作運(yùn)行。

2：變頻恒壓供氣系統(tǒng)

空壓機(jī)改造工作流程圖三所示：

針對(duì)螺桿式空壓機(jī)系統(tǒng)供氣控制方式存在的諸多問(wèn)題，我們對(duì)該廠二組（即2臺(tái)110kw、）一對(duì)一空壓機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行

恒壓供氣控制。使用普傳科技pi9200 132g3專(zhuān)用變頻器，對(duì)該供氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

設(shè)計(jì)方案：采用一對(duì)一帶工頻旁路，同時(shí)可轉(zhuǎn)換使用的方式。把聚丙烯空壓機(jī)供氣系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，用壓力變送器sp采集儲(chǔ)氣罐的壓力p轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給變頻器內(nèi)設(shè)pid自整定控制儀，與pid自整定控制儀的壓力設(shè)定值sv作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的pid控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)通過(guò)dsp來(lái)控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力p始終接近設(shè)定壓力值sv。預(yù)設(shè)了報(bào)警功能，當(dāng)測(cè)量值超出上限設(shè)定值時(shí)al1發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)測(cè)量值低于下限設(shè)定值時(shí)al2發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)變頻器、壓力傳感器與pid自整定控制儀的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成供氣閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空壓機(jī)的輸出壓力。使每臺(tái)空壓機(jī)的利用率均等，增加系統(tǒng)、管道壓力的穩(wěn)定性和可靠性，方便技術(shù)員控制和維護(hù)設(shè)備。

該恒壓供氣控制系統(tǒng)增加工頻與變頻切換功能，并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng)，另外，采用該方案后，空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。

四、空壓機(jī)變頻改造后的效益

1）節(jié)約能源

變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是Zui有實(shí)際意義的，根據(jù)空氣量需求來(lái)供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

2）運(yùn)行成本降低

傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成本，其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過(guò)將能源成本降低44.3%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也隨之降低，所以運(yùn)行成本也將大大降低。

3）提高壓力控制精度

變頻控制系統(tǒng)具有的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在3pisg變化范圍，也就是0.2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。

4）延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命

變頻器從0hz起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到Zui低程度。將下限頻率調(diào)至40hz，然后用紅外線測(cè)溫儀對(duì)空壓機(jī)電機(jī)的溫升及管路的油溫進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間、嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，電機(jī)溫升約2-4℃之間，屬正常溫升范圍，油溫基本無(wú)變化，排氣溫度下降5℃。所以40hz下限頻率運(yùn)行對(duì)空壓機(jī)機(jī)組的工作很安全。

5）降低了空壓機(jī)的噪音

根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。