簡介：空氣壓縮機在國民經濟和國防建設的許多部門中應用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業(yè)領域中已成為必不可少的關鍵設備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設備。提供自動化生產所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產品品質。 關鍵字：無感矢量變頻器，空壓機，節(jié)能改造 1.空氣壓縮機的概況 1.1空氣壓縮機的工作原理 我們知道，壓縮機在1640年由德國試制成功到目前已有幾百年歷史。壓縮機是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機器，例如：活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯(lián)軸器直接驅動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內作往復運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內。其中，活塞組件，活塞與汽缸內壁及汽缸蓋構成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內作往復運動以實現汽缸內氣體的壓縮。 空氣壓縮機在國民經濟和國防建設的許多部門中應用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業(yè)領域中已成為必不可少的關鍵設備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設備。提供自動化生產所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產品品質。 1.2原系統(tǒng)存在的問題 由于空壓機不 能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機的容量，設計余量一般偏大。工頻起動設備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設 備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩(wěn)定及其它用電設備的運行安全，而且大多數是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現降速調節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。 經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調節(jié)方式（如調節(jié)閥門或調節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。 綜上所述，若能采用變頻調速技術，當流量需要量減少時，就可降低電動機的轉速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，便可以實現節(jié)能的目的。 2.變頻改造方案設計要求 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(tǒng)應滿足以下要求： 1）主電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa； 2）系統(tǒng)應具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現異常跳保護時，不影響生產； 3）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。 3.空壓機變頻改造的注意事項 1）空壓機是大轉動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現跳過流保護的情況，建議選用具有高啟動轉矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現恒壓供氣連續(xù)性，又保證設備可靠穩(wěn)定的運行； 2）空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損。所以工作的下限頻率應不低于20Hz； 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，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。 4.變頻調速改造方案 廈門某輪胎廠原有132KW空壓機5臺，65KW空壓機1臺，空氣壓力調節(jié)范圍較大，壓力不穩(wěn)定，且不在用氣高峰時，有一臺空壓機在空轉，耗能較大。由于該公司生產主要集中在白天，而晚上用氣量小，到晚上就出現嚴重的“大馬拉小車”的現象了，空載時間較長，造成巨大的能源浪費。2005年3月公司設備科，經過反復的技術研討，決定對該廠的空壓站進行變頻節(jié)能改造。 4.1系統(tǒng)參數 1）空壓機型號：L型兩級雙缸復動水冷空氣壓縮機4L-20/8 2）主電機型號：Y315M2-6額定功率132Kw，額定電壓380V，額定電流250A960r/min 3）變頻器：科姆龍無感矢量變頻器KV2000-G1320-4T額定電流253A 4）遠傳壓力表：VTP10-A-G10-B 4.2系統(tǒng)工作原理 根據該廠要求，我們采用兩個選擇開關和兩個交流接觸器，可對兩臺空壓機中的任意一臺進行變頻控制，同時保留原有的Y-△降壓啟動柜，當變頻故障時可切換至工頻運行。 變頻調速系統(tǒng)以輸出壓力作為控制對象。該系統(tǒng)采用科姆龍無速度傳感器矢量變頻器和遠傳壓力變送器SP，組成閉環(huán)恒壓控制系統(tǒng)，所需壓力值可由變頻器面板直 接操作,現場壓力由變送器來檢測,反饋到變頻器，變頻器通過內置PID進行比較計算，從而調節(jié)其輸出頻率，達到空壓機恒壓供氣的要求。