变频器在空气压缩机节能改造中的应用

变频器在空气压缩机节能改造中的应用

付楠

（大庆油田第二采油厂工程技术大队仪表室163000）

摘要：随着我国经济建设的不断发展，工业生产也在不断进步，其中在工业生产中，对变频器的运用也越来越普及和广泛，相应的变频器对空气压缩机的作用也越来越关键，而空气压缩机在很多工业化企业中都被施以重要运用。本文以空气压缩机在化纤纺织产业中的运用为例，主要探讨变频器在空气压缩机节能改造中的应用，和对空压机运行方式的升级改造意义。

关键词：变频器；空气压缩机；节能改造

引言

在工业生产中，对空气压缩机的运用也非常广泛，本文主要以空气压缩机在化纤纺织企业中的应用进行分析说明。空气压缩机在化纤纺织业中的应用也十分普遍，是化纤纺织企业发展的关键设备，在纺织化纤企业的自动化生产中，对企业需要的压缩空气提供了充足的供气压力，因此空气压缩机在纺织化纤企业中的这种重要作用，是决定该企业生产流程是否顺利通畅的关键因素。化工企业是持续不间断的生产线，所以就需要空气压缩机常年连续运转，不能间断和停止，否则就会阻碍生产的正常运行，影响生产产品质量，因此对于空压机的稳定控制运行操作很重要。随着变频器的应用越来越广泛，在电气传动行业中技术也愈见完善，实现了控制方式的多样性，特别是在耗能很大的化工领域中可以起到很好的节能作用，因此变频器在空气压缩机节能改造中的作用很重要。

在纺织化工企业生产中，常用的空气压缩机主要有两种，分别为螺旋式空气压缩机和活塞式空气压缩机，这两种空压机的作用和性能都各有不同，具体分析如下：

一、螺旋式空气压缩机的基本工作原理

螺旋式空气压缩机的主要工作流程是四个部分，分别为吸气密封、吸气输送、气体压缩以及排气。在螺旋式空气压缩机正常工作时，其内部的螺旋杆就会在体内不停转动，使得螺旋杆和空气压缩机机壳的齿沟互相镶嵌对合，这时外面的空气就会从进气口进入到空压机体内，并接收到一定的机油。在螺杆和机壳齿沟镶嵌对合的过程中，齿轮会发生转动，从而就会把机壳内接收到的机油进行密封，再输送到排气口去；在向排气口输送机油的过程中，齿沟之间嵌合的空隙会慢慢变窄变小，这样自然就会压缩到油气，当齿轮对合旋转到排气口时，油气混合气体因为压力偏高就会共同排出空压机体外。

二、活塞式空气压缩机的基本工作原理

活塞式空气压缩机的主要构成分别是：活塞、气缸、曲轴一连杆机构和进气阀、排气阀。在活塞式空气压缩机正常运作过程中，电动机或者内燃机会通过曲轴一连杆机构传达的外力，驱使活塞在机壳体内做上下反复运动。在活塞下压时，气缸的上部空间就会扩大，从而使气缸内部呈现部分真空状态，这样就会使空压机的进气阀通过气缸内外压力差的作用而容易打开，再把外围空气吸入到气缸体内，这一整套运行过程就是活塞式空气压缩机的吸气过程。排气过程则是：空压机活塞进行上升时，关闭进气阀，气缸内的空间就会变小，从而对上部空气进行压缩作用，增加气缸内部压力，当压缩到一定程度之后，排气阀就会打开，把气缸内压缩的空气全部排出去。由此可知汽缸内的活塞循环往复运动，保证了活塞式空气压缩机工作状态的正常循环。

在空气压缩机的整体控制系统中，大多数工厂都是在空气压缩机的后端管道上安装压力继电器，以此来实现对空气压缩机正常运行的控制。在最初启动空气压缩机时，机内的加载阀呈现待机状态，加载气缸就没有动作，然后关闭空气压缩机的进气口，就会空载启动电机。等空气压缩机进入到正常工作状态中之后，若后端设备的用气量太大，则会使储气罐中的气体压缩压力不够，而使空压机的电机负载运行，在后段管路不停产生压缩气体。若后端管路设备终止用气，储气罐中的压缩器压力就会逐渐升高，上升到一定压力值的临界点时，控制器就会作出卸载指令，使加载阀停止运行，关闭进气口，而使空压机的电机呈空载运行。

三、空气压缩机在变频器节能改造前的缺陷

（1）在化纤纺织企业生产中，空气压缩机的电动机功率都非常大，通常都是采用三角转换方式启动，或者利用变压器进行降压来启动空压机，但这样做的后果则是非常容易把接触器的触电熔焊掉，更会给相关机械设备和电网系统带来强烈冲击，影响它们的正常运行。

（2）空气压缩机主要是依赖其调整运行操作的台数来实现供气压力的，在工厂生产中，为了尽量减少因空压机的反复多次起停而造成的电能大量消耗，增加工厂经济成本，往往都是采用这种办法来实现供气压力。但是这样出来的供气质量偏低，完全跟不上工厂实际生产中的用气需求，长此以往不但会整体上降低工厂供气的质量水平，更会限制阻碍工厂的长期发展。

（3）空气压缩机在工厂生产中是必须全天候运转工作，不能间断的，而且在运行过程中主要依靠出口阀门来对供气压力进行调整，这就加大了活塞式空压机工作机房内的噪声程度。一般空气压缩机都是采用调整出口门来对出口压力进行调整，减小出口门开度的情形下，空压机的运行效率就非常低，导致极大的电能源浪费。

（4）空气压缩机系统的排气压力太大，管径配置不能跟空压机的气体流速完美配合，这在一定程度上加大了负荷耗能压力，增加了管路压力。另外，在设计选择空压机电动机的容量时，是按照设备长时间负荷运行的承受力来设计的，因此电动机的容量都设计偏大。但是工厂在实际生产操作中，一般电动机的负载承受能力都比较低，运行时间占的比例又大，这就造成了电力能源的大量消耗，花费巨大电费开支，不但增加成本负担，更会缩短空压机的使用时间。

四、变频器改造后在空气压缩机中的节能应用

（1）在化纤纺织工业生产中，对空气压缩机中变频器的改造可以有效实现节能的目的，在空压机运行中，可以把其中两台、三台空压机全都实施变频驱动，并把变频驱动的几台空气压缩机同时运行操作，这样就可以在最大程度上实现对空气压缩机在工厂生产中的节能作用。

（2）储气罐中的压力变化，可以通过DCS系统进行自动分析，统计出启动和停止相应空气压缩机的数量以及型号，从而实现空压机的启动停用状态的自动化，避免空置能源浪费。

（3）对变频恒压供气系统设立完善的保护措施，对系统中随时可能出现的过压、过热、负荷过重等问题及时发现和解决，变频器也具有自我诊断功能，不但增加了系统运转的稳定性，更实现了节能。

（3）每台空气压缩机的机组都具备变频功能和工频功能，这样一来一旦空压机中的变频器出现故障时，就可以自动切换到工频状态继续运行，极大程度保证了空气压缩机持续供气的稳定性，避免空气压缩机由于可能出现的突然间断而停止运作，造成巨大的能源消耗。

五、结束语

对空气压缩机中的变频器进行改造后，把其正常运行时所抄的电表数据和改造之前的电表数据进行对比，就可以知道改造后的变频器在节能上起到了重要作用。而在我国工厂发展中，对电能的消耗是必然的，那么只能从节能上入手，尽量避免企业发展中的大量能源消耗，因此，使用改造后的变频器在空气压缩机中普及运用，对推动工厂的生产发展有重要意义。

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