空氣壓縮機(jī)組是很多企業(yè)的必備設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)用氣狀況，需要控制空氣壓縮機(jī)的開、停（如定期檢修、故障緊急停止等），通過變頻器控制壓縮速度以適應(yīng)隨即變化的用風(fēng)情況達(dá)到節(jié)電目的。所有這些要求順序操作相應(yīng)開關(guān)、閥門和控制變頻器來完成。運(yùn)行中，要求經(jīng)常檢測(cè)機(jī)組狀況，在溫度、壓力、電機(jī)額定電流等超過允許值時(shí)應(yīng)緊急停車。壓力過大要求變頻器降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，必要時(shí)停止部分空壓機(jī)。所有這些采用人力監(jiān)視的缺陷是：24小時(shí)監(jiān)視人員容易疲勞，很不安全，且浪費(fèi)人力資源。因此采用工控機(jī)自動(dòng)智能監(jiān)測(cè)解決方案正在得到廣泛應(yīng)用。

不僅能夠節(jié)約大量的運(yùn)行費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還可以降低空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

節(jié)能改造應(yīng)用優(yōu)化分析

1、保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不能超過±0、2bar。

2、系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路。

3、根據(jù)空壓機(jī)的工控要求，系統(tǒng)應(yīng)保障電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。

4、為了防止非正弦波干擾空壓機(jī)控制器，變頻器輸出端應(yīng)有抑制電磁干擾的有效措施。

5、在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍。

6、考慮到系統(tǒng)以后擴(kuò)展問題，變頻器滿足將來工控?cái)U(kuò)展的要求。

7、在該變頻器上端加裝輸入電抗器，有效的抑制了變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾。

改造后的優(yōu)點(diǎn)

1

節(jié)能變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是有實(shí)際意義的。根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機(jī)工控是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況。節(jié)省電費(fèi)約20%以上，約半年即可回收投入的資金。

2

運(yùn)行成本降低。傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過能源成本降低44、3%，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。

3

提高壓力控制精度，變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在±0、2bar范圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。

4

延長壓縮機(jī)的使用壽命。變頻器從0Hz起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長。

5

降低了空壓機(jī)的噪音。根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定表明，噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。

6

此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到低程度。

一拖五實(shí)例

某礦區(qū)有三臺(tái)V-6/7電動(dòng)固定水冷式空氣壓縮機(jī)組，要求是遠(yuǎn)程操作自動(dòng)啟停，參數(shù)異常自動(dòng)停車，變頻節(jié)能運(yùn)行。由于礦區(qū)電壓不穩(wěn)，特別是空壓機(jī)的開停對(duì)電網(wǎng)的干擾很大，振動(dòng)強(qiáng)、灰塵多、環(huán)境惡劣，需要24小時(shí)不間斷工作，為確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，本系統(tǒng)控制核心采用集控，具體情況如下：

需要檢測(cè)的點(diǎn)

1

電量信號(hào)檢測(cè)裝置：檢測(cè)主電機(jī)電流1點(diǎn)，及總電源的3相電壓共3點(diǎn)。

2

壓力信號(hào)檢測(cè)裝置：檢測(cè)1級(jí)缸、2級(jí)缸及儲(chǔ)風(fēng)缸壓力3點(diǎn)。

3

溫度信號(hào)檢測(cè)裝置：檢測(cè)1級(jí)缸排氣溫度、2級(jí)缸進(jìn)氣溫度、2級(jí)缸排氣溫度、油溫、曲軸軸承溫度2點(diǎn)、電機(jī)軸承溫度2點(diǎn)以及冷卻水出口溫度共9點(diǎn)。

共計(jì)

（1+3+9）X3+3=42點(diǎn)

系統(tǒng)框圖

原系統(tǒng)存在的問題

1

原有空壓機(jī)為五臺(tái)，在生產(chǎn)任務(wù)多的情況下，開一組空壓機(jī)不能滿足使用要求，要開啟第三臺(tái)空壓機(jī)，但是在第三臺(tái)空壓機(jī)開啟的情況下，氣壓又比較富裕，只能將富裕的氣壓排放掉，造成能源的大大浪費(fèi)。而且原有空壓機(jī)為分立單臺(tái)機(jī)器，開停和排放氣操作都要有人工操作，一方面不方便，造成人力資源負(fù)擔(dān)，另一方面，由于人工切換操作極易造成氣壓不穩(wěn)定，影響使用和造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

2

空壓機(jī)工頻起動(dòng)時(shí)的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)量大。雖然使用了降壓?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來實(shí)現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大?？諌簷C(jī)在經(jīng)常卸載和加載時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力?？諌簷C(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。

改造方案設(shè)計(jì)目標(biāo)

1

變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不超過±0.02Mpa

2

系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳脫保護(hù)時(shí)，不影響生產(chǎn)

3

控制系統(tǒng)應(yīng)能夠壓力狀況自動(dòng)切換空壓機(jī)的工變頻運(yùn)行狀態(tài)和增減空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)

4

在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍。

改造的注意事項(xiàng)

1

空壓機(jī)是大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，這種啟動(dòng)特點(diǎn)就很容易引起集成控制方式的變頻器在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)跳過流保護(hù)的情況，需要選用具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻器，保證即能實(shí)現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

2

空壓機(jī)不允許長時(shí)間在低頻下運(yùn)行，當(dāng)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會(huì)加快磨損。

3

為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機(jī)運(yùn)行噪音和溫升，提高電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。

變頻調(diào)速改造方案

根據(jù)貴公司目前使用情況，目前共有五臺(tái)75KW空壓機(jī)，型號(hào)相同。本方案選用一臺(tái)變頻器輪換去驅(qū)動(dòng)五臺(tái)空壓機(jī)，這樣在自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)空壓站的恒壓自動(dòng)控制，該系統(tǒng)可以根據(jù)儲(chǔ)氣罐壓力的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速和空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)五臺(tái)空壓機(jī)互為熱備輪流使用。

自動(dòng)控制系統(tǒng)以輸出壓力作為控制對(duì)象，采用標(biāo)準(zhǔn)功能矢量變頻器和遠(yuǎn)傳壓力變送器SP，組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)，所需壓力值可由壓力設(shè)置調(diào)整控制器直接操作,現(xiàn)場(chǎng)壓力由變送器來檢測(cè),反饋到壓力設(shè)置調(diào)整控制器，壓力設(shè)置調(diào)整控制器通過PID進(jìn)行比較計(jì)算，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，并由控制器自動(dòng)控制系統(tǒng)來控制空壓機(jī)的工變頻切換和運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，達(dá)到空壓機(jī)恒壓供氣的要求。

改造后的益處

1

節(jié)約能源

變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是有實(shí)際意義的，根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。

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2

運(yùn)行成本降低

傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本和維護(hù)成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的主要部分。通過能源成本降低，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。

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3

提高壓力控制精度

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在穩(wěn)定的變化范圍，有效地提高了工況的質(zhì)量。

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4

延長壓縮機(jī)的使用壽命

變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在穩(wěn)定的變化范圍，有效地提高了工況的質(zhì)量。

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5

降低了空壓機(jī)的噪音

根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降低了空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音，保障了現(xiàn)場(chǎng)管理人員健康。