空壓機(jī)變頻節(jié)能改造的運(yùn)用與研究

　　能減排的重點(diǎn)具有很重要的經(jīng)濟(jì)效益(Economic performance)和社會效益。
　　1普通空壓機(jī)系統(tǒng)存在的問普通空壓機(jī)系統(tǒng)存在的問起動(dòng)電流沖擊非常大，不能頻繁起動(dòng)；主馬達(dá)時(shí)常空載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重(serious)；主電機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大；主電機(jī)工頻起動(dòng)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作時(shí)對機(jī)械量大。
　　2變頻空壓機(jī)系統(tǒng)控制方案根據(jù)普通空壓機(jī)運(yùn)行工況存在的問并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，變頻后空壓機(jī)系統(tǒng)能滿足以下要求電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動(dòng))，壓力波動(dòng)范圍控制在±0.02.
　　在工頻運(yùn)行方式下，利用空壓機(jī)(compressor)的容調(diào)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)常會波動(dòng)。這將影響最終用戶的使用，3而使用變頻空壓機(jī)來改變運(yùn)行速度，因?yàn)榭諌簷C(jī)自動(dòng)化在節(jié)能改造環(huán)保等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　可以平滑地控制其供氣量，壓力波動(dòng)控制更加精確，最終用戶可以得到更加穩(wěn)定的氣壓。昆山空壓機(jī)維修工作時(shí)，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動(dòng)清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動(dòng)調(diào)節(jié)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(nèi)，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(tǒng)
　　系統(tǒng)具有開環(huán)和閉環(huán)兩套控制回路。
　　變頻空壓機(jī)控制系統(tǒng)(system)，同時(shí)具有開環(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(tǒng)將自動(dòng)(automatic)根據(jù)儲壓罐內(nèi)壓縮空氣的壓力控制空壓機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，從而控制空壓機(jī)的供氣量。當(dāng)系統(tǒng)故障，或者壓力傳感器故障時(shí)，可以切換到開環(huán)運(yùn)行，直接給定空壓機(jī)的運(yùn)行速度，從而可以手動(dòng)控制空壓機(jī)臺變頻空壓機(jī)能控制多臺空壓機(jī)組，可用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。
　　系統(tǒng)僅需配置臺變頻空壓機(jī)，可以套變頻系統(tǒng)多臺空壓機(jī)使用。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)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(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。這樣當(dāng)其中臺空壓機(jī)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(jī)變頻運(yùn)行。
　　為保證空壓機(jī)的節(jié)能效果(xiàoguǒ)，盡可能地避開容調(diào)控制。
　　因?yàn)槿菡{(diào)控制是非常耗能的，因此采用變頻運(yùn)行能節(jié)省電能。當(dāng)空壓機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，通過電磁閥防止空壓機(jī)進(jìn)入容調(diào)功能；若臺空壓機(jī)工頻運(yùn)行，另外臺空壓機(jī)變頻運(yùn)行，則將工頻運(yùn)行的空壓機(jī)的容調(diào)設(shè)置壓力提高，避免(avoid)容調(diào)運(yùn)行。
　　可靠的切換。
　　變頻系統(tǒng)同時(shí)控制（control)多臺空壓機(jī)的變頻和工頻運(yùn)行，因此必須根據(jù)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(jī)。為了保證可靠的判斷(judgment)和切換空壓機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)置(Settings)3個(gè)回差控制，保證切換的可靠，防止反復(fù)切換的故障發(fā)生。
　　3空壓機(jī)變頻控制3.1變頻控制系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)(compressor)恒壓(Constant pressure)供氣智能控制系統(tǒng)是由變頻器壓力傳感器7控制單元上位機(jī)軟件控制單元等組成。控制系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器檢測到的空壓機(jī)出口機(jī)的工作狀態(tài)，在精確地控制空壓機(jī)出口壓力的同時(shí)，延長壓縮機(jī)系統(tǒng)的使用(use)壽命，并大幅度地節(jié)約(jié yuē)電能。其特點(diǎn)是系統(tǒng)控制較靈活，可提供良好的設(shè)定監(jiān)控界面，可操作控制性強(qiáng)。采用列和上位機(jī)，在很大程度上提高了系統(tǒng)的整體控制水平(Level)，保證控制的可靠和安全，對系統(tǒng)故障的保護(hù)更加完善；另外可省略相應(yīng)的控制顯儀，操作便捷。
　　為了避開容調(diào)控制，在容調(diào)控制系統(tǒng)的汽源部分安裝了電磁閥，根據(jù)變頻（frequency conversion)運(yùn)行的選擇以及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)判斷其容調(diào)是否切入運(yùn)行。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)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(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。
　　系統(tǒng)通過，采集儲壓罐內(nèi)的壓力大小，以及機(jī)組的輸出壓力，通過運(yùn)算自動(dòng)輸入模擬量控制變頻器機(jī)的供氣量的大小。
　　設(shè)計(jì)的系統(tǒng)(system)原理框1.
