大唐姜堰燃机热电有限责任公司 江苏泰州 225500
摘要：随着社会经济发展和进步，节能减排技术日益受到人们的重视。空压机作为大能耗设备在工矿企业中普遍应用，改善其运行工况是节能降耗的有效途径。在空压机节能领域使用变频调速技术，在节省电能同时改善空压机性能成为可能。下文将就变频器在空压机节能改造过程中的应用情况进行详细分析。
关键词：空压机节能改造；变频器；应用
引言
随着工业领域的快速发展，空压机的使用也越来越广泛，空压机技术近年来也获得了巨大的发展，空压机技术的发展，也给企业节约了大量的资源，降低了不少运行成本，为企业带来了巨大的经济效益的同时，也极大的提升了企业的生产力和生产效率，为推动企业的健康可持续发展，做出突出贡献。然而空压机在不断快速发展的同时，也不断显现出一些问题，其中最为严重的就是其在运行中存在在能耗较大的问题，以及产生的巨大噪音和智能化水平较为低下等缺点，其给企业带来巨大的资源不必要浪费的同时，也极大的阻碍着企业健康可持续发展，因而加大对其节能改造的研究，有着深远意义。
1.空压机节能改造中变频器的应用
1.1空压机运行现状
空压机供气控制方式基本都采用加载、卸载的控制方式，空压机电机功率较大，多采用空载星三角启动。由于空压机是大转矩惯量负载，工频启动电流较大，对电网冲击大，异步电动机启停动作频繁，产生噪音污染，同时会快速磨损电机轴承，降低设备的使用寿命。输出压力通过人工调节阀的开度来实现，造成调节速度缓慢，输出压力波动起伏大。机组经常处于卸载状态，电机空转，空转时电机要克服机械阻力消耗电能。
1.2变频器节能改造原理
由于空压机其在正常运转时，其主要的运转模式有加、减载两种，而引发空压机能耗较高的原因，则主要出在减载模式中，因为此时电动机处于空转状态下，没有做有效功，因而造成极大的不必要资源损失，而变频器的应用，则能有效应对这一问题，其可以采取调整其频率的方法，来实现对电动机转速的控制，而空压机出风量，则主要由电机速率决定，因而通过控制电机速率，能够有效的实现对管理压强的掌控，管理压强只要不超过临界值，电动机就不会出现空载情况，从而消耗能源。其具体的原理为：通过变频器实现对管网压强的有效调控，使其不超过一定的临界值。借助压力变送器，获得管理压强，并将其与临界值对比，并将对比结果反馈给调节器，由此得到电机当前运转频率，并反馈给变频器，再由其根据实际情况，计算并输出合理的频率，对空气压力进行调节，防止管路压强过载，造成电机空转，从而最终实现对空压机能耗的有效降低，实现其节能改造。
1.3节能改造应注意的问题
在采用变频器，对空压机进行节能改造过程中，应注意以下问题：一是由于空压机在启动的时候，容易出现负载情况，导致变频器产生故障，因而为了保障设备的安全高效运转，要合理选用变频器，其选用原则是无速度矢量，同时还要具有较高转矩；二是要严格控制好空压机的运转频率，其值至少在20Hz以上，且不能在较长时间内连续工作，其主要原因是，低频工作，为极大的降低气缸润滑效果，从而造成组件磨损，缩短其使用寿命，同时其还会极大的影响设备的安全稳定性；三是为防止设备运转时，经常出现跳闸等情况，在变频器的选用方面，尽量选用功率更高的。同时为降低电磁干扰及噪音，可以使用交流电抗器。此外，为了保障空压机的高效稳定运转，在控制回路的设计方面，应考虑到今后各种故障，如变频故障时，如何保障生产的正常进行，因此其可以同时设计工频及变频回路。
2.空压机节能改造中变频器的配置方案
2.1优化方案
（1）压力控制方案。通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较后得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值后，由变频器输出相应频率和幅值的交流电，使电动机上得到相应的转速。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆于是空压机输出相应的压缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。（2）在该变频器上端加装输入电抗器，有效的抑制了变频器对电网的干扰。（3）变频器下端加装输出电抗器，有效滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减小因高次谐波引起的电磁干扰，以及电机运行噪音和温升，保障低频运行时电机温度噪音不超过允许范围，提高电动机的稳定性。
