空壓機變頻節(jié)能改造的運用與研究

　　能減排的重點具有很重要的經(jīng)濟效益(Economic performance)和社會效益。
　　1普通空壓機系統(tǒng)存在的問普通空壓機系統(tǒng)存在的問起動電流沖擊非常大，不能頻繁起動；主馬達時?？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噪音很大；主電機工頻起動設(shè)備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護工作時對機械量大。
　　2變頻空壓機系統(tǒng)控制方案根據(jù)普通空壓機運行工況存在的問并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，變頻后空壓機系統(tǒng)能滿足以下要求電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)，壓力波動范圍控制在±0.02.
　　在工頻運行方式下，利用空壓機(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。這將影響最終用戶的使用，3而使用變頻空壓機來改變運行速度，因為空壓機自動化在節(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。昆山空壓機維修工作時，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進口導葉自動調(diào)節(jié)后進入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進入中間冷卻器進行冷卻(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。
　　變頻空壓機控制系統(tǒng)(system)，同時具有開環(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(automatic)根據(jù)儲壓罐內(nèi)壓縮空氣的壓力控制空壓機的運行轉(zhuǎn)速，從而控制空壓機的供氣量。當系統(tǒng)故障，或者壓力傳感器故障時，可以切換到開環(huán)運行，直接給定空壓機的運行速度，從而可以手動控制空壓機臺變頻空壓機能控制多臺空壓機組，可用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。
　　系統(tǒng)僅需配置臺變頻空壓機，可以套變頻系統(tǒng)多臺空壓機使用。昆山空壓機保養(yǎng)在空壓機的進、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，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風空壓機站，高大空曠的廠房混響很重。這樣當其中臺空壓機需要進行維修，或者是更換時，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(jié)能效果(xiàoguǒ)，盡可能地避開容調(diào)控制。
　　因為容調(diào)控制是非常耗能的，因此采用變頻運行能節(jié)省電能。當空壓機變頻運行時，通過電磁閥防止空壓機進入容調(diào)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(diào)設(shè)置壓力提高，避免(avoid)容調(diào)運行。
　　可靠的切換。
　　變頻系統(tǒng)同時控制（control)多臺空壓機的變頻和工頻運行，因此必須根據(jù)壓力外界壓縮空氣的使用量，自動(automatic)起動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(tǒng)設(shè)置(Settings)3個回差控制，保證切換的可靠，防止反復(fù)切換的故障發(fā)生。
　　3空壓機變頻控制3.1變頻控制系統(tǒng)空氣壓縮機(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控制單元上位機軟件控制單元等組成?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)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，延長壓縮機系統(tǒng)的使用(use)壽命，并大幅度地節(jié)約(jié yuē)電能。其特點是系統(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。采用列和上位機，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)運行的選擇以及系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動判斷其容調(diào)是否切入運行。昆山空壓機保養(yǎng)在空壓機的進、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，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風空壓機站，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，以及機組的輸出壓力，通過運算自動輸入模擬量控制變頻器機的供氣量的大小。
　　設(shè)計的系統(tǒng)(system)原理框1.
　　3.2空壓機組之間的控制系統(tǒng)(system)不只是控制變頻運行空壓機的轉(zhuǎn)速，還會根據(jù)外界氣壓的大小以及用氣量的大小聯(lián)動控制工頻備用的空壓機自動運行。當外界的用氣量增加，系統(tǒng)會自動升高頻（Induction Heating）率，當頻率達到最大，壓力仍然不能滿足時，系統(tǒng)將自動延時起動另臺工頻空壓機，同時仍然恒壓運行。當外界的用氣量下降，系統(tǒng)會自動降低頻率，當頻率達到最小時，壓力仍然過高，系統(tǒng)將延時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)特點采用電源端的工頻變頻互鎖的結(jié)構(gòu)。
　　在電機的輸入電源端直接工頻和變頻聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)的安全運行。
　　采用大慣量巧，控制算法，實現(xiàn)壓力無靜差控制。
　　空壓機系統(tǒng)輸出的壓縮空氣首先進入儲氣罐，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控制將很可能導致系統(tǒng)超調(diào)嚴重(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，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性(The stability of)。