　　3.2空壓機(jī)組之間的控制系統(tǒng)(system)不只是控制變頻運(yùn)行空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，還會根據(jù)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(jī)自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)外界的用氣量增加，系統(tǒng)會自動(dòng)升高頻（Induction Heating）率，當(dāng)頻率達(dá)到最大，壓力仍然不能滿足時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)延時(shí)起動(dòng)另臺工頻空壓機(jī)，同時(shí)仍然恒壓運(yùn)行。當(dāng)外界的用氣量下降，系統(tǒng)會自動(dòng)降低頻率，當(dāng)頻率達(dá)到最小時(shí)，壓力仍然過高，系統(tǒng)將延時(shí)停止工頻運(yùn)行空壓機(jī)，變頻運(yùn)行的空壓機(jī)仍然恒壓運(yùn)行。
　　3.3功能(gōng néng)特點(diǎn)采用電源端的工頻變頻互鎖的結(jié)構(gòu)。
　　在電機(jī)的輸入電源端直接工頻和變頻聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
　　采用大慣量巧，控制算法，實(shí)現(xiàn)壓力無靜差控制。
　　空壓機(jī)系統(tǒng)輸出的壓縮空氣首先進(jìn)入儲氣罐，儲氣罐可以儲存氣壓的能量，使得壓力變化平穩(wěn)，3但儲氣罐的存在將導(dǎo)致系統(tǒng)反饋的慣量大大增加，使得該系統(tǒng)成為了大慣量控制系統(tǒng)。大慣量控制系統(tǒng)使用普通的0控制將很可能導(dǎo)致系統(tǒng)超調(diào)嚴(yán)重(serious)振蕩幅度大系統(tǒng)不穩(wěn)定等系列弊病。因此在該方案里采用了專門的大慣量，控制系統(tǒng)，大幅度降低（reduce)了系統(tǒng)超調(diào)的產(chǎn)生，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性(The stability of)。
　　采用智能控制（control)，可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)段壓力控制。
　　系統(tǒng)可以根據(jù)客戶(kè hù)的要求實(shí)現(xiàn)智能化控制即分時(shí)段控制13系統(tǒng)的壓力設(shè)定不再是個(gè)單純的設(shè)定值，而是條根據(jù)廠天用氣量而設(shè)定的壓力曲線（Curve），旦壓力曲線確定下來后，系統(tǒng)將根據(jù)內(nèi)部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，按照預(yù)先設(shè)定的壓力曲線自動(dòng)運(yùn)行。
　　系統(tǒng)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(shè)定，每段都可以設(shè)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(yùn)行；相反在時(shí)域性的用氣高峰期，可以在較高的壓力下運(yùn)行，最大可能地進(jìn)行節(jié)能。
　　完善的安全保護(hù)功能。
　　零用氣量自動(dòng)停機(jī)功能。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。
　　系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的要求實(shí)現(xiàn)零用氣量自動(dòng)(automatic)停機(jī)功能。即空壓機(jī)出口閥門是自動(dòng)逆止閥，當(dāng)用氣量相當(dāng)小而儲氣管內(nèi)壓力非常大時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)機(jī)，當(dāng)用氣量比較大的時(shí)候再恢復(fù)開機(jī)。這樣在節(jié)假及雙休曰等非正常工作(gōng zuò)日或是深夜時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)最大節(jié)能(Energy saving)空壓機(jī)在使用變頻改造后，因?yàn)橄到y(tǒng)的沖擊將為，因此可以頻繁起動(dòng)空壓機(jī)。
　　上位機(jī)界面形化界面，設(shè)定更簡單，監(jiān)控更加直觀。
　　報(bào)警信號采用全中文顯，方便直觀。可以在第時(shí)間內(nèi)判斷故障的所在，進(jìn)行故障排除。另外在報(bào)警控制（control)的同時(shí)，還配備定的聲光報(bào)警（類型：警報(bào)器）信號，以及在上位機(jī)界面上配備故障排除的幫助界面，加快了系統(tǒng)故障的響應(yīng)速度。
　　在上位機(jī)界面中，集成了類似于無紙記錄儀行采集和記錄，在人機(jī)界面內(nèi)部自動(dòng)形成歷史曲線，并可以對該曲線實(shí)時(shí)地進(jìn)行瀏覽3關(guān)鍵參數(shù)(parameter)在上位機(jī)界面中直接設(shè)定。
　　若采用分時(shí)段壓力控制，系統(tǒng)將以形的方式顯曲線，可以在曲線上直接進(jìn)行設(shè)定。關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)參數(shù)可以用3級密碼進(jìn)行修改權(quán)限的劃分，保證參數(shù)設(shè)定的安全。
