吳蘊憲

摘要 空壓機一般采用電動機直接驅(qū)動，同時存在啟動電流不穩(wěn)定，機械沖擊大等問題，通過增加變頻器，壓力變送器等控制組件，可以實現(xiàn)恒壓供氣，電動機變頻啟動，具有良好節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：空壓機；變頻；變送器；節(jié)能

空氣站是工業(yè)生產(chǎn)的必備設(shè)施，提供了最環(huán)保的動力源——壓縮空氣?？諌簷C是空氣站的核心設(shè)備， 一般采用電動機直接驅(qū)動。由于空壓機需要考慮在滿負(fù)荷運行的可能性，設(shè)計時一般是最大需求來進行設(shè)計電動機的容量，故設(shè)計容量一般偏大。在實際運行中，空載運行的時間所占的比例是非常高的。因此如果采用變頻調(diào)速，可以提高運行時的工作效率，節(jié)能的潛力很大。

1.空氣站工況分析

在我國工業(yè)生產(chǎn)中，空氣站使用較多的空壓機大多為螺桿式空氣壓縮機，螺桿式空氣壓縮機的工作過程主要為吸氣、傳輸、壓縮、排氣四個過程，通過螺桿的運動，壓縮螺桿與殼體的空間，使得空氣壓力升高，通過排氣口輸出至儲氣罐，再經(jīng)過冷干，油氣分離，傳輸至用氣設(shè)備供使用。

在運行中，空壓機通過設(shè)定加載壓力和卸載壓力進行運行狀態(tài)切換，根據(jù)用氣設(shè)備的具體工況，當(dāng)用氣量小于空壓機的排氣量時，傳輸空氣的管網(wǎng)壓力就會增加。當(dāng)管網(wǎng)壓力達到空壓機所設(shè)定的卸載壓力值時，空壓機就會進入卸載狀態(tài)，停止空氣輸出，但此時電機仍處于工頻運行，無空氣輸出，屬于非經(jīng)濟運行。

以圖1給出的空壓機數(shù)據(jù)為例，可以計算得出：空壓機運行時空載比例達到32.98% ，因此，降低空壓機的空載運行時間，將會大大提高空壓機的有效輸出。

當(dāng)用氣量增大，管網(wǎng)壓力就會降低，當(dāng)?shù)陀诳諌簷C設(shè)定的加載壓力時，空壓機就會從卸載狀態(tài)切換至加載狀態(tài)。在加載狀態(tài)下，工頻啟動的瞬時電流會較大，同時機械沖擊大，頻繁加載、卸載會對空壓機造成磨損，減少其使用壽命，同時輸出的壓縮空氣壓力也會隨之波動，造成氣源不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

2.恒壓變頻性能改進過程

2.1 設(shè)計方案

按圖2所示進行改進后，空壓站應(yīng)達到以下效果：

a空壓機通過變頻器驅(qū)動，保持恒壓供氣，減少氣壓波動

b空壓機卸載模式取消，減少空轉(zhuǎn)運行時間，降低能耗

c變頻器可以控制一臺或多臺空壓機，并且能實現(xiàn)工頻與變頻運行切換

d空氣站機械沖擊降低，噪音降低

2.2 實施方案

根據(jù)空壓站整體布局需要，可以引入空壓機電源作為變頻器供電電源，將變頻器與空壓機就近安裝。在儲氣罐處安裝壓力變送器，采集空氣壓力參數(shù)，把儲氣罐壓力作為控制對象，通過壓力變送器將儲氣罐內(nèi)的空氣壓力轉(zhuǎn)換為電流信號反饋回智能控制器，與系統(tǒng)設(shè)定值進行比較運算，通過PID調(diào)節(jié)模式對變頻器的輸出頻率進行控制，進而控制空壓機的電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變頻運行。原有的工頻運行模式可以保留，作為備用。工頻和變頻模式可以通過切換電路進行切換。

3.性能分析

3.1 輸出壓力穩(wěn)定

采用變頻控制系統(tǒng)后，可以實時監(jiān)測儲氣罐內(nèi)氣體的壓力，使空壓機輸出的壓縮空氣壓力與設(shè)定的氣壓相匹配，變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉(zhuǎn)速的改變而改變，讓供氣管路中的氣體的壓力保持相對穩(wěn)定，提高了設(shè)備的運行效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 運行成本降低

空壓機的運行成本由三項組成：設(shè)備采購成本、維護成本和能源成本。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，其中能源成本占空壓機運行行成本的80%以上，通過變頻改造后能源成本可以降低20%左右，再加上變頻起動后，啟動電流小，空壓機根據(jù)用氣量自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，電機運行頻率低，轉(zhuǎn)速慢，機械磨損小，延長了設(shè)備使用壽命，降低了維護工作量，后期維護成本也相應(yīng)降低，所以運行成本將大大降低。

3.3 系統(tǒng)噪音降低

電機運轉(zhuǎn)頻率低，機械轉(zhuǎn)動噪音因此變小，通過變頻調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方式，不用反復(fù)加載、卸載，頻繁加卸載，氣壓不穩(wěn)定的噪音也得以消除。

3.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性增強

改造后系統(tǒng)可以在原系統(tǒng)和變頻系統(tǒng)之間切換，增加了整套系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力。

4.結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的飛快發(fā)展，國家越來越關(guān)注高效低耗的技術(shù)，空壓機作為傳統(tǒng)耗電大戶，也越來越受到關(guān)注。伴隨變頻器技術(shù)的運用和普及，對傳統(tǒng)的空氣壓縮機進行恒壓變頻調(diào)速改造，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，節(jié)省電能的同時也能提高了產(chǎn)出壓縮空氣的質(zhì)量。

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