【壓縮機網(wǎng)】一、概述

 

　　空壓機是一種把空氣壓入儲氣罐中，使之保持一定壓力的機械設備。空壓機根據機械工作方式的不同有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機，但所有空壓機的控制方式幾乎都是采用加載、卸載控制方式。當壓力達到設定上限時(shí)關(guān)閥，壓縮機進(jìn)入輕載運行，當壓力降到設定下限時(shí)開(kāi)閥，壓縮機進(jìn)入滿(mǎn)載運行。為保證設備系統用氣，空壓機壓縮氣體壓力在設定上下限之間來(lái)回變化，空壓機電機頻繁加載、卸載工作。在滿(mǎn)載時(shí)接近電動(dòng)機的額定電流，卸載運行后電動(dòng)機的運行電流約為額定電流的 30%--50%，卸載后的運行電流針對空壓機設備不是做有用功，而是在機械額定轉速下的空轉損耗。同時(shí)機械調節裝置雖然也能起到壓力調節作用，但壓力調節精度低、壓力波動(dòng)大。壓縮機總是在額定轉速下工作，機械磨損大、電耗高。

 

　　二、空壓機變頻節能改造原理

 

　　根據空氣壓縮理論，壓縮機的軸功率、排氣量和軸轉速符合下列公式： N=Mr*n/9553(KW)

 

　　式中：N--壓縮機的軸功率（KW）

 

　　Mr--壓縮機輸入的平均軸轉矩（N.m) n--壓縮機的軸轉速（r/min)

 

　　Vd1=K*Vh1*n2(m3/min) Vd1--在n2 轉速下的排氣量（m3/min)

 

　　K--與氣缸容積、壓力、溫度和泄露有關(guān)的系數Vh1--一級缸容積（m3）

 

　　n2--調節后的壓縮機轉速（r/min)

 

　　根據上述理論分析，在空氣壓縮機的氣缸容積不能改變的情況條件下，只有調節壓縮機的轉速才能改變壓縮機的排氣量；空氣壓縮機是恒轉矩負載，壓縮機的軸功率與轉速成正比變化。在壓縮機總排氣量大于總用氣量時(shí)，通過(guò)降低壓縮機轉速調節供氣壓力，是達到壓縮機經(jīng)濟運行的有效方法。

 

　　所以可以在壓縮機控制系統中采用變頻器對主電機進(jìn)行調速控制，利用變頻技術(shù)改變空壓機的轉速來(lái)調節管道中的流量，以取代卸載、加載閥門(mén)的調節方式，具有無(wú)極調速、更容易實(shí)現自動(dòng)控制對流量的平穩調節，不改變設備結構、安裝量小，同時(shí)還能取得明顯的節能效果，一般節電率都在 30%以上，變頻器的軟啟動(dòng)功能減少啟動(dòng)沖擊并延長(cháng)機組及管組的使用壽命。

 

　　三、空壓機變頻節能改造方案及實(shí)施

 

　　在中鐵某建設項目中，現場(chǎng)使用多臺KAITEC 開(kāi)山空壓機，型號：BK132-8T。電機額定功率132KW/2極，額定電流：288A，額定轉速：2960轉。原系統采用KAITEC 人機連接MAM-KY02S 空壓機控制器，PLC 實(shí)現系統星-三角降壓?jiǎn)?dòng)及加載、卸載工作。

 

　　按用戶(hù)要求采用歐能F1000系列變頻器對空壓機進(jìn)行節能改造，在實(shí)現不影響原系統正常運行的情況下另外加裝變頻控制。原系統與變頻系統使用手動(dòng)切換互為備用。在空壓機輸出供氣主管道上加裝壓力變送器，作為變頻壓力檢測反饋單元。在原系統控制回路中串入“工/變頻轉換開(kāi)關(guān)”、“工頻（KM1）/變頻（KM4)互鎖觸點(diǎn)”及保證變頻運行時(shí)完成電機三角形接發(fā)的輔助觸點(diǎn)。

 

　　系統在工作時(shí)如果選擇“工頻運行”，變頻輸出接觸器KM4 與KM1 互鎖保持斷開(kāi)狀態(tài)，采用系統原有的操作方法及流程啟動(dòng)運行設備滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。如果選擇“變頻運行”，原系統主回路接觸器 KM1 與KM4 互鎖保持斷開(kāi)，同時(shí)KM4、KM3 閉合為變頻運行做好準備， 然后啟動(dòng)變頻運行，變頻器按照設定壓力進(jìn)行 PID 閉環(huán)恒壓運行。變頻運行狀態(tài)下系統的設定壓力及壓力上下限設定值必須在工頻運行加載/卸載壓力值之內，且要有一定差值，避免變頻運行過(guò)程中系統有加載/卸載動(dòng)作，從而保證系統在變頻運行下的壓力穩定。

 

　　四、空壓機變頻節能改造效果及效益分析

 

　　1、整個(gè)改造裝置不改變原有空壓機控制原理，空壓機原系統保護裝置有效。工/變頻采用電氣回路多級互鎖，大大提高了系統的安全性、可靠性；

 

　　2、變頻工作時(shí)系統壓力、溫度、報警等工藝參數均在原系統的人機界面上正常顯示，不影響操作人員操作習慣；

 

　　3、變頻改造后，由于變頻器的軟起動(dòng)性能，避免了系統加載、卸載的電流沖擊，空壓機自身的震動(dòng)、噪聲、機械沖擊也都大大降低；

 

　　4、變頻控制使空壓機具有更精確的壓力控制能力，與用戶(hù)系統所需氣量相匹配，有效降低系統損耗，提高工況質(zhì)量；

 

　　5、變頻控制電路簡(jiǎn)單明了，系統維修量大大降低，有效的延長(cháng)了空壓機的使用壽命；

 

　　6、節能效果顯著(zhù)，在保證管網(wǎng)供氣的情況下，設備運行電流大大降低，基本不出現滿(mǎn)載現象，一般運行在 40HZ 左右，節電率在 20%以上。

 

　　五、結束語(yǔ)

 

　　綜上所述，由于空壓機可以在保證生產(chǎn)所需要的z*低壓力下運行，使用變頻器壓力 PID閉環(huán)控制，實(shí)現空壓機的供氣壓力與轉速的動(dòng)態(tài)匹配，降低電機的實(shí)際輸入功率達到節能目的。即電機的轉速由供氣壓力來(lái)控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，從而取得良好的節能效果。同時(shí)空壓機停止了卸載空轉狀態(tài)，電機不存在輕載空轉運行，這部分能量更可觀(guān)。變頻控制的空壓機供氣壓力穩定，通過(guò)壓力變送器可控制空壓機在設定的壓力下工作，壓力穩定可靠性高，調控方便。由此可見(jiàn)，空壓機變頻改造具有極大的節電效率和利益空間。