[转帖]空压机节能改造方案探讨

天下黄昏

空压机节能改造方案探讨

   一、节能基本思路介绍

    一般厂家在设计空压机的装机容量时，都是按照厂里的最大生产工况来考虑的，而普通情况下，由于各种原因，只能用到产能的60%—80%。这个因素是节能空间之一；

    空压机的加、卸载是空压机运行工况的一个重要性能，加载时间和卸载时间是空压机运行的重要参数，加载过程是负载需求较大情况，此时监测电机运行数据并记录，卸载过程是负载需求较小的情况，此时监测电机运行数据并记录。从数据比较可以看出，加卸载有着不同的电能量消耗，而加卸载是由于出口供气压力波动产生的，调节电机转速取消加卸载过程，达到恒压供气的目的，如果一台空压机的加载率达到或者超过了80%，那么它的节能空间是很小的，没有改进的必要，这个因素也是节能改造空间之一。

    为了保证设备的安全，在降低整机运行转速时，设备油路系统和其他冷却循环系统必须做一定的技术检测和硬件改进，这一改进决定了设备变频技术改造的成功性和以后长期运行的可靠性。

    变频器经过长达数年的变频技术研究和变频结构技术开发，在变频矢量技术方面已经取得成功并在多个领域得到良好的应用效果，变频技术改造整体控制要考虑到设备运用的安全，保留原来的工频电气回路，实现工变频无忧切换。同时在保护回路上考虑各种工况下的可靠性。

    空压站如何配置才能达到经济运行，如果空压站中有多台空压机，那么只需要配置一台变频空压机，也就是将一台空压机改造成变频机，并同其它的普通空压机配合使用即可达到节电的目的。当生产所需的耗气量少于一台机的产气量，只需要运行变频空压机供气，如果耗气量多于一台机的产气量，就需要启动普通空压机，并使其一直加载运行，同变频空压机配合使用；变频机仍将随着耗气量的变化来调节排气量，达到节电的目的。

    空压机的运行控制仍然由空压机的本机电脑控制，电脑控制器对空压机原有的保护功能、加卸载方式不变。

    空压机的电机转速，由安装在储气罐上的压力变送器将电压信号传送给变频器，变频器根据气压变化的趋势改变输出频率控制空压机电机的转速。

    空压机本机电脑的控制参数的设定必须和变频器控制参数的设定相协调，否则将达不到节电目的或节电效果不理想，还可能对空压机的机械方面造成不利影响。

    改造后的空压机操作，仍然保持在本机电脑控制器上操作开机、停机。压缩机参数的查看和修改都在本机电脑控制器上。电脑控制器原有功能不改变。

    如果要修改设定的工作压力，则必须在本机电脑和变频器上同时修改，还可以用电位器外部输入的方式调节给定压力。

    更换油系统及油压控制装置，将油压稳定在正常范围内（1.8-3.5巴）。增加主电机的温度保护及反转保护功能。加装冷却风扇，以保持电机良好的冷却，使电机线圈温度不超过95℃，电机表面温度不超过80℃。

二、可行性实施方案

   我公司空压机，大约配250KW左右电动机，正常工作电流300A左右，用气端气压波动小，此时空压机的旁路排气阀靠大量排气来维持用气端所需气压，因此，浪费大量的多余气体和电能。针对这种情况，对此类型空压机进行节能改造，加装节能装置实施恒压供气，使空压机效果显著，本着安全第一，不误生产的原则，在改造之前做大量的准备工作，以求安全、高效的完成这次空压机的节能改造工程。

