空压机的变频节能改造

山东风光电子有限责任公司　 栗晋杰
山 东 大 学 　韩文昭
马钢（集团）黑马钢筋焊网有限公司 徐福江
摘 要： 本文介绍了变频器在空压机改造中的应用及注意事项，从节能方面进行了简要分析。
关键词： 变频器 空压机 节能改造 注意事项
   一、 前言
   　　随着电力电子技术的发展，变频器在调速领域中的应用越来越广泛。它具有性能稳定，操作方便，节能效果明显等优点。它是一种较为成熟的高科技产品，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员的关注和重视。马鞍山黑马钢筋焊网有限公司经过多方考察和论证，选用了马鞍山隆达电力电子有限公司生产的LB475型变频器，对公司两台75KW的空压机进行了技术改造，取得了显着的经济效益和综合效益。
   一、 空压机改造前运行情况
   　　设备改造前，两台空压机一用一备，全部工作在工频状态。压力采用两点式控制（上、下限控制），也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时，空压机通过本身的油压关闭进气阀，当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀。钢筋焊网生产的工作状况决定了用气量的时常变化，这样就导致了空压机频繁的卸载和加载，经常是加载1分钟，卸载2分钟，对电动机、空压机和电网造成很大的冲击。再说，空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载的60%左右，这部分电能被白白的浪费。在这种情况下，对其进行变频改造是非常必要的。
   二、 空压机变频改造实施方案
   　　根据现场实际情况，我们用一台变频器来控制两台空压机，通过电气控制相互转换两台空压机的变频运行；当一台空压机出现故障时，可以转换到另一台空压机上运行，不会影响生产的正常进行。这样，即节省了设备投资，又能满足生产工艺的需要。
   　　如下图所示，系统改造时，在保留原工频系统情况下，增加变频系统，做到了工频/变频互锁切换。通过外部控制电路，使空压机起停操作步骤仍然如前，操作简单，安全可靠。本系统采用压力闭环调节方式，在原来的压力罐上加装一个压力传感器，将压力信号转换成0-5V的电信号，送到变频器内部的PID调节器，调节器将信号与压力设定值进行比较运算后输出控制信号，变频器根据该信号输出频率，改变电动机的转速，调节供气压力，保持压力的恒定，使空压机始终处于节电运行状态。
　　
　　空压机变频改造示意图如下：
      
   四、系统改造中应注意的问题
   　　1：电动机的散热问题 电动机经过变频器变频后，转速降低，其电机风扇的散热效果也要降低。
　　2：空压机的润滑问题 空压机的转速越低，润滑油的耗量也就越小，其润滑效果越差。
　　3：系统压力设定问题 在满足生产工艺的要求下，压力设定越低越好，因为空压机的排气压力越高，所需的电机轴功率越大，电机耗电也就越多。
　　针对以上问题，我们综合节能效果和空压机的机械特性，考虑了多种方案，最后把系统压力设定为0.6MPa,把变频器运行频率下限设定为26HZ，这样，即能满足空压机散热和润滑的需要，又能最大限度的降低电能损耗。空压机系统变频器改造完成后，一次试车成功，运行稳定，效果明显。
   五、 节能效果及综合效益分析
   　　改造前，空压机工频满载运行电流为140A，运行时间1分钟；空载运行电流为90A，运行时间2分钟，频繁的加载和卸载。改造后，空压机运行频率经常在30HZ-40HZ，运行电流平均为70A，基本上没有卸载时间。空压机平均每天工作16小时，每月工作25天。空压机每月用电量计算如下：
　　W前=√3（ I×U）×12×25÷1000
　　　 =1.73×（140×1/3+90×2/3）×380×16×25÷1000
　　　 =28057.8（度）
　　W后=1.73×70×380×16×25÷1000
　　　=18407.2（度）
   　　每月节省电量= W前－W后
　　=28057.8－18407.2
　　=9650.6（度）
　　按每度电0.6元计算，每月可节省电费=9650.6×0.6=5790.36（元）
　　整套空压机系统改造费用5万元左右，约10个月就能收回设备投资。
　　诚然，节能是变频改造带来的一大好处，但并不是唯一的，空压机变频改造后，还有以下优点：
　　1：电动机从2HZ开始软起动，对电机、空压机、电网的冲击大为减小。
　　2：延长了设备的使用寿命，减少了设备的维修量和维护费用。
　　3：进一步完善了保护功能，如热保护，过电流、过电压、欠电压、短路、缺相保护等功能。
　　4：操作简单方便，运行平稳，电极、空压机温升正常，噪音、振动减小。
　　5：不再频繁的加载和卸载，供气压力稳定，提高了产品质量。
   参 考 文 献
（1）宛如意 等 《空气压缩机系统的变频调速节能改造》 变频器世界 2001-4
（2）方建国 等 《PI97G变频器在双螺杆空压机节能改造上的应用》 变频器世界 2001-3
（3）《变频器使用说明书》 马鞍山隆达电力电子有限公司编