电气控制闫光启，等：空压机的变频节能改造空压机的变频节能改造闫光启，颜妍，王蜗林，栗克，程晓东，慎建军，万朋，高国防U可南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南郑州450002）1空气压缩机运行特点和节能空间分析空气压缩机是种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有定压力的设备，其在水泥企业生产中也有着广泛的应用。近几年来，在水泥企业中使用比较多的是螺杆式空压机。
螺杆式空压机由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子的齿在主电机驱动下旋转。在空压机选型时，为了保证在任何情况下都能满足生产需求，般按其额定供气能力为*大生产用气量的1.1~1.2倍左右选择。而在实际生产过程中，由于工厂的实际需求存在季节性及时间性波动，绝大多数情况下只能用到额定供气量的50%~60%，甚至更低。所以空压机多数时间并非满载运行，具有很大的节能空间。
为了减少空压机的电能浪费，同时保持供气量与用气量的平衡，不论是活塞式，还是螺杆式压缩机，比较常用的控制方式是在其中设置加、卸载机构。加载时，空压机向储气罐提供压缩气体；卸载时，空压机不向储气罐提供压缩气体，处于"空转"状态而非停运状态。之所以是空转而不进入停止状态，是因为空气压缩机的空载启动电流大约是额定电流的3~5倍（空气压缩机电动机般为星/三角启动方式），空转避免了带载启动时强大的电流冲击和机械冲击，以及对电网中其它用电设备的冲击，同时使空气压缩机的使用寿命也会缩短。但其加、卸载过程是交替进行的。加载期间，储气罐压力在上升，卸载期间，储气罐压力在下降，总体上储气罐的压力曲线是"锯齿"状（见）。为了保证生产正常进行，其*小压力（P）必须满足定要求；在加载过程结束转入卸载状态这时刻，储气罐压力*大，用Pmax来表示，叫*大压力。一般情况下，Pmax、之间关系可以用下式来表示：间。也就是说，在气压上存在15%~30%的浪费。
缩短加、卸载时间，可以减小8，降低浪费；但单位时间内的加、卸载次数必然增加。而频繁加、卸载时机械冲击将严重缩短设备寿命，且由于频繁地开/关放气阀，会加速进气阀的磨损，使放气阀寿命大大缩短，增加维修量和维修成本；此外，频繁加、卸载的过程，势必加大电能的消耗。力卩、卸载供气控制方式浪费的能量主要在以下几个方面。
⑴加载时的电能消耗。当储气罐中空气压力达到Pmm后，加、卸载供气控制方式要使其压力继续上升，直到。这过程需要电源继续向压缩机提供能量，是一种能量的损失。
（3卸载时电能的消耗。当压力达到*大值时，空压机通过关闭进气阀使电机处于空转状态的方法来降压卸载。这种调节方法造成很大的能量浪费，据测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%35%.很明显，在加载、卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。
2空压机的节能措施随着电力电子技术的发展，目前空气压缩机的闫光启，等：空压机的变频节能改造电气控制*佳节能措施是实行变频调速。采用变频调速控制时，就是把管网压力作为控制对象，通过检测储气罐压力，实现系统的压力闭环控制，自动调节空气压缩机的转速和空气压缩机的运转台数。改造后的空气压缩机都由变频器来启动，实现带载软启动和软停机的工作方式，避免了启动冲击电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击，实现了供气量的连续调节，保证了总管压力稳定。变频器控制模式下的运行曲线，如所示。
某企业的空压机电机参数如下：功率为160kW，转速为1 480r/min，额定电流294A，功率因数为0.89.在传统的加、卸载供气控制方式，正常生产情况时，压力需维持在0.600.72MPa范围内，空压机进气阀门开关都呈现一定的规律性，即阀门打开加载时间约为125s，关闭卸载时间约为90s（即加载时间占总时间的58%，卸载时间约占42%）；加载时电机电流大约为256A，关闭阀门电机电流约%采用变频恒压控制以后，正常生产时，管网压力保持在0.60MPa*0.02MPa这样一个相对稳定的值，变频器显示36Hz，电机电流维持在193A左右且上下波动很小。如此，年节约电能约为278.9x103kWh.按照目前平均工业电价0.615元/kWh计算，每年可节约生产成本约为17.2万元。
改造前后*卩变频器控制模式和加、卸载供气控制模式）空压机的能耗运行曲线，如所示。其中，刚启动或休眠后启动时，普通空压机和变频空压机均运行在额定功率附近。因此变频空压机可以保证充气的快速性。
空压机采用变频改造后，具有以下系统优点：⑴空气压力幅值变化小，实测其压力变化幅值大约为*0.03MPa，其供气质量好、生产效率高；（3平均降低噪音37dB（A），改善了工作环境；（3）操作简便；（4）采用变频调速后在低转速运行时，空气压缩变频空压机张燕宾。变频调速应用实践。北京：机械工业出版社，2000.辑：刘翠荣）败稿日期：2012-05-24）
