一、空壓機改造的意義 空壓機在各廠礦企業(yè)中應用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業(yè)領域中已成為必不可少的關鍵設備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設備。提供自動化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產(chǎn)品品質(zhì)。 通常用戶通過空壓站來給各車間供氣，各車間用氣量的多少是經(jīng)常變動的，而且不同時間的用氣量也是不相同的，因此供氣不足或者供氣過剩的情況時有發(fā)生。而用氣和供氣之間的不平衡集中地反映在供氣的壓力上，保持供氣壓力的恒定，可以使供氣和用氣之間保持平衡，從而提高供氣質(zhì)量，維持各車間的正常生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 空壓機系統(tǒng)主要由壓縮機、氣筒、螺桿、加熱器等構(gòu)成，其中壓縮機的動力-螺桿根據(jù)氣筒溫度和產(chǎn)品生產(chǎn)量的變化隨時改變速度，維持最合適的速度。利用變頻器驅(qū)動壓縮機螺桿驅(qū)動系統(tǒng)克服了以往電源驅(qū)動方式中速度無法改變的缺點，體現(xiàn)了速度微調(diào)功能，提高了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時通過變頻器的各種保護功能，避免了電機損傷。 二、原系統(tǒng)工況存在的問題 1、主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設備的運行安全。 2、主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大。 3、主電機工頻頻繁起動對設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設備維護工作時對機械量大。 4、經(jīng)常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力。 5、空壓站共有九臺空壓機，由于整個廠用氣量比較大，所以其中四臺長期運行，四臺根據(jù)用氣量的大小進行開關，所以部分空壓機時?？蛰d運行，屬非經(jīng)濟運行，電能浪費嚴重。 三、改造方案及系統(tǒng)框圖 由變頻器，壓力變送器、PLC、電機組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)內(nèi)空氣壓力保持在五個大氣壓左右，進行恒壓控制。 管網(wǎng)內(nèi)的壓力值通過壓力傳感器反饋給 PLC，通過 PLC 在轉(zhuǎn)換成模擬量信號反饋給變頻器的反饋值輸入端，通過變頻器內(nèi)部的 PID 與設定值進行比較運算，實時控制變頻器的輸出，從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定在設定壓力范圍內(nèi)。系統(tǒng)框圖如下： 四、空壓機變頻改造的注意事項 1、空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起 V/F 控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況，因此選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的明電舍變頻器VT230S，證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設備可靠穩(wěn)定的運行； 2、空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損。所以工作的下限頻率應不低于 30Hz； 3、為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，選用輸出交流電抗器，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。 五、系統(tǒng)主要功能 1、端子排和模擬量控制的簡易的速度變化； 2、通過熱保護、過載防止、過流保護等功能保護電機及變頻器； 3、通過下限頻率設定來限定電機的最低運行頻率，保護空壓機； 4、輸出電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、功率等簡易確認； 5、系統(tǒng)中同時設計一個工頻的旁路，以便在變頻器出現(xiàn)故障或者檢修時將空壓機切換到工頻運行，不至于影響正常的生產(chǎn)。 六、系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試工作分成兩部分： 第一、先根據(jù)工藝要求、電機參數(shù)、負載特性預調(diào)變頻器參數(shù)?？諌簷C為英格索蘭空壓機，功率 160KW，選用明電舍 VT230S-160HA 變頻器（含直流電抗器）及相應的輸出交流電抗器。 第二、系統(tǒng)帶載調(diào)試，其中包括開環(huán)與閉環(huán)控制兩部分調(diào)試。在完成變頻器設定參數(shù)調(diào)整及空載運行后，進行系統(tǒng)帶載調(diào)試。調(diào)試的主要步驟： 1、 將變頻器接入系統(tǒng)。2、 進行工頻旁路的運行。3、 進行變頻回路的運行，開環(huán)：此時主要觀察變頻器頻率上升的情況，設備的運行聲音是否正常，空壓機的壓力上升是否穩(wěn)定并設定氣壓要求值時的模擬量給定值，設備開機、停機是否正常并設定相應的加減速時間。閉環(huán)：主要通過調(diào)節(jié) PID 使變頻器頻率上升與下降的速度和空壓機壓力的升降相匹配，以保持管網(wǎng)壓力恒定且不產(chǎn)生壓力振蕩，同時設定 PID 的上下限值。 七、空壓機變頻改造后的效益 1、控制品質(zhì)大為提高，可使壓縮空氣的壓力保持恒定； 2、節(jié)約能源，降低運行成本； 3、提高壓力控制精度； 4、延長壓縮機的使用壽命； 5、降低了空壓機的噪音。 八、小結(jié) 本系統(tǒng)為中集遠洋集團天津廠空壓站的改造項目，現(xiàn)已投入使用，通過在使用過程中實測，空壓機在使用變頻調(diào)速后，各指標均已達到預期效果，運行情況良好，節(jié)能效果明顯，節(jié)電率在 20%以上，不僅控制質(zhì)量大為提高，可使壓縮空氣的壓力始終保持恒定，而且大大的提升了使工廠的自動化水平，工廠感到十分滿意。