螺杆式空压机动力站节能措施关键技术研究

螺杆式空压机动力站节能措施关键技术研究

贺晓斌

陕西延长石油集团橡胶有限公司 陕西 咸阳 712000

摘要：在工业生产的过程之中，压缩机是应用十分广泛的机械设备之一，其不仅能够在石油、化工、冶金、建筑等行业中得到应用，还能够在制药、电力、国防等部门之中发挥重要作用。故而，压缩机的正确选择极其关键，不仅能够进一步压缩该机器的购置成本，而且能够实现能耗的节约、产量的提升、企业负担的减轻以及企业营收的增加。本文通过螺杆空压机和空气动力站结构的工作原理研究，分析空气动力站能耗过大的原因，根据几种不同的节能方案，总结出螺杆式空压机节能措施关键技术，并根据实际情况进行具体实施，得到了显著的节能效果。

关键词：螺杆式；空压机；动力站；节能；关键技术

引言

压缩空气产生的动力源广泛运用在数控机床，试验设备装配线等领域。但是在实际生产中各工序可能由各类小微型空压机单独提供压缩空气能，空压机数量多，导致用气点多，分布零散，占用空间，设备维护管理十分不便，而且设备损耗较大，且噪音污染严重。一般解决方案是用螺杆空压机在生产线布设管网建设成集中供气动力站，但集中供气动力站缺点是能耗过大，针对此问题，需要科学的解决方案从而避免集中供气动力站能耗过大问题。

1螺杆空气压缩机的结构及工作原理

螺杆空气压缩机的基本结构是主机和辅机共同组成了一台完整的螺杆空气压缩机组。主机的主要构成是螺杆空气压缩机的主机和电机。辅机的主要结构是排气结构、冷却结构、油气分离结构、电气结构和控制结构等。工作原理：两个按照一定传动比反向旋转且又相互咬合的螺旋转子平行配置在倒8字形铸铁机壳中，阳转子的外径要比阴转子大，阴转子有六个螺旋形齿子，阳转子有五个。工作腔由齿槽、端盖和机壳内壁面共同组成，其功能类似于气缸，转子的齿功能类似于活塞。吸气、排气孔口在机壳两端呈对角线排布，一旦阳、阴转子开始反向旋转，转子的齿脱开或进入都会引发容积的改变，达成吸气、压缩和排气的循环，从而完成压缩空气产出的工作目的。

2螺杆空压机在加、卸载供气控制方式中存在的问题

现阶段，螺杆空压机在加载、卸载供气控制方式中还存在一定的问题，有待于进一步解决，其问题主要如下。（1）能耗消耗较大。加载、卸载供气控制方法，会促使压缩气体的压力在最低压力值和最大压力值之间变化。最低压力值指的是空压机正常运行的最低压力。通过能耗分析，可以发现螺杆空压机在实施加载、卸载供气控制方式的时候，其能源消耗来自两个方面：一方面，当压缩空气压力超过最低压力值后，在螺杆空压机原有的运行原理基础上，其压力值会继续上升至最大压力值，这就会导致其热量向外释放，造成能源消耗。而且当超过最小压力值的气体进入元件之前，其需要经过减压阀，在降压的过程中同样需要损失一定的能源；另一方面，则在于体卸载时所采用的调节方法不够合理，容易产生能源消耗。当压力达到最大压力值的时候，其需要实施降压卸载工作，目前所采用的调节方式，会造成大量能源的消耗，空压机10%的时间都处于空转状态。（2）螺杆空压机在运行过程中，主要是利用机械方式来对进气阀进行调节，这种方式无法连续性调节供气量，会因为供气量的变化而致使压力出现波动，在用气精度方面还有待强化，未能满足相关工艺标准。而且频繁的调节进气阀，会致使进气阀出现损伤，增加维修费用。

