在空壓機中的應用

一、空壓機工作大原理工況簡述

工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉子（或稱螺桿）在氣缸內轉動。使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的空積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送出側，實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣品和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉子的槽，陰轉子的槽也陽轉子齒被主電機驅動而旋轉。 原空壓機的主電機功率為45KW，共三臺。運行方式為星一角減壓起動于后全壓運行體。具體操作程序為：按下啟動按鈕，控制系統接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于關閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓2秒后空壓機開始加載運行，系統壓力開始上升。若一臺氣壓不夠啟動第二臺，再不夠啟動第三臺。如果系統壓力上升到壓力開關上限值，即起跳壓力，控制器使氣閥關閉，油氣分離放氣，壓縮機空載運行，直到系統壓力跌到壓力開關下限值后，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關閉壓關閉，壓縮機滿載運行。

二、原系統工況存在的問題

1.主電機雖然星一角減壓起動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全。

2.主電機時常空載運行，屬非經濟運行，電能浪費嚴重。

3.主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大。

4.主電機工頻起動設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作時對機械量大。

三、變頻改造方案

1、改造方案原理 由變頻器，壓力變送器、電機、螺旋轉子組成壓力閉環控制系統自動調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定范圍內，進行恒壓控制。反饋壓力與設定壓力進行比較運算，實時控制變頻器的輸出步，從而調節電機轉速，使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定壓力上

2、變頻改造方案設計原則 根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求，空壓機變頻改造后系統有如下功能：

（1.）電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口穩定，壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa；

（2.）系統應具有變頻和工頻兩套控制回路；

（3.）系統具有開環和閉環兩套控制回路；

（4.）一臺變頻器能控制三臺空壓機組；

（5.）根據空壓機的工況要求，系統應保障電動機具有恒轉矩運行特性一；

（6.）為了防止非正弦波干擾空壓機控制器，變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施；

（7.）在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍；

（8.）考慮到系統以后擴展問題，變頻器選55KW以滿足將來工況擴展的要求；

3、系統調試

調試工作分成兩部分：

第一、先根據工藝要求、電機參數、負載特性預調變頻器參數。

第二、系統聯動調試。 在完成變頻器設定參數調數及空載運行后，進行系統聯動調試 。

調試的主要步驟：

（1.）將變頻器接入系統。

（2.）進行工頻旁路的運行。

（3.）進行變頻回路的運行，其中包括開環與閉環控制兩部分調試：

開環：些時主要觀察變頻器頻率上升的情況，設備的運持聲音是否正常，空壓機的壓力上升是否穩定，壓力變器顯示是否正常，設備停機是否正常等。如一切正常，則可進行閉環的調試。

閉環：主要依據變頻器頻率上升與下降的速度和空壓機壓力的升降相匹配，不要產生壓力振蕩，還要注意觀察機械共振點，將共振點附近的頻率跳過去。

四、空壓機變頻改造的效益

1.節約能源 變頻器控制壓縮機與傳統制的壓縮機比較，能源節約是最有實際意義的，根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運持狀。

2.運行成本的降低 傳統壓縮機的運行成本由三項組成：初始采購成本，維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機成本的70%。通過能源成本降低30%以上，再加上變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。

3.提高壓力控制精度 變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變頻控制機電速度的精度提高，所以它可以使管網的系統壓力變化保持在要求范圍內，有效地提高了工況的質量。

4.延長壓縮機的使用壽命 變頻器從OHZ起動壓縮機，它的起動加速時間可以調整，從而減少超導勸時對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。

5.低了空壓機的噪音 根據壓縮機的工況要求，變頻調整改造后，電機運轉速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機運行時的噪音，據以往現場經驗測定表明，噪音與原系統比較下降約3至7分貝。

五、投資回收期

1.空壓機節省電費 45KW的風機以運行頻率40Hz為例，其工作轉速的80%，電機消耗的軸功率為Pz=0.83Pn=0.512Pn每年按12月計，每月按30天計，每天按24小時計，考慮各種損耗后以節電30%計算： W=45×12×30×24×30%=116640千瓦時 以每千瓦時0.5元電價計算，每年可省電費116640×0.5=58320元 。

2.節約維修費用若干；

3.投資回報周期=12（月）*41500/58320=12÷152%=8.5（月） 變頻器的使用壽命可達10年以上，僅算電機節電部分，8個月左右可收回全部投資，一次投入，長期受益。變頻調速技術是一項新的技術，在電機拖動方面有非常好的節能效果，采用變頻調速技術，可以大力推動企業的技術進步，全方位地提高企業的綜合效益。