空壓機變頻節能改造的運用與研究

　　能減排的重點(diǎn)具有很重要的經(jīng)濟效益(Economic performance)和社會(huì )效益。
　　1普通空壓機系統存在的問(wèn)普通空壓機系統存在的問(wèn)起動(dòng)電流沖擊非常大，不能頻繁起動(dòng)；主馬達時(shí)?？蛰d運行，屬非經(jīng)濟運行，電能浪費嚴重(serious)；主電機工頻運行致使空壓機運行時(shí)噪音很大；主電機工頻起動(dòng)設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作時(shí)對機械量大。
　　2變頻空壓機系統控制方案根據普通空壓機運行工況存在的問(wèn)并結合生產(chǎn)工藝要求，變頻后空壓機系統能滿(mǎn)足以下要求電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))，壓力波動(dòng)范圍控制在±0.02.
　　在工頻運行方式下，利用空壓機(compressor)的容調控制，以及起跳回跳壓力控制得到的儲壓罐的壓力仍然是較為粗略的，而且經(jīng)常會(huì )波動(dòng)。這將影響最終用戶(hù)的使用，3而使用變頻空壓機來(lái)改變運行速度，因為空壓機自動(dòng)化在節能改造環(huán)保等領(lǐng)域中的應用。
　　可以平滑地控制其供氣量，壓力波動(dòng)控制更加精確，最終用戶(hù)可以得到更加穩定的氣壓。昆山空壓機維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)自潔式空氣過(guò)濾器被吸入，通過(guò)PLC自動(dòng)清洗過(guò)濾器，空氣在經(jīng)過(guò)進(jìn)口導葉自動(dòng)調節后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統
　　系統具有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩套控制回路。
　　變頻空壓機控制系統(system)，同時(shí)具有開(kāi)環(huán)閉環(huán)兩種控制方式。在正常狀態(tài)下，可以利用閉環(huán)的控制方式，系統將自動(dòng)(automatic)根據儲壓罐內壓縮空氣的壓力控制空壓機的運行轉速，從而控制空壓機的供氣量。當系統故障，或者壓力傳感器故障時(shí)，可以切換到開(kāi)環(huán)運行，直接給定空壓機的運行速度，從而可以手動(dòng)控制空壓機臺變頻空壓機能控制多臺空壓機組，可用轉換開(kāi)關(guān)切換。
　　系統僅需配置臺變頻空壓機，可以套變頻系統多臺空壓機使用。昆山空壓機保養在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠(chǎng)房混響很重。這樣當其中臺空壓機需要進(jìn)行維修，或者是更換時(shí)，可以方便地切換到另外臺空壓機變頻運行。
　　為保證空壓機的節能效果(xiàoguǒ)，盡可能地避開(kāi)容調控制。
　　因為容調控制是非常耗能的，因此采用變頻運行能節省電能。當空壓機變頻運行時(shí)，通過(guò)電磁閥防止空壓機進(jìn)入容調功能；若臺空壓機工頻運行，另外臺空壓機變頻運行，則將工頻運行的空壓機的容調設置壓力提高，避免(avoid)容調運行。
　　可靠的切換。
　　變頻系統同時(shí)控制（control)多臺空壓機的變頻和工頻運行，因此必須根據壓力外界壓縮空氣的使用量，自動(dòng)(automatic)起動(dòng)或停止工頻使用的空壓機。為了保證可靠的判斷(judgment)和切換空壓機運行，系統設置(Settings)3個(gè)回差控制，保證切換的可靠，防止反復切換的故障發(fā)生。
　　3空壓機變頻控制3.1變頻控制系統空氣壓縮機(compressor)恒壓(Constant pressure)供氣智能控制系統是由變頻器壓力傳感器7控制單元上位機軟件控制單元等組成?？刂葡到y根據壓力傳感器檢測到的空壓機出口機的工作狀態(tài)，在精確地控制空壓機出口壓力的同時(shí)，延長(cháng)壓縮機系統的使用(use)壽命，并大幅度地節約(jié yuē)電能。其特點(diǎn)是系統控制較靈活，可提供良好的設定監控界面，可操作控制性強。采用列和上位機，在很大程度上提高了系統的整體控制水平(Level)，保證控制的可靠和安全，對系統故障的保護更加完善；另外可省略相應的控制顯儀，操作便捷。
　　為了避開(kāi)容調控制，在容調控制系統的汽源部分安裝了電磁閥，根據變頻（frequency conversion)運行的選擇以及系統的運行狀態(tài)，自動(dòng)判斷其容調是否切入運行。昆山空壓機保養在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠(chǎng)房混響很重。
　　系統通過(guò)，采集儲壓罐內的壓力大小，以及機組的輸出壓力，通過(guò)運算自動(dòng)輸入模擬量控制變頻器機的供氣量的大小。
　　設計的系統(system)原理框1.
