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摘要：在诸多企业当中，空压机是必不可少的一种设备，通过对空压机自身性能的改造，降低生产设备在生产过程中出现的各类故障的产生，节约生产设备所需要的能源，提高生产效率，才能够促进企业的不断发展和成长。在空压机中引入变频改造技术达到节能目的，是近几年来在应用上进行研究的重要课题。
关键词：空压机；变频改造；节能技术；应用
1空压机的基本概念
空压机就是空气压缩机，顾名思义，这一种能够对空气进行压缩处理的机器，在很多工厂中需要进行压缩空气处理的时候，采用的机器设备都是空压机。空压机不管是在国民经济生产还是国防建设行业应用都十分广泛，空压机甚至在纺织，冶金，以及航空工业等领域当中的应用也是非常重要的。而且，几乎在所有的工业领域当中都在广泛使用螺杆式的空气压缩机，这已经成为一种压缩空气的主要设备。但是至今为止，空压机在它的发展历程中经历了很多改进和变化，自身的性能已经逐渐稳定了下来。但是在这基础上，有些工厂在使用空气压缩机的时候，还是免不了会出现一些比较棘手的问题。这些问题的出现，最关键的原因还是空气压缩机的设计方案与技术中存在欠缺需要进行完善。传统的空气压缩机采用的是卸载和加载来进行空气压缩，但是这种机器它在设计和生产时，会由于很多细小的差别，使空压机自身在正常工作的时候会对各种能源有极大的消耗，同时也会使空压机减少使用寿命。电动机在使用的时候，因空压机加载过程是突然加载，启动所消耗的电流非常大，而且电机所需要的功率也十分强大。这样一来，对电网的冲击很大，也会使压缩气源产生较大的波动，加上工作环境比较恶劣，调节速度过慢影响工作效率，所达到的自动化程度就非常低，给企业的经济效益造成了一定的损失。根据相关的调查研究发现，在我国的能源消耗中，其中空压机对电能的消耗占据的比例非常大，空压机在运行时所消耗的其他能源也非常大。但是，空压机自身的购置成本比较低，如果还想要降低成本支出，增加企业的经济效益，就只能够从空压机在能源使用上进行节能处理了。
2空压机变频改造的优点和实际意义
空压机变频改造的主要作用体现在节能方面，但节能的实现，能够给企业带来很多有利的发展。经过对空压机的变频改造，可以节约企业的运行成本，节约能源的消耗，提高供气量的产生，同时对空压机的噪音也有降低的作用，延长压缩机的正常使用寿命，从而就能够降低企业的整体成本，提高企业的经营效率，促进企业在市场上的长远发展。
3空压机变频节能改造案例分析
3.1问题的提出
企业所用空压机的用气量大时打开进气阀反之关闭进气阀,通过进气阀的关闭调节供气量和压力,存在能源浪费。最大供气量需求下,该设备加载运行4min,减载运行2min,可通过节能改造提高能源利用效率,在检修时用变频器进行改造。
3.2改造方案
对该设备的改造,思路是将控制对象变为管道压力,包括压力传感器、电动机、控制柜等形成闭环控制系统。该设备的主电路涉及到油路等重要管路的通断、温度保护等关键保护机制,考虑到完全改造空压机控制系统风险较大,因此在改造实践中选择保留原有控制系统,将启动线路串联在主电路中。启动设备时,启动电路动作,接触器的常开辅助触点闭合,从而实现变频器的启动,反之保护动作时变频器停车。
3.3调试过程中的问题
变频改造后,出现的主要问题是启动故障,启动控制系统后,变频器频率达到10Hz后空压机跳停,控制屏显示“检查电动机转向”。拆开空压机防护板后启动设备观察电机转向确认正确。检查后确认电磁阀都已打开,不存在损坏。检查其他情况,油、气回路均畅通,未能发现故障原因。多次启动空压机都发生同样故障。
3.4故障分析及处理
变频改造前该空压机并不存在类似故障,可能是变频改造后空压机的启动过程变化导致。变频启动电机转速比变频改造前低,因而空压机排气压力不高,可能引起控制系统因排气压力不达标无法判断电机转向情况而发出报警。
基于这一推断,尝试用本地模式操作变频器,提高变频器频率到30Hz以上启动空压机控制系统,仍然跳停。观察空压机压力检测部分,发现压力传感器下有一电磁阀,两侧分别有气管连接总管道和油气分离罐。空压机未启动时电磁阀不动作,因此压力传感器检测系统管道的压力。而在空压机启动后电磁阀动作,压力传感器此时检测油气分离罐的压力。根据经验,推断空压机控制系统是根据管道压力与排气压力差值判断电机转向正确与否,因此将电磁阀上的气管取下,人为施加压差信号,空压机启动成功,多次反复均能正常启动。还原现场接线后切断系统电源再通电,重新启动空压机再次出现跳停故障,给控制系统压差信号后恢复正常启动。
最终结论为空压机控制系统不断电可正常启动,而断电后系统内压差信号被复位,需要给假压差信号才能正常启动设备。后续只要不断电就能识别压差信号。
3.5进行变频改造节能的具体实施方案
在对空压站进行变频节能改造的时候，假设这些空压站中所有设备都是相同的，在这种情况下，变频空压机只需要一台就可以实现节能改造的目的。空压站在生产过程中，它的空气消耗量如果比空压机的空气消耗量小的话，那么，就可以对变频空压机进行有效的使用，从而来完成空气的提供。但是倘若相反，就要借助一般的空气压缩机来实现改造的目标。在这种特殊的基础上，想要把空气压缩机经过这种方式和程序进行改造，需要多种技能的配合，才能够实现。在原来的运行方式上，空气压缩机在运行过程中仍然有固定的电脑进行控制。是由变频器来实现控制，从而对空气压缩机电机转动速度进行调节。主要根据是，把气压信号传递到变频器中，由变频器再依据这种气压的发展趋势，从而对空气压缩机的电机转动速度进行控制，才能够达到能源节约的目的。
3.6进行改造的具体操作方式
改造后的空压机，开机、停机以及各种运行参数的查看，仍然在本机电脑上操作。在本机电脑和变频器上同时修改，才能对设定的工作压力进行修改。若想要将变频空压机切换回原有方式，则需手动在控制电柜上切换。
3.7改造效果和注意事项
该空压机改造前的加载运行功率261kW,减载功率170kW,改造后功率150-180kW,运行频率30-45Hz,节能效果显著,年节电20万kWh以上,降低了企业运营成本。为了确保空压机系统的安全、稳定运行,还需要注意以下问题:(1)转速过高或过低对空压机持久稳定运行不利,应合理设定转速区间;(2)低频运行状态下电机绕组温度可能异常升高,需要加以注意,需要做好空压机冷却系统,确保温升正常。
3.8结论
变频节能是重点推广的通用技术,其在空压机改造中的应用可得节能效果,且显著改善空压机的性能,具有好的经济效益,值得推广应用。还需结合实际情况,寻求更合理的改造方案,运用更先进的技术工艺,以取得更好综合收益。
参考文献：
[1]邹江,张霞,王韬.螺杆式空压机变频节能改造[J].机械制造与自动化,2017(6):88-90.
[2]李杨,李静,刘继元.螺杆式空压机变频节能技术的应用[J].应用能源技术,2017(2):26-30.