　　采用智能控制（control)，可以實現(xiàn)分時段壓力控制。
　　系統(tǒng)可以根據(jù)客戶(kè hù)的要求實現(xiàn)智能化控制即分時段控制13系統(tǒng)的壓力設(shè)定不再是個單純的設(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)部的實時時鐘，按照預(yù)先設(shè)定的壓力曲線自動運行。
　　系統(tǒng)可以將天24h自動分為多段最多為5段，每段的起始時間和終止時間可以人為進行設(shè)定，每段都可以設(shè)定個壓力(pressure)值。這樣在時域性的用氣低峰期，可以在較低的壓力下運行；相反在時域性的用氣高峰期，可以在較高的壓力下運行，最大可能地進行節(jié)能。
　　完善的安全保護功能。
　　零用氣量自動停機功能。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。
　　系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的要求實現(xiàn)零用氣量自動(automatic)停機功能。即空壓機出口閥門是自動逆止閥，當用氣量相當小而儲氣管內(nèi)壓力非常大時，可以自動關(guān)機，當用氣量比較大的時候再恢復(fù)開機。這樣在節(jié)假及雙休曰等非正常工作(gōng zuò)日或是深夜時，系統(tǒng)將自動停機，從而實現(xiàn)最大節(jié)能(Energy saving)空壓機在使用變頻改造后，因為系統(tǒng)的沖擊將為，因此可以頻繁起動空壓機。
　　上位機界面形化界面，設(shè)定更簡單，監(jiān)控更加直觀。
　　報警信號采用全中文顯，方便直觀?？梢栽诘跁r間內(nèi)判斷故障的所在，進行故障排除。另外在報警控制（control)的同時，還配備定的聲光報警（類型：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(tǒng)故障的響應(yīng)速度。
　　在上位機界面中，集成了類似于無紙記錄儀行采集和記錄，在人機界面內(nèi)部自動形成歷史曲線，并可以對該曲線實時地進行瀏覽3關(guān)鍵參數(shù)(parameter)在上位機界面中直接設(shè)定。
　　若采用分時段壓力控制，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，以避免由此導致的電能浪費。而以變頻器調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速(Rotating speed)來調(diào)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(jié)電效果13例如當用氣量是額定供氣量的50時，節(jié)電率可達40以上。其節(jié)省的能量可以分為2個部分電機的空載損耗，即電機空載時的電流損耗，包括次損耗此損耗機械損耗等，因為電機轉(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大壓力波動頻繁等毛病，進步穩(wěn)定了系統(tǒng)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(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)中的空壓機本來自身具有壓力調(diào)節(jié)功能容調(diào)控制，當壓力較大時系統(tǒng)可以自動關(guān)上進氣閥門，往往可以達到定的節(jié)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截留閥時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)的第個重要原因就是減少設(shè)備損耗，設(shè)備運行平穩(wěn)，同時延長設(shè)備的使用的時長。
　　原空壓機可以根據(jù)壓力自動調(diào)整進氣和放氣閥門的開度，因此在裕量選擇較大時，可能會導致閥門動作頻繁，這往往造成了系統(tǒng)的運行損耗加大，甚至在氣壓過大時會導致空壓機自動停機。沒有增加變頻器以前采用的工頻起動方式，停止和起動的沖擊非常大，大部分機組故障均出現(xiàn)在起動和停止的過程中13而增加變頻控制系統(tǒng)后，實現(xiàn)無級調(diào)速，可以根據(jù)負載需求的功率大小自動調(diào)整空壓機的輸出，空壓機的閥門動作明顯減少，也沒有頻繁停機的現(xiàn)象，系統(tǒng)的運行穩(wěn)定了很多13吳忠智，吳加林。變頻器應(yīng)用手冊厘。北京機械工業(yè)出版社，2002張選正，張金遠。變頻器應(yīng)用技術(shù)與實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，無現(xiàn)場和中控能通過質(zhì)量流量計法實現(xiàn)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(jié)流嚴重(serious)，頻繁內(nèi)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(nèi)漏損壞運行數(shù)25以3小約20他，需雙泵進油外輸需求(demand)，實現(xiàn)了外輸泵用7行原油外輸，無備用泵，存?zhèn)?，安全隱患得以消除，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)約泵大修費用(expense)10萬元年，節(jié)約閥門更換費用5萬元年。昆山空壓機保養(yǎng)主要噪聲源是進、排氣口，應(yīng)選用適宜的進排氣消聲器。空壓機進氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)?？諌簷C的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機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用至少30萬元不計該泵的后期維護保養(yǎng)費。
　　6結(jié)語通過凝析油外輸栗低頻外輸?shù)母脑煸囼?，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)整電機頻率(frequency)和電機轉(zhuǎn)速，滿足工藝生產(chǎn)需求，并實現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。
　　對于泵類設(shè)備含離心栗或容積泵，可以通過變頻器實現(xiàn)降低揚程調(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)整空冷器的運行負荷，以代替調(diào)整空冷器出口擋板來調(diào)整空冷器運行工藝參數(shù)的目的，既操作方面簡單，又能節(jié)能。