　　4效果分析4.1節(jié)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(diào)節(jié)供氣量方式，以避免由此導(dǎo)致的電能浪費(fèi)。而以變頻器調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速(Rotating speed)來調(diào)整氣體流量，使電機(jī)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(jī)高效率工作，達(dá)到明顯的節(jié)電效果13例如當(dāng)用氣量是額定供氣量的50時(shí)，節(jié)電率可達(dá)40以上。其節(jié)省的能量可以分為2個(gè)部分電機(jī)的空載損耗，即電機(jī)空載時(shí)的電流損耗，包括次損耗此損耗機(jī)械損耗等，因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)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(jié)省，該部分能量的節(jié)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(diào)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(wěn)定了系統(tǒng)的供氣壓力，降低了空壓機(jī)的負(fù)載（load）輸出功率，由于電機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)較高，降低了無功損耗，節(jié)約(jié yuē)了大量電能。
　　雖然原系統(tǒng)中的空壓機(jī)本來自身具有壓力調(diào)節(jié)功能容調(diào)控制，當(dāng)壓力較大時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)上進(jìn)氣閥門，往往可以達(dá)到定的節(jié)能目的，但是并不徹底。
　　機(jī)械摩擦電機(jī)空載損耗仍然存在，高壓高速氣體在流過截留閥時(shí)會帶來非常大的能量損耗，采用變頻控制取消閥門控制，可以節(jié)省消耗在該部分上的能量。
　　4.2減少設(shè)備磨損采用變頻系統(tǒng)的第個(gè)重要原因就是減少設(shè)備損耗，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，同時(shí)延長設(shè)備的使用的時(shí)長。
　　原空壓機(jī)可以根據(jù)壓力自動(dòng)調(diào)整進(jìn)氣和放氣閥門的開度，因此在裕量選擇較大時(shí)，可能會導(dǎo)致閥門動(dòng)作頻繁，這往往造成了系統(tǒng)的運(yùn)行損耗加大，甚至在氣壓過大時(shí)會導(dǎo)致空壓機(jī)自動(dòng)停機(jī)。沒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(jī)組故障均出現(xiàn)在起動(dòng)和停止的過程中13而增加變頻控制系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，可以根據(jù)負(fù)載需求的功率大小自動(dòng)調(diào)整空壓機(jī)的輸出，空壓機(jī)的閥門動(dòng)作明顯減少，也沒有頻繁停機(jī)的現(xiàn)象，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定了很多13吳忠智，吳加林。變頻器應(yīng)用手冊厘。北京機(jī)械工業(yè)出版社，2002張選正，張金遠(yuǎn)。變頻器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)踐叫北京中國電力出版社，2009上接第45頁著功率因數(shù)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流量(單位:立方米每秒)計(jì)，無現(xiàn)場和中控能通過質(zhì)量流量計(jì)法實(shí)現(xiàn)排量的準(zhǔn)確控制的顯，準(zhǔn)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(jié)流嚴(yán)重(serious)，頻繁內(nèi)漏，影響泵的日常維修與維護(hù)泵出口壓力僅為1.3河，以下，解決泵出口閥頻繁內(nèi)漏損壞運(yùn)行數(shù)25以3小約20他，需雙泵進(jìn)油外輸需求(demand)，實(shí)現(xiàn)了外輸泵用7行原油外輸，無備用泵，存?zhèn)洌踩[患得以消除，也不需在較大安全隱患要再通過改造新增臺泵或再另儲備臺泵電機(jī)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(jié)能效能耗高果顯著泵體結(jié)鹽現(xiàn)象電機(jī)面溫度為80左右，因溫度高，泵體易結(jié)鹽需頻繁定期用清水清洗，工作童大，且極易損壞泵電機(jī)面溫度為651左右，溫度大幅下降，未發(fā)生結(jié)鹽現(xiàn)象，至今泵未發(fā)生任何故障（fault）經(jīng)測算，改造完成后，能節(jié)電約39萬度年，節(jié)約泵大修費(fèi)用(expense)10萬元年，節(jié)約閥門更換費(fèi)用5萬元年。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應(yīng)選用適宜的進(jìn)排氣消聲器。空壓機(jī)進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個(gè)、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)。空壓機(jī)的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機(jī)排氣口使用小孔消聲器節(jié)約改造新增備用泵或另儲備臺備用泵的費(fèi)用至少30萬元不計(jì)該泵的后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)。
　　6結(jié)語通過凝析油外輸栗低頻外輸?shù)母脑煸囼?yàn)，主要有以下體會所有的變頻器在定條件下，都可以根據(jù)工況需要調(diào)整電機(jī)頻率(frequency)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足工藝生產(chǎn)需求，并實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。
　　對于泵類設(shè)備含離心栗或容積泵，可以通過變頻器實(shí)現(xiàn)降低揚(yáng)程調(diào)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(jī)帶的變頻器，可以通過調(diào)整變頻器的頻率調(diào)整空冷器的運(yùn)行負(fù)荷，以代替調(diào)整空冷器出口擋板來調(diào)整空冷器運(yùn)行工藝參數(shù)的目的，既操作方面簡單，又能節(jié)能。