　　3.2空壓機組之間的控制系統(system)不只是控制變頻運行空壓機的轉速，還會(huì )根據外界氣壓的大小以及用氣量的大小聯(lián)動(dòng)控制工頻備用的空壓機自動(dòng)運行。當外界的用氣量增加，系統會(huì )自動(dòng)升高頻（Induction Heating）率，當頻率達到最大，壓力仍然不能滿(mǎn)足時(shí)，系統將自動(dòng)延時(shí)起動(dòng)另臺工頻空壓機，同時(shí)仍然恒壓運行。當外界的用氣量下降，系統會(huì )自動(dòng)降低頻率，當頻率達到最小時(shí)，壓力仍然過(guò)高，系統將延時(shí)停止工頻運行空壓機，變頻運行的空壓機仍然恒壓運行。
　　3.3功能(gōng néng)特點(diǎn)采用電源端的工頻變頻互鎖的結構。
　　在電機的輸入電源端直接工頻和變頻聯(lián)鎖，保證系統的安全運行。
　　采用大慣量巧，控制算法，實(shí)現壓力無(wú)靜差控制。
　　空壓機系統輸出的壓縮空氣首先進(jìn)入儲氣罐，儲氣罐可以?xún)Υ鏆鈮旱哪芰?，使得壓力變化平穩，3但儲氣罐的存在將導致系統反饋的慣量大大增加，使得該系統成為了大慣量控制系統。大慣量控制系統使用普通的0控制將很可能導致系統超調嚴重(serious)振蕩幅度大系統不穩定等系列弊病。因此在該方案里采用了專(zhuān)門(mén)的大慣量，控制系統，大幅度降低（reduce)了系統超調的產(chǎn)生，增強了系統的穩定性(The stability of)。
　　采用智能控制（control)，可以實(shí)現分時(shí)段壓力控制。
　　系統可以根據客戶(hù)(kè hù)的要求實(shí)現智能化控制即分時(shí)段控制13系統的壓力設定不再是個(gè)單純的設定值，而是條根據廠(chǎng)天用氣量而設定的壓力曲線(xiàn)（Curve），旦壓力曲線(xiàn)確定下來(lái)后，系統將根據內部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，按照預先設定的壓力曲線(xiàn)自動(dòng)運行。
　　系統可以將天24h自動(dòng)分為多段最多為5段，每段的起始時(shí)間和終止時(shí)間可以人為進(jìn)行設定，每段都可以設定個(gè)壓力(pressure)值。這樣在時(shí)域性的用氣低峰期，可以在較低的壓力下運行；相反在時(shí)域性的用氣高峰期，可以在較高的壓力下運行，最大可能地進(jìn)行節能。
　　完善的安全保護功能。
　　零用氣量自動(dòng)停機功能。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　系統還可以根據用戶(hù)的要求實(shí)現零用氣量自動(dòng)(automatic)停機功能。即空壓機出口閥門(mén)是自動(dòng)逆止閥，當用氣量相當小而儲氣管內壓力非常大時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)機，當用氣量比較大的時(shí)候再恢復開(kāi)機。這樣在節假及雙休曰等非正常工作(gōng zuò)日或是深夜時(shí)，系統將自動(dòng)停機，從而實(shí)現最大節能(Energy saving)空壓機在使用變頻改造后，因為系統的沖擊將為，因此可以頻繁起動(dòng)空壓機。
　　上位機界面形化界面，設定更簡(jiǎn)單，監控更加直觀(guān)。
　　報警信號采用全中文顯，方便直觀(guān)?？梢栽诘跁r(shí)間內判斷故障的所在，進(jìn)行故障排除。另外在報警控制（control)的同時(shí)，還配備定的聲光報警（類(lèi)型：警報器）信號，以及在上位機界面上配備故障排除的幫助界面，加快了系統故障的響應速度。
　　在上位機界面中，集成了類(lèi)似于無(wú)紙記錄儀行采集和記錄，在人機界面內部自動(dòng)形成歷史曲線(xiàn)，并可以對該曲線(xiàn)實(shí)時(shí)地進(jìn)行瀏覽3關(guān)鍵參數(parameter)在上位機界面中直接設定。
　　若采用分時(shí)段壓力控制，系統將以形的方式顯曲線(xiàn)，可以在曲線(xiàn)上直接進(jìn)行設定。關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)參數可以用3級密碼進(jìn)行修改權限的劃分，保證參數設定的安全。