2.2注意事项
为保证于空压机不受惯性负载影响，必须采用具有高启动转矩无速度传感器矢量变频器；空压机在低频下运行时间不能过长，低频工作时空压机的工作稳定性比较差，空压机内部润滑变差，磨损加剧，工作频率应一般不要低于20Hz；建议使用输出电流电抗器，有效滤除输出电流中高次谐波，减轻高次谐波引起电磁干扰，降低电机运行噪声和温升，提高电动机稳定性。
2.3变频器设置
考虑到空压机是大转矩惯性负载，启动时易出现过流情况，所以要选用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，采用了ABB公司的ACS510变频器，ACS510属于标量控制的变频器，是全数字技术的有电压中间回路的变频器，因此适用于恒转矩的各种变速驱动应用场合。由于空压机电机低速运行时间较短，故变频器的容量选择与电动机容量相同，公司所用空压机型号为阿特拉斯•科普柯螺杆压缩机GA132-8.5，其电机额定功率为132KW，因此变频器选用额定功率为132KW的AC S510-01-246A-4，变频器运行方式采用U/F控制方式，这样才能在空载时提高电动机的效率，实现节能。
2.4PID调节仪设置
PID调节仪选用富士公司的PXR -9系列的调节仪，该表具有PID功能，能方便的设定所需控制的压力设定值，用户可更改PID参数，以便让系统的PID控制过程更加平缓稳定。空压机系统对惯性滞后控制要求不高，因此采用P I调节，放弃微分控制，从而减少变频器的频繁变动。
2.5变频器参数设置
（1）上、下限频率。上限频率一般就是电机额定频率（50Hz），以防电机输出功率过高，超过额定容量；空压机不允许长时间在低频率下运行，工作频率应不低于20Hz。（2）加、减速时间。空压机是大转动惯量负载，电机空载起动时所需的功率大，功率消耗相当于电机满载运行时所消耗功率的2～3倍，很容易导致变频器过流报错停止运行，所以要延长电机启动时加减速时间参数。
2.6节能效果分析
变频改造后，空压机在保证生产需要的前提下，以最低压力运行，极大降低了电机输入功率，整个控制过程采用压力闭环PID控制，实现了空压机的供气压力与电机转速的互动匹配，极大提高了电机在空载时的效率，节能效果显著。电动机实现了软启动、软停止，对设备无冲击，由于转速大部分时间低于工频速度，各转动部件的磨损大大降低，空压机的维护保养费用大大节约。
结束语
综上所述，空气压缩机作为工矿企业的生产动力源之一，在在各行各业使用普遍，且还有相当一部分压缩机的技术比较落后，能耗较大。变频器在空压机中的应用，能有效的对其进行节能改造，极大的降低其能耗，降低其工作时的噪音污染，同时对于保障设备的安全高效运行，也有着积极作用。
参考文献：
[1]黄惠明.PLC与变频器在锅炉节能改造中应用探讨[J].科技风，2013（05）.
[2]孙晓东，赵云龙，焦志刚.变频器在空压机节能改造中的应用体会[J].科技创新与应用，2013（23）.
[3]丁庆雷，何鹏，刘殿珍，郑国辰.高压变频器在螺杆式空压机节能改造中的应用[J].变频器世界，2013（10）.
[4]杨茹，张朝江，姜洪松.变频器在空压机自动恒压供气节能改造中的应用[J].电气应用，2008，24.
论文作者:修科华
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：变频器论文; 空压机论文; 电机论文; 节能论文; 压力论文; 频率论文; 电动机论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;