第一阶段：前期准备工作

     1、继续联系空压机供应商，取得空压机厂家的技术支持，进一步共同论证空压机改造的可行性方案，是切实可行的，并确认具体实施方案。

     2、使用286KW恒转矩或重载变频器。输入输出电抗器ACL，采用280KW变频器驱动250KW电动机以确保变频器的性能能完全满足空压机的运行特性。

     3、现场测试具体参数，电机的一般起动电流为2000A，从软启动到旁路时间为5—8秒，30秒后空压机加载运行。双方确定节能柜的安装位置，布线走向。

     4、设计和绘制电气原理图，布线槽走向平面图及电机散热排风扇安置平面图。

     5、制作节能柜，在节电柜里安装了电度表，便于用电计量，加装排风扇解决电机低速时的散热问题，在电气控制上，做到开关机操作仍按原来操作，节电和工频要求电气互锁。

第二阶段：现场安装节能装置。

提前通知技术支持方，以便先安装好节能柜，不锈钢布线槽，压力传感器和布好所有能布的导线，安装施工时，先做成开环系统，找出油压保护的下限频率，并设定好下限频率，然后投入闭环系统运行调试直到空压机的安全运行正常为止。

     一、  责任分工

    1、公司技术人员与技术支持方需协同配合

    2、空压机厂家对空压机运行的可靠性进行把关，协同三方解决某些突发问题。

    3、 技术支持方负责现场的具体安装调试。

    二、 节能装置、开环控制、安装高度：

    1、变频器的输入输出端加装交流电抗器，以保证电网波动不影响变频器的正常运行，节电运行时所有的接触器、中间继电器和时间继电器线圈都并接阻容吸收回路，避免对空压机的电脑板及人机界面造成干扰。

    2、先设置变频器的工作频率为50Hz运行，工作一段时间观察是否同未加装变频器工作时气体压力、油压相同。工作是否正常稳定。

    3、根据我公司目前空气所需压力、空压机厂家提供的油压参数可降到1.3bar为基准逐步降低变频器频率，因目前空压机油压为1.6bar，所以可以逐步将变频器频率降为48Hz、46Hz、44Hz、42Hz、40Hz、38Hz、36Hz、35Hz作为观察点，观察油压情况，同时观察原系统中空气排空阀开启度，在保证工作正常前提下尽量关闭排空阀。最低频率点确定后工作一段时间来观察工作状况。

    4 、 以确定的最低频率点作为变频器的下限频率，上限频率为50Hz，以满足咱们公司生产所需的出气最低压力到最高压力为基准，调试频率、排空阀的关系，总结出最低压力和最高压力的排空阀的开启位置。

    5、节电效果的测试：最低频率确定后就可测量出节电效果，可用钳形表在用电输入端测量节电时的电流，可以计算出节电效果，此效果基本为最终效果。

    第三阶段：全闭环系统的节能装置的安装调试

    我们将在第二阶段的基础上把开环系统完善成全自动闭环系统。

    1、先将节电柜上的万能转换开关拨至闭环；

    2、再将原系统排空闭调节系统关到最小；

    3、用压力变送器实时检测出气口的压力，PID能将检测的压力值和设定的压力值进行对比，通过比例、积分和微分转换为标准的模拟量电信号，这些模拟量信号能给定变频器的运行频率，使出气压力维持恒定值；

    4、如果生产的产品需气量少的，变频已降到下限正常运行频率，此时压力还大于设定压力，系统自动启动原排空阀调节系统进行微调。

       第四阶段：节电效果测量

     经上述按步施工，以安全第一为原则，施工结束双方共同进行节电效果计量，先将万能转换开关拨到节电运行一段时间，记下此时的用电度数，再将万能转换开关拨至工频，运行相同的时间，记下此时的用电度数通过比较就可算出节电率。

    三、结论：

    改造可能需用的主要器件：变频器 、压力变送器 SMP-30、接触器 SIEMENS 系列、ABB 系列、plc。

    空压机设备具备良好的性能，在变频技术改造方面需要成熟的经验，为保障设备改造后长期运行的可靠和安全，需要选用性能优良的变频器和对设备本身其他系统的改进。经过计算节电率，可以得到比较好的经济效益。

    以上为制订的空压机变频节能改造施工方案，请公司领导以及广大同行批评指正，确保可行性。