摘要：目前各企業(yè)為了降低能耗，對(duì)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，其中空壓機(jī)的變頻改造是一種比較成熟的措施，我們廠在這方面也進(jìn)行了嘗試，并取得了成功。 關(guān)鍵詞：空壓機(jī) 變頻器 1 改造前的設(shè)備狀況 1.1設(shè)備工作原理 我廠有2臺(tái)02時(shí)/而n螺桿空壓機(jī)和2臺(tái)10時(shí)/面n螺桿空壓機(jī)，其工作原理是由一對(duì)相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸人側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C(jī)的進(jìn)氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽也陽轉(zhuǎn)子齒被主電機(jī)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。 1.2 設(shè)備的控制方式 我們的20n13/而n螺桿空壓機(jī)的主電機(jī)額定功率為132kw，101113/而n螺桿空壓機(jī)的主電機(jī)額定功率為75kw，運(yùn)行方式均為星一角減壓起動(dòng)方式。具體操作過程為:按下啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)器線圈并打開斷油閥，空壓機(jī)在空載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥（即加載閥）處于關(guān)閉位置。當(dāng)系統(tǒng)的油溫未達(dá)到要求溫度時(shí)（我們?cè)O(shè)備的油溫設(shè)定為50℃），一部分潤滑油未經(jīng)過油冷卻器直接進(jìn)人壓縮機(jī)，來快速提高油溫，當(dāng)達(dá)到規(guī)定油溫時(shí)，加載閥打開設(shè)備開始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值（即起跳壓力），控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關(guān)下限值后（即回跳壓力），控制器使進(jìn)氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)再加載運(yùn)行。 1.3 原系統(tǒng)工況存在的問題 1）主電機(jī)雖然采用星一角減壓起動(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; 2）空壓機(jī)時(shí)?？蛰d運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重; 3）空壓機(jī)工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大; 4）空 壓 機(jī) 工頻起動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊較大，各部件如電磁閥的動(dòng)作頻率高，所以設(shè)備維護(hù)費(fèi)用相對(duì)高。 2 變頻改造可行性分析 2.1 能源節(jié)約 由于我廠用氣負(fù)荷波動(dòng)較大，所以對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造的潛力就很大。變頻控制的空壓機(jī)與工頻控制的空壓機(jī)相比，變頻控制系統(tǒng)所節(jié)約的能源是非?？捎^的，對(duì)于不同用氣設(shè)備的不同需求，變頻控制系統(tǒng)可以比較準(zhǔn)確地根據(jù)用氣系統(tǒng)的需求來控制空壓機(jī)的輸出，達(dá)到節(jié)約能源的目的。首先是因?yàn)樽冾l器的軟啟動(dòng)功能，使空壓機(jī)的啟動(dòng)電流小而節(jié)能;其次是空壓機(jī)加載時(shí)的，因供氣量的變化而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速所得到的節(jié)能;最后是當(dāng)用氣量極小時(shí)，導(dǎo)致空壓機(jī)卸載運(yùn)行，變頻控制系統(tǒng)的空壓機(jī)在空載狀態(tài)時(shí)電機(jī)能耗也大大降低（20時(shí)/而n空壓機(jī)低于30kw）。 經(jīng)查變頻曲線表（由空壓機(jī)廠家提供變頻器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表）得知，使用變頻器控制時(shí)，空壓機(jī)加栽時(shí)的平均功率約為80kw。根據(jù)我們2的1年的實(shí)際數(shù)據(jù)，年運(yùn)行時(shí)間為sllX）多小時(shí)，加載比例為45%，工頻加載時(shí)的平均功率為113kw，與工頻相比，變頻控制加載時(shí)年節(jié)電量為118800度，加載節(jié)電金額為77220元（每度電以0.65元計(jì)），空載時(shí)的年節(jié)電量為88000度（工頻空載時(shí)功率約為50kw，變頻空載時(shí)功率約為30kw），空載時(shí)年節(jié)電金額為57200元，年節(jié)約資金共計(jì)134420元。20m[sup]3[/sup]/min螺桿空壓機(jī)變頻改造的費(fèi)用約為15萬左右，因此從理論上此改造是可行的。 2.2 降低了維護(hù)成本 由于采用了變頻控制系統(tǒng)，空壓機(jī)的軟啟動(dòng)減少了對(duì)部分電氣部件和機(jī)械部件的沖擊，而正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速絕大部分時(shí)間低于額定轉(zhuǎn)速，各類相關(guān)電磁閥和氣動(dòng)元件也降低了其工作頻率，延長了零部件的使用壽命。