空压机节能

1、引言
空压机 工业生产中有着广泛 应用。空压机 种类有很多，有活塞式空压机、螺杆式空压机、离心式空压机，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。该供气控制方式 原理简单、操作简便，但存 能耗高，进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。 社会 发展和进步，高效低耗 技术已愈来愈受到人们 关注。 空压机供气领域能否应用变频调速技术，节省电能同时改善空压机性能，提高供气品质就成为我们关心 一个话题。
2、空压机工作原理
目前空压机上都采用两点式控制（上、下限控制）或启停式控制（小型空气压缩机），也就是当压缩气体气缸内压力达到设定值上限时，空压机 本身气压或油压关闭进气阀，小型空气压缩机则停机。当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀，小型空压机则又启动。传统 控制方式容易对电网造成冲击，对空压机本身也有一定 损害，当用气量频繁波动时，尤其明显。
正常工作情况下，空气被压缩到储气罐。空压机各点 检测（包括压缩空气温度、压力，镙杆温度、冷却水压力、温度和油压、油温等等）和整体控制由主控制单板机控制。当空压机出口压力达到设定值上限时， 油压分路阀关闭进气口，同时打开内循环管路，作自循环运行。此时用气单位继续用气。当压力下降到设定值下限时，油压分路阀关闭循环管路，打开空气进口，空气又由过滤器经压缩到储气罐中。 静态，原起动方式（Y-△），及加载、卸载时对电网供配电设备及镙杆都会造成极大 冲击。尤其是能源 严重浪费。主电机转速下降，轴功率将下降很多。节能潜力相当大。)
3、加、卸载供气控制方式存 问题
3.1耗能分析
我们知道，加、载控制方式使 压缩气体 压力 Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作 最低压力。一般情况下， Pmin、Pmax之间关系可以用下式来表示：CPmax=（1+δ）Pmin 是一个百分数，其数值大致 10%～25%之间。
而若采用变频调速技术可连续调节供气量 话，则可将管网压力始终维持 能满足供气压力上，即Pmin附近。
由此可知， 加、卸载供气控制方式下 空压机较之变频系统控制下 空压机，所浪费 能量主要 2个部分：
（1）压缩空气压力超过Pmin所消耗 能量
压力达到Pmin后，原控制方式决定其压力会继续上升（直到Pmax）。这一过程同样是一个耗能过程。
（2）卸载时调节方法不合理所消耗 能量
通常情况下，当压力达到Pmax时，空压机 如下方法来降压卸载：关闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分离罐中多余 压缩空气 放空阀放空。这种调节方法要造成很大 能量浪费。
3.2其它不足之处
（1）靠机械方式调节进气阀，使供气量无法连续调节，当用气量不断变化时，供气压力不可避免 产生较大幅度 波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀，会加速进气阀 磨损，增加维修量和维修成本。
（2）频繁采用打开和关闭放气阀，放气阀 耐用性 不到保障。
4、 恒压供气控制方案 设计
针对原有供气控制方式存 诸多问题， 上述分析，应用变频调速技术进行恒压供气。 压力变送器采集实际压力P送给PID智能调速器，与压力设定值P0作比较，并 差值 大小按既定 PID控制模式进行运算，产生控制信号送变频调速器VVVF， 变频器控制电机 工作频率与转速， 使实际压力P始终接近设定压力P0。同时，该方案可增加工频与变频切换功能，并保留原有 控制和保护系统，另外，采用该方案后，空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给空压机带来 机械冲击。具体 控制系统流程图如图1所示
变频与工频电源 切换电路如图2所示；空压机电控原理图、变频调速控制系统接线图另行提供。
图1 恒压供气控制系统流程图
图2 变频和工频电源 切换电路i"
5、 系统元器件 选配及系统 安装
5.1元器件 选型
（1）变频器
兖矿集团水泥厂有两台空压机，功率分别为85KW、130KW。 空压机是一种大转动惯量负载， 选出用加大一级变频器， 我们选用90KW和132KW变频器两台。
（2）PID智能控制器
（3）压力变送器
5.2系统 安装
控制柜安装 空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间 主配线不要超过30m。控制回路 配线采用屏蔽双绞线，双绞线 节距 15 m以下。另外控制柜上装有换气装置，变频器接 端子按规定不与动力接 混用，以上措施增强了系统 稳定性、可靠性。
6、 改造效果
（1）整套改造装置并不改变空压机原有控制原理，也就是说原空压机系统保护装置依然有效。 工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁， 大大 提高了系统 安全、可靠性。
（2）空压机改造工程安装完毕后，一次试车成功，运行稳定，空压机振动和噪声大减低。
（3）除缓冲缸压力 部分频率时增大0.2公斤外，油压、油温及各点 检测数据均 安全数值内被优化。
（4）变频改造后，起动为软起动，运行时无卸载和加载冲击电流现象，空压机本身 机械性冲击大大减小。
（5） 保证管网供气 情况下，电流大大降低，基本不出现满载现象，一般 40Hz左右，和以前相比，节电率 30%以上，约10个月可以收回投资。
（6）空压机、供配电设备及机械设备因供气稳定，维修量大大减小，综合效益明显。
（7）改造后空压机 运行安全、可靠，同时达到了用气 工艺要求。