提高离心式空压机稳定性，避免因控制电源低电压波动跳机的探索与研究

提高离心式空压机稳定性，避免因控制电源低电压波动跳机的探索与研究

覃庆龙 

广西柳州钢铁集团有限公司动力厂    广西柳州市     邮编 545001

论文摘要：本文探讨了避免离心式空压机因控制电源低电压波动跳机的措施。针对空压机控制电源低电压波动的特点以及跳机过程发生的逻辑关系，提出了一种电路改造解决方案。该方案利用不间断电源、轻重负荷分离的方法实现了提高离心式空压机稳定性的目的。同时，本文还试验验证了该方案的可行性，并进行了系统的案例验证。结果表明，该方案可以有效地避免因控制电源低电压波动跳机，具有广泛的应用前景。

关键词：离心式空压机  低电压波动 

一、引言

1、研究背景和目的

离心式空压机是工业生产中常用的一种设备，其主要作用是将大气中的空气压缩成高压气体，以供各业设备使用。但是，在实际应用过程中，离心式空压机存在着一些问题，其中之一就是由于控制电源低电压波动而导致跳机的现象。这种跳机不仅会影响工业生产的正常进行，还可能会给设备带来损坏，甚至造成人员伤亡等严重后果。

因此，提高离心式空压机稳定性，避免因控制电源低电压波动跳机，已经成为了一个紧迫的问题。本研究旨在探索离心式空压机的稳定性问题，并针对跳机问题进行深入研究，提出有效的解决方案，从而保证工业生产的正常进行，提高设备的可靠性和安全性。

2、文献综述

目前，国内外学者已经对离心式空压机的稳定性问题进行了广泛的研究。其国外学者主要集中在离心式空压机的控制系统优化、降低噪声和振动、提高效率等方面；而国内学者则更多地关注离心式空压机的结构设计、性能测试和故障诊断等方面。本研究将综合前人研究成果，进一步深入探讨离心式空压机的稳定性问题，并提出有效的解决方案，为工业生产的顺利进行提供有力保障

二．低电压波动对离心式空压机的影响

1、空压机的工作原理和结构

离心式空压机是一种常见的气体压缩设备，主要由进气口、离心轮、导叶、扭曲器、排气室、出气阀等部分组成。当大气通过进气口进入离心轮时，受到离心力的作用，使气体速度加快，并通过导叶和扭曲器的作用，将高速气体转化为高压气体，最终从出气阀中排出。离心式空压机的电源分为高压主电源和低压控制电源，常用的高压主电源为6kV或10kV，用于空压机电机供电。而常用的控制电源为380V，380V电源用于辅助油泵、油加热器、PLC控制系统供电。

2、控制电源低电压波动的特点和原因

低电压波动是指电网电压在短时间内突然下降，通常这种下降是可以短时恢复的。通常发生过程为电网电压稳定在额定电压范围内，突然发生负载变化或者线路故障等事件，引起电网电压下降，之后电气保护设备动作切除故障点后，电网电压又会立即恢复，这就出现了低电压波动。低电压波动是一种常见的电力问题，它可能会对离心式空压机产生严重影响。

3、控制电源低电压波动引起离心式空压机跳机的过程如下：

（1）控制电源低电压波动发生前：空压机各系统运行正常，油系统由主油泵提供油压。

（2）控制电源低电压波动发生时：空压机PLC系统和压力变送器等测量仪表因电压低停止运行。PLC系统以故障状态发出跳机指令给高压开关柜，使高压开关柜跳闸。

（3）控制电源低电压波动发生后：空压机PLC系统和压力变送器等测量仪表重新启动恢复初始状态，但高压开关柜已跳闸，最终离心式空压机跳机。

4、典型案例分析，380V电力系统为单母线分段运行方式：

（1）某工厂的离心式空压机控制电源在380V进线Ⅰ段，该段进线断路器保护设定值偏小，在启动一台水泵电机时导致进线断路器动作跳闸，该段所带的离心式空压机因控制电源低电压波动跳机。

（2）某工厂的离心式空压机控制电源在380V进线Ⅰ段，在该段水泵电机时内部短路导致380电压波动，对应配电断路器动作切除掉了故障水泵，但该段所带的离心式空压机因控制电源低电压波动跳机。

综上所述，控制电源低电压波动是离心式空压机常见的故障原因之一，它会影响离心式空压机的工作效率、稳定性和设备寿命。因此，在设计和使用离心式空压机时，应该充分考虑低电压波动对其产生的影响，采取相应措施提高其稳定性和可靠性

三、提高离心式空压机稳定性的措施

1、为了防止低电压波动导致离心式空压机控制电源失电，可以采取以下保护措施：

（1）使用UPS电源作为控制系统电源：UPS电源可以在电网电压波动或停电时为离心式空压机提供不间断电源，从而避免控制电源失电。

（2）将控制系统电源和辅机电源分开：原设计的空压机控制电源包含了PLC系统、仪表设备电源、辅助油泵电源、油加热器电源。空压机开机前，需投入辅助油泵电源和油加热器电源；空压机稳定运行后，辅助油泵电源和油加热器电源会自动停运。这些辅机电源功率较大，且容易产生故障，与控制系统电源分开后可以减轻UPS的负担、减少改造的投资，同时增强系统的可靠性。

2、优化后的空压机控制电源如下图：

3、为了验证上述措施的有效性，可以进行以下实验设计和方法：

（1）改造现场设备：根据提高离心式空压机稳定性的措施，增加一套UPS设备，并重新敷设电缆将控制系统电源和辅机电源分开供电。

（2）模拟低电压波动：手动跳开380VⅠ段进线，母联备自投自动投入恢复Ⅰ段电压，模拟低电压波动，观察离心式空压机的运行状态和产生的故障情况。

（3）验证措施的有效性：观察离心式空压机的运行状态、压缩空气产量、是否有故障报警灯等情况，并与改造前的现象进行对比。

（4）验证结果：空压机在380VⅠ段发生低电压波动后，正常运行，没有故障报警。

综上所述，通过采取合适的保护措施和优化策略，可以提高离心式空压机的稳定性和可靠性，避免因低电压波动导致跳机等故障发生。实验验证是评估措施有效性的关键，可以为进一步优化离心式空压机设计。

四、结论与展望

1、研究成果总结 本论文通过分析离心式空压机在低电压波动下容易出现的故障和失效现象，提出了一种电路改造解决方案提高离心式空压机稳定性。经过实验验证，这钟方案可以有效地避免因低电压波动导致跳机等故障的发生。

2、存在的不足和未来研究方向 尽管本论文提出的措施和策略可以有效地提高离心式空压机的稳定性，但仍存在以下不足之处：

（1）针对特定场景：本论文的研究主要针对低电压波动导致的故障情况，而其他因素可能也会影响离心式空压机的稳定性，需要更全面的研究。

（2）缺乏大规模应用实践：虽然实验验证了措施和策略的有效性，但在大规模应用中是否具有可行性和效果还需要进一步研究。

未来的研究方向包括：进一步深入研究离心式空压机的稳定性问题，探索更全面和有效的控制措施和优化策略；在实际应用中验证措施的可行性和效果，以及适应不同场景的措施和策略。

参考文献：

宋犀堃.低压供配电实用技术. 中国电力出版社, 2018-06

祁大同. 离心式压缩机原理. 机械工业出版社, 2018-02