空氣壓縮機變頻恒壓系統研究應用

【摘 要】采用變頻驅動電動機，以輸出壓力作為控制對象，與壓力變送器等組成閉環恒壓控制系統。

【關鍵詞】空氣壓縮機；變頻驅動；恒壓；自控

壓風系統是煤礦主要生產配套系統之一，是礦井的安全動力系統，同時也是礦井安全自救系統。

1 空壓機系統概況

我公司地面工業廣場壓風機房安設空壓機五臺，皆為MLGF-20/8-132G型，額定排氣量20m3/min，額定壓力為8kg/cm2，配用電機為Y315M2-8，功率：132kW，正常運行方式為三用二備，每年連續運轉時間25000小時以上，在設計選型時，空壓機按照滿負荷、長時間、連續運行方式來選型的，實際運行中空載運行時間所占比例較高，根據現有電控系統即使在空載情況下，電動機仍以額定轉速運行，輸出功率變化小，無功功率大于有功功率，有效率低，大部分電能白白浪費掉；存在的另一個問題，空壓機起動時沖擊電流大，對電網和設備危害較大，運行質量差。

2 空壓機系統改造

2.1 改造之前

2.1.1 空壓機加載期間風量為20m3/min電流約為180A，空載期間電流約為45A，表1為五臺空壓機運行時間、加載時間、空載時間的統計：

表1

以3#空壓機為例，平均空載率計算方法，平均空載率=（累計運行時間-累計加載時間）/累計運行時間=（3200-1620）/3200=49.4%通過對空載率的統計可知，空壓機因空載運行浪費大量電能。五臺空壓機平均空載率為50.54%，急需實施節能改造。

2.1.2 空壓機工頻起動時雖采用Y-△降壓起動，但電流仍在400A左右，對電網的沖擊較大，影響電網的穩定。對設備的危害較大，沖擊電流降低了電動機使用壽命，影響了設備的運行安全。

2.1.3 空壓機的開停需人工操作，一方面不方便，造成人力資源負擔，另一方面，由于人工切換操作極易造成氣壓不穩定，給生產帶來不便。

2.2 改造狀況

2.2.1 控制原理

采用變頻驅動電動機，以輸出壓力作為控制對象，與壓力變送器等組成閉環恒壓控制系統，通過PLC集中控制，每臺空壓機根據自身儲氣罐壓力要求調整運轉頻率，整個自控系統根據總管壓力調整運轉臺數和相應空壓機的運轉頻率，雙重節能措施達到節能效果。

2.2.2 控制方式

1）整個系統分為現場手動、現場自動、遠程控制三種控制方式，通過主控系統可使系統在自動和手動之間、自動和遠程控制之間進行數據切換，無論自動還是遠程控制都能實現啟動、停止、保護、恒壓調節等功能，可以實現分時段不同壓力控制、保護控制、自動開關機等。

2）選擇性開機，可人為設定開機順序，PLC控制系統具有加載時間累計設定功能，當前空壓機加載累積時間超過設定時間時，則投入運行下一臺空壓機，以此類推；當前空壓機加載累積時間少于設定時間時，則停止運行一臺空壓機，以此類推。

3）如空壓機連續運行時間累加到一定的時間（該時間可設定），則自動停止該空壓機的運行，開啟下一臺空壓機。

4）PLC控制可自動跳過處于故障、現場手動、檢修等狀態的空壓機，開啟具備工作條件的空壓機。

2.2.3 運行監視

1）可實現溫度、壓力等運行狀況實時監視，參數在線修改，狀態監視、過程監視、趨勢分析、和監視系統異常等各種數據的監視。

2）當空壓機有故障時，監控畫面將自動顯示有關畫面，監控系統能夠按要求，自動的組織相應時間區間的有關數據，以曲線的形式顯示在屏幕上，便于故障的查詢。

2.2.4 故障保護、記憶功能

1）實現各類保護和報警功能，油壓、油溫、水溫、斷水、斷油等超限報警，可根據現場情況設定參數報警即停機或只報警不停機。

2）系統報警后，空壓機自動設置為軟檢修狀態，只有維修人員手動清除軟檢修狀態，該空壓機才能開機。

3）系統每天將設備的報警時間、報警設備等信息保存到計算機，可以隨時查閱。

3 改造后運行狀況

3.1 系統運行正常

改造后變頻控制系統運行狀況良好，空壓機起動時啟動電流在0-180A范圍內緩慢上升，降低了沖擊電流；PLC控制系統替代繼電器控制后，故障率明顯下降；壓力變化幅值由改造前的±0.15降至±0.04保證了供風負荷穩定；同時因使用電接點壓力控制器，壓力調節精度更高，控制準確，從而避免了誤動作導致加載、卸荷事故的發生。

3.2 節電效果

運行時間與卸荷時間約相等即各12小時，每年按350天計算，以1#空氣壓縮機為例，節電量每年節約電量191520kW。

4 結語

改造后的壓風系統節電效果十分明顯，對供電電網和設備本身的損害也大大降低，提高了系統的安全穩定性，減小了日常的維護量，既節約了人力及成本，又延長了設備的使用壽命。

【參考文獻】

[1]邢子文.螺桿壓縮機：理論、設計及應用[M].北京機械工業出版社，2008，6.

[2]蘭運良.空氣壓縮機技術[M].西北工業大學出版社，2008，10.

[責任編輯：王迎迎]