從而減少了空壓機(jī)的維護(hù)費(fèi)用。 2.3 精確的壓力控制 變頻控制系統(tǒng)可以根據(jù)管網(wǎng)空氣系統(tǒng)的實(shí)際需求，精確地控制空壓機(jī)的輸出氣量。變頻控制系統(tǒng)是通過調(diào)整主電機(jī)的轉(zhuǎn)速來保持管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，變頻控制系統(tǒng)完善的保護(hù)措施使壓縮空氣更加可靠。 2.4 降低噪聲 當(dāng)排氣量減少時(shí)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度減慢，空壓機(jī)發(fā)出的噪聲比全速運(yùn)行時(shí)的噪聲大大減少，改善了操作工的工作環(huán)境，有利于環(huán)保。 3 改造方案及設(shè)備運(yùn)行 3.1變頻改造要求 根據(jù)原設(shè)備工況存在的問題，空壓機(jī)經(jīng)變頻改造后應(yīng)滿足以下要求: 1）電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲(chǔ)氣罐出口壓力相對(duì)穩(wěn)定，上下波動(dòng)0.IMpa; 2）為了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制; 3）變頻控制系統(tǒng)應(yīng)采取閉環(huán)控制方式; 4）為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一臺(tái)02襯/而n螺桿空壓機(jī)運(yùn)行在變頻方式，但兩臺(tái)空壓機(jī)可以相互進(jìn)行變頻切換; 5）根據(jù)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，應(yīng)選用恒轉(zhuǎn)矩變頻器; 6）在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備的正常潤滑。 3.2 改造方案 根據(jù)以上的改造要求，我們采用一套變頻控制系統(tǒng)（ABBASC以X）型通用變頻器），通過切換裝置轉(zhuǎn)換控制2臺(tái)20砰/而n螺桿空壓機(jī)（一臺(tái)變頻運(yùn)行，另一臺(tái)可工頻運(yùn)行）?？刂苹芈啡圆捎稍諌簷C(jī)系統(tǒng)中的西門子57-2田型PLC控制，并在壓縮空氣總管路上安裝一只壓力變送器，輸出4一20fnA信號(hào)反饋至變頻器，與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)PID運(yùn)算輸出控制信號(hào)給變頻器的驅(qū)動(dòng)回路，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及空壓機(jī)的加卸載，維持設(shè)定壓力的平衡，以達(dá)到恒壓供氣的目的見（圖1）。 [align=center] 圖 1[/align] 經(jīng)過幾個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行和參數(shù)的多次修改，最終達(dá)到了滿意的控制效果。 3.3 運(yùn)行效果分析 我們連續(xù)對(duì)6個(gè)月的耗電數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比較，節(jié)電率達(dá)28%以上，年節(jié)約電費(fèi)20萬元以上，在不到一年的時(shí)間內(nèi)即可收回投資。 3.4 問題及處理 空壓機(jī)進(jìn)行了變頻改造，運(yùn)行兩年多也出現(xiàn)了其它的負(fù)面問題: 3.4.1 電機(jī)的冷卻風(fēng)翼經(jīng)常斷裂 經(jīng)過多次查找原因得知，由于我們的空壓機(jī)的電機(jī)功率為132kw，電機(jī)的冷卻風(fēng)翼采用金屬材質(zhì)，空壓機(jī)經(jīng)變頻改造后轉(zhuǎn)速經(jīng)常變化，雖然將變頻器的加減速時(shí)間在允許的范圍內(nèi)進(jìn)行了延長，但仍經(jīng)常發(fā)生風(fēng)翼折斷的故障。最后決定采用獨(dú)立冷卻的方式，安裝一臺(tái)獨(dú)立的風(fēng)扇對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻，此問題得到了根本解決。 3.4.2 空壓機(jī)油路系統(tǒng)過早出現(xiàn)積炭 空壓機(jī)主要是通過其換熱器將壓縮空氣降溫，由于我們的空壓機(jī)進(jìn)行了變頻改造，空壓機(jī)的平均轉(zhuǎn)速降低，使用一定時(shí)間以后，壓縮機(jī)的冷卻盤管及油分離器的內(nèi)壁上形成積炭，造成換熱器的換熱效果明顯下降?？諌簷C(jī)出現(xiàn)排氣溫度高報(bào)警，造成頻繁停機(jī)，影響正常生產(chǎn)。 我們選用空壓機(jī)廠家推薦的積炭清洗劑，清洗時(shí)將冷卻盤管拆下，加人積炭清洗劑浸泡2小時(shí)后（或通過專用泵循環(huán)50分鐘），用清水沖凈，再用壓縮空氣吹干，我們清洗后從冷卻盤管排除的積炭清洗劑變?yōu)楹诤稚?。油分離器打開頂蓋后發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁及底部均變?yōu)楹诤稚绕涞撞繃?yán)重，將積炭清洗劑倒人并反復(fù)用刷子刷洗，之后再用清水沖凈，用壓縮空氣吹干，并更換新的油分離器芯，加人新的潤滑油，開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后“排氣溫度高”的故障消除。