　　4效果分析4.1節省(spare)電能出氣口釋放閥全部關(guān)閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量方式，以避免由此導致的電能浪費。而以變頻器調整電機的轉速(Rotating speed)來(lái)調整氣體流量，使電機輸出的功率與流量需求(demand)基本上成正比關(guān)系，始終使電機高效率工作，達到明顯的節電效果13例如當用氣量是額定供氣量的50時(shí)，節電率可達40以上。其節省的能量可以分為2個(gè)部分電機的空載損耗，即電機空載時(shí)的電流損耗，包括次損耗此損耗機械損耗等，因為電機轉速下降了，而且電流也下降了，所以其電流的空載損耗也大為降低；輸出功率的節省，該部分能量的節省與供氣壓力息息相關(guān)，采用變頻控制，排除了原有的容調控制造成的壓力波動(dòng)大壓力波動(dòng)頻繁等毛病，進(jìn)步穩定了系統的供氣壓力，降低了空壓機的負載（load）輸出功率，由于電機在高效率狀態(tài)下運行，功率因數較高，降低了無(wú)功損耗，節約(jié yuē)了大量電能。
　　雖然原系統中的空壓機本來(lái)自身具有壓力調節功能容調控制，當壓力較大時(shí)系統可以自動(dòng)關(guān)上進(jìn)氣閥門(mén)，往往可以達到定的節能目的，但是并不徹底。
　　機械摩擦電機空載損耗仍然存在，高壓高速氣體在流過(guò)截留閥時(shí)會(huì )帶來(lái)非常大的能量損耗，采用變頻控制取消閥門(mén)控制，可以節省消耗在該部分上的能量。
　　4.2減少設備磨損采用變頻系統的第個(gè)重要原因就是減少設備損耗，設備運行平穩，同時(shí)延長(cháng)設備的使用的時(shí)長(cháng)。
　　原空壓機可以根據壓力自動(dòng)調整進(jìn)氣和放氣閥門(mén)的開(kāi)度，因此在裕量選擇較大時(shí)，可能會(huì )導致閥門(mén)動(dòng)作頻繁，這往往造成了系統的運行損耗加大，甚至在氣壓過(guò)大時(shí)會(huì )導致空壓機自動(dòng)停機。沒(méi)有增加變頻器以前采用的工頻起動(dòng)方式，停止和起動(dòng)的沖擊非常大，大部分機組故障均出現在起動(dòng)和停止的過(guò)程中13而增加變頻控制系統后，實(shí)現無(wú)級調速，可以根據負載需求的功率大小自動(dòng)調整空壓機的輸出，空壓機的閥門(mén)動(dòng)作明顯減少，也沒(méi)有頻繁停機的現象，系統的運行穩定了很多13吳忠智，吳加林。變頻器應用手冊厘。北京機械工業(yè)出版社，2002張選正，張金遠。變頻器應用技術(shù)與實(shí)踐叫北京中國電力出版社，2009上接第45頁(yè)著(zhù)功率因數13 5效益分析改造前后效果對比如2.
　　改造前改造后栗出口無(wú)流量(單位:立方米每秒)計，無(wú)現場(chǎng)和中控能通過(guò)質(zhì)量流量計法實(shí)現排量的準確控制的顯，準確控制泵的外輸排量栗出口壓力，3，泵出口閥前后壓差大，節流嚴重(serious)，頻繁內漏，影響泵的日常維修與維護泵出口壓力僅為1.3河，以下，解決泵出口閥頻繁內漏損壞運行數25以3小約20他，需雙泵進(jìn)油外輸需求(demand)，實(shí)現了外輸泵用7行原油外輸，無(wú)備用泵，存備，安全隱患得以消除，也不需在較大安全隱患要再通過(guò)改造新增臺泵或再另儲備臺泵電機電流最低降為80入，噸耗電量輸噸油耗電2.95kW.h，油耗電僅為lkW.h左右，節能效能耗高果顯著(zhù)泵體結鹽現象電機面溫度為80左右，因溫度高，泵體易結鹽需頻繁定期用清水清洗，工作童大，且極易損壞泵電機面溫度為651左右，溫度大幅下降，未發(fā)生結鹽現象，至今泵未發(fā)生任何故障（fault）經(jīng)測算，改造完成后，能節電約39萬(wàn)度年，節約泵大修費用(expense)10萬(wàn)元年，節約閥門(mén)更換費用5萬(wàn)元年。昆山空壓機保養主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應選用適宜的進(jìn)排氣消聲器?？諌簷C進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應選用抗性結構或以個(gè)、抗性為主的阻抗復合式結構?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應在空壓機排氣口使用小孔消聲器節約改造新增備用泵或另儲備臺備用泵的費用至少30萬(wàn)元不計該泵的后期維護保養費。
　　6結語(yǔ)通過(guò)凝析油外輸栗低頻外輸的改造試驗，主要有以下體會(huì )所有的變頻器在定條件下，都可以根據工況需要調整電機頻率(frequency)和電機轉速，滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)需求，并實(shí)現節電節能。
　　對于泵類(lèi)設備含離心栗或容積泵，可以通過(guò)變頻器實(shí)現降低揚程調整排量增大或降低提高泵效降低泵耗的目的，還能確保泵不易損壞。
　　對于空冷器等電機帶的變頻器，可以通過(guò)調整變頻器的頻率調整空冷器的運行負荷，以代替調整空冷器出口擋板來(lái)調整空冷器運行工藝參數的目的，既操作方面簡(jiǎn)單，又能節能。