空气压缩机变频恒压系统研究应用

【摘 要】采用变频驱动电动机，以输出压力作为控制对象，与压力变送器等组成闭环恒压控制系统。

【关键词】空气压缩机；变频驱动；恒压；自控

压风系统是煤矿主要生产配套系统之一，是矿井的安全动力系统，同时也是矿井安全自救系统。

1 空压机系统概况

我公司地面工业广场压风机房安设空压机五台，皆为MLGF-20/8-132G型，额定排气量20m3/min，额定压力为8kg/cm2，配用电机为Y315M2-8，功率：132kW，正常运行方式为三用二备，每年连续运转时间25000小时以上，在设计选型时，空压机按照满负荷、长时间、连续运行方式来选型的，实际运行中空载运行时间所占比例较高，根据现有电控系统即使在空载情况下，电动机仍以额定转速运行，输出功率变化小，无功功率大于有功功率，有效率低，大部分电能白白浪费掉；存在的另一个问题，空压机起动时冲击电流大，对电网和设备危害较大，运行质量差。

2 空压机系统改造

2.1 改造之前

2.1.1 空压机加载期间风量为20m3/min电流约为180A，空载期间电流约为45A，表1为五台空压机运行时间、加载时间、空载时间的统计：

表1

以3#空压机为例，平均空载率计算方法，平均空载率=（累计运行时间-累计加载时间）/累计运行时间=（3200-1620）/3200=49.4%通过对空载率的统计可知，空压机因空载运行浪费大量电能。五台空压机平均空载率为50.54%，急需实施节能改造。

2.1.2 空压机工频起动时虽采用Y-降压起动，但电流仍在400A左右，对电网的冲击较大，影响电网的稳定。对设备的危害较大，冲击电流降低了电动机使用寿命，影响了设备的运行安全。

2.1.3 空压机的开停需人工操作，一方面不方便，造成人力资源负担，另一方面，由于人工切换操作极易造成气压不稳定，给生产带来不便。

2.2 改造状况

2.2.1 控制原理

采用变频驱动电动机，以输出压力作为控制对象，与压力变送器等组成闭环恒压控制系统，通过PLC集中控制，每台空压机根据自身储气罐压力要求调整运转频率，整个自控系统根据总管压力调整运转台数和相应空压机的运转频率，双重节能措施达到节能效果。

2.2.2 控制方式

1）整个系统分为现场手动、现场自动、远程控制三种控制方式，通过主控系统可使系统在自动和手动之间、自动和远程控制之间进行数据切换，无论自动还是远程控制都能实现启动、停止、保护、恒压调节等功能，可以实现分时段不同压力控制、保护控制、自动开关机等。

2）选择性开机，可人为设定开机顺序，PLC控制系统具有加载时间累计设定功能，当前空压机加载累积时间超过设定时间时，则投入运行下一台空压机，以此类推；当前空压机加载累积时间少于设定时间时，则停止运行一台空压机，以此类推。

3）如空压机连续运行时间累加到一定的时间（该时间可设定），则自动停止该空压机的运行，开启下一台空压机。

4）PLC控制可自动跳过处于故障、现场手动、检修等状态的空压机，开启具备工作条件的空压机。

2.2.3 运行监视

1）可实现温度、压力等运行状况实时监视，参数在线修改，状态监视、过程监视、趋势分析、和监视系统异常等各种数据的监视。

2）当空压机有故障时，监控画面将自动显示有关画面，监控系统能够按要求，自动的组织相应时间区间的有关数据，以曲线的形式显示在屏幕上，便于故障的查询。

2.2.4 故障保护、记忆功能

1）实现各类保护和报警功能，油压、油温、水温、断水、断油等超限报警，可根据现场情况设定参数报警即停机或只报警不停机。

2）系统报警后，空压机自动设置为软检修状态，只有维修人员手动清除软检修状态，该空压机才能开机。

3）系统每天将设备的报警时间、报警设备等信息保存到计算机，可以随时查阅。

3 改造后运行状况

3.1 系统运行正常

改造后变频控制系统运行状况良好，空压机起动时启动电流在0-180A范围内缓慢上升，降低了冲击电流；PLC控制系统替代继电器控制后，故障率明显下降；压力变化幅值由改造前的±0.15降至±0.04保证了供风负荷稳定；同时因使用电接点压力控制器，压力调节精度更高，控制准确，从而避免了误动作导致加载、卸荷事故的发生。

3.2 节电效果

运行时间与卸荷时间约相等即各12小时，每年按350天计算，以1#空气压缩机为例，节电量每年节约电量191520kW。

4 结语

改造后的压风系统节电效果十分明显，对供电电网和设备本身的损害也大大降低，提高了系统的安全稳定性，减小了日常的维护量，既节约了人力及成本，又延长了设备的使用寿命。

【参考文献】

[1]邢子文.螺杆压缩机：理论、设计及应用[M].北京机械工业出版社，2008，6.

[2]兰运良.空气压缩机技术[M].西北工业大学出版社，2008，10.