螺杆式空气压缩机的变频节能改造

螺杆式空气压缩机的变频节能改造前言随着全球环境的不断恶化，为了能为后人留下美好的生存空间，我们的碳排放也同其他环境污染问题一起被各国提起高度重视。碳排放的减少与减少使用化石燃料息息相关。2009年底我国火电装机容量占我国总装机容量的74.6%，在我国当前以化石燃料为发电主动力源的大背景下，减少化石燃料的使用是减少碳排放的有效途径，为此国家大力推行“节能减排”，这就为节能改造营造了有力的大环境。我国74%的电力应用在工业生产中，工业用电的减少是节能减排的重中之重。为此，我们对工业生产中的各个场合进行了节能改造的研究，其中包括应用广泛的空气压缩机。一．背景空气压缩机在很多行业都得到了广泛应用。其广泛应用在矿山、工业生产、能源、建筑等行业，空压机的系统容量设计一般会较实际需要大的多，空气压缩机在工频供电时通过自身的卸载适应管道压力，这样造成卸载时电机基本空转，压力管道内的压力高时电机的出力也增大很多，造成不必要的浪费，同时对设备的使用寿命也会造成不利影响。经变频改造后可以节省卸载时的部分电能，同时在加载时空压机的供气压力可以根据压力设定进行调节，实现基本稳压。二．改造的依据2.1空气压缩机的工作原理螺杆式空压机的工作原理图如图1所示，空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的最小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离之后，油气经过油冷却器冷却再经过油过滤器流回储油罐，空气经过气冷却器(空气冷却装置)进行冷却而进入储气罐。图1螺杆式空气压缩机的工作原理2.2空气压缩机的改造依据。空气压缩机的加载才会对管道供气，管道压力达到限值后为保护设备进行卸载而不停机，有的机型在超过15min未出现加载时采用节能性停机，在压力小于低限时重新开机加载供气。空气压缩机卸载时的耗能是无效的，为了保持不停机，只要低速运转即可。加载时空压机的高压加载的电流较低压时高，设备处于高负荷运转，对设备的使用寿命不利。变频改造是改变空压机电机的供电方式，不改变原系统的控制方式，因此，只需要较少的改动就可以基本实现最大效能的改造。三．改造的一般方法空压机的改造主要是电路改造，通过替代原工频供电方式，同时备用工频供电方式。3.1主电路空压机大多采用Y-D启动，大的空压机有的采用软启动。将变频输出直接接电机端，即空压机接触器下口，Y-D启动的注意端子的相序，软启动的注意保护软启动器。3.2控制电路主要的控制电路为工频和变频的互锁，必须保证工频和变频的可靠互锁，否则变频器会烧毁。互锁的方法可以通过将接触器动作的电路进行互锁，在通过中间继电器控制接触器的电路里也可以对中间继电器电路互锁。另外要采集空压机的加载和卸载的控制信号，即让加载和卸载的动作信号控制变频器的恒速运行。3.3变频器控制变频器控制中有一点很重要。我们改造时使用了第二加减速时间选择。因为空压机在开机时属空载启动，空载加速时可以以较快的加速时间t1达到恒速运行频率f2，之后等待空压机启动完成后进行加载。由于空压机之前处于卸载状态，空压机处于恒速频率f2，待加载时电机帯载并加速运行，电流较大，此时加速时间t2需设定的较长，以减小运行电流，否则容易报警。减速时间同样在第一减速时间t3短，第二减速时间t4时设定的较长些。四．改造的注意事项空压机改造也要注意保护设备，保证改造顺利进行，需要注意以下几个问题。4.1电机转向电机转向至关重要，因为电机反转造成冷却油泵反转，即在加载时没有冷却油对加压气体冷却，结果必然造成油缸的温度骤然上升，高温使空压机转子膨胀，使转子与缸体抱死。因此，改造完成后务必进行转向测试，转向正确后才能开机试运行。4.2干扰有些空压机的控制器对系统接地要求高，系统没有可靠接地的情况下必然造成变频运行时对检测信号的干扰，本人曾遇到过几次。控制线必须采用屏蔽线并可靠接地，最好能和输出电缆分开布线，变频柜的接地必须可靠，最好独立接地，空压机也要可靠接地，这样才能保证干扰得到有效抑制。4.3多机运行空压机群运行时可以采用轮换工作制，并对系统进行优化，采用先起先停的控制方式，在空压机供气量变化时对运行的空压机进行选择，利用系统优化进行节能。4.4传感器安装传感器安装在供气主管道上，有的供气系统在空压机的出气口采用了止回阀，安装传感器的位置应该在止回阀后，即远离出气口一端。否则造成空压机卸载时压力骤降，频繁加载和卸载时变频器出现频率震荡。五．总结空压机改造后开机和关机通过原面板启停，通过PID表或PLC控制变频器，保留工频方式提高了可靠性，空压机卸载时间长的工况节能明显。空压机的电机功率一般较高，改造后的投资回收期短，收效明显。