3螺杆式空压机动力站节能措施关键技术

3.1螺杆空压机节能改造的必要性

由于螺杆空压机目前的工作原理会致使其产生过大的能源损耗，不符合高效低耗生产的要求，因此必须对其进行有效的节能改造，以降低其应用成本。就目前而言，大部分螺杆空压机采用的是加载、减载等运行模式。在空压机进行减载的时候，会出现空转状况，这种情况下，空压机未能起到运行作用，反而还消耗了电能，得不偿失，造成了能源浪费。因为无法改变电动机的转速，要想避免空压机出现空转问题，则必须改变空压机的频率，重新调整其转速，这就需要应用到变频器技术。在使用变频调速技术的时候，需要利用压力变送器进行测量，对比管网压力值和压力设定值，以发现两个数据之间存在的偏差，通过科学的PID调节器来计算频率值，主要指的是变频器在异步电动机中应用的频率值。可充分发挥变频器的作用，利用其来有效控制电机的工作频率，改变电动机的转速，以重新调整空压机的供气量，有效控制管路压力。基于这一工作原理，螺杆空压机可将压缩空气输入储气罐中，其所受到的压力也会产生一定的变化，管网压力将逐步趋向于设定好的压力值。有效的螺杆空压机节能改造方案，不仅能够保证空压机供气的连续性，做好调节工作，还能够为管网压力的稳定性提供重要保障，使之一直达到设定的压力值，并且长久保持，以减少螺杆空压机运行中的能源损耗量，达到节能目标，保障供气质量。通过变频调速的方式来控制空压机，可以实现恒压供气控制模式，降低空压机中各部件的磨损率，从而延长螺杆空压机的使用年限，减少空压机的维修成本，提升空压机运行效率，为企业生产带来更多的经济效益。

3.2螺杆空压机节能改造方案

可根据螺杆空压机的原工作原理，及其运行中存在的各项问题，制定适宜的节能改造方案。于原有控制系统中增加变频主机设备，严格按照相关要求进行安装。加装变频主机设备，不仅不会影响螺杆空压机在工频状态下的正常运行，还能实现变频的有效转换，由一台变频主机，轮流控制两台空压机，可根据施工生产的实际情况，选择适宜的运行模式，工频或是变频均可。这种运行方式，能够大大提高螺杆空压机的运行效率，具有较好的节能效果，可保证螺杆空压机运行系统的稳定性，尽量规避故障的发生。为充分发挥变频器技术的作用，改善螺杆空压机控制系统，应当保留螺杆空压机原控制系统的安全保护功能，不改变原来的系统操作习惯，以提高螺杆空压机系统运行的安全系数，优化操作流程。在对螺杆空压机进行变频节能改造的时候，还应该尽量保留空压机的主电路，使之控制电路保持完整性，无须改动其电路系统，这有利于为后续维修工作奠定扎实基础，有效应对变频器出现故障的状况。

3.3调时调压节能方案效益

空气动力站经调时调压方案改造后带来良好的经济效益和环境效益。（1）节约大量电能。改造前900千瓦·时/天，改进后按180千瓦·时/天、0.85元/千瓦·时、300天/年计算，年节约电能=（900-180）×0.85×300=174000（元）（2）缩短运行时间，大大延长设备使用寿命。改造前设备每天运行16小时，改造后每周期运行5～6分钟，停机每周期平均40分钟，每天仅运行2小时左右。（3）节省投资。此改造含储气罐、阀、管道共投资1.5万元，若采用调频方案，变频器、气压传感器及控制电路等共需投资8万元，相比之下不仅节能效果优越，而且节约投资6万余元。（4）降低噪音。由于运行时间大幅缩短，噪音污染大大减轻。

结束语

实际科研和生产中，常用获取动力源的方法是利用空压机改造成集中供气动力站，而解决动力站空压机空运转问题常用的变频解决方案不一定是最佳方案，需根据实际情况因地制宜，有针对性的采取相关措施，才能取得较好的节能效果。

参考文献

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