空壓機變頻調(diào)速節(jié)能改造

戴宏偉 王延敏

（河南格瑞特科技有限公司 鄭州）

2臺90 kW螺桿空壓機，一備一用，為井下氣動設備供氣使用，系統(tǒng)工作壓力0.6～0.78 MPa。空壓機額定供風量遠大于井下用風量，空壓機帶載運行和空載運行之間有一定時間間隔，具有節(jié)能降耗的潛力。通過空壓機控制柜面板設置空壓機加載、空載壓力，根據(jù)實際需要設置系統(tǒng)壓力。空壓機啟動后，帶載運行一段時間后，當系統(tǒng)壓力升至＞0.78 MPa時，空壓機自動關閉進氣口閥門，電機進入自動空載運行狀態(tài)，此時電機實際運行電流為72 A。當井下用風一段時間后，系統(tǒng)壓力降低到＜0.6 MPa時，進氣口閥門打開，電機自動投入帶載運行，此時實際運行電流162 A。空壓機以上工作流程循環(huán)往復，直至手動停機。為了節(jié)能，決定改裝變頻調(diào)速器控制空壓機電機的運行。

將變頻器串入空壓機電機主回路，啟停信號取自空壓機進氣閥門，即進氣閥門打開時變頻器啟動，進氣閥門關閉時變頻器斷掉，電機停止運行。

理論節(jié)能效果，改造前，空載功率37.8 kW，加載功率85.2 kW。改造后空載功率=0，加載功率85.2 kW。改造后，節(jié)能效率30.8%。電機功率計算系數(shù)取1.732，電機功率因數(shù)理論取值0.8。

根據(jù)上述方案實施改造后，發(fā)現(xiàn)變頻器由停機狀態(tài)到最大載狀態(tài)，即頻率升至45 Hz的運行狀態(tài)時間需要11 s（因為變頻器是帶載啟動，啟動電流比較大，啟動時間不能太短）。變頻器在啟動及初運行時十幾秒內(nèi)，儲氣罐內(nèi)壓力更是下降到0.6 MPa以下，此種壓力不能滿足供氣需求，說明以上方案不可行。

進一步改進方案，空壓機轉(zhuǎn)為空載狀時，不妨把變頻器設定在允許的低頻狀態(tài)下運行，經(jīng)過現(xiàn)場不斷調(diào)試摸索，發(fā)現(xiàn)空載狀態(tài)下電機以30 Hz頻率運行狀態(tài)最佳，也避免了頻率過低狀態(tài)下運行，對電機的不利影響。當系統(tǒng)壓力下降到下限時，空壓機加載運行，變頻器運行頻率設定為42 Hz，可滿足生產(chǎn)需要，而加載時間在3 s內(nèi)即可完成，而此時運行電壓、電流分別為319 V、153 A；當空壓機空載時，電機在30 Hz頻率狀態(tài)下運行，其電壓電流值分別為228 V和55 A。與改造前比較，不論是帶載還是空載狀態(tài)下，運行的電壓、電流值都有不同程度降低，節(jié)能效果明顯。以上高低頻控制信號，取自空壓機進氣閥門的關開量。

改造后，空壓機空載功率16.9 kW，加載功率68 kW，設空壓機加載與空載時間相等，則改造后空壓機理論節(jié)能效率31%。因?qū)嶋H生產(chǎn)中，空壓機加載時間要比空載時間長，加上變頻本身也要消耗一定的能量，實際節(jié)能效果低于理論值。改造后應用3個月，根據(jù)實際用電度量對抄表數(shù)進行前后對比，實際節(jié)能效率為21%。

改造后，空壓機理論小時節(jié)能功率38.5 kW，實際小時節(jié)能功率26.1 kW，空壓機實際日運行15 h，年運行330 d，每臺空壓機每年節(jié)省電量131 175 kW。每度電按0.75元計，空壓機每年實際節(jié)省用電費用98 381元。可知，凡空壓機不滿負荷運行且?guī)лd和空載運行之間有一定時間間隔，皆可進行上述改造，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。