螺桿式空壓機已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是應用最廣泛的動(dòng)力源之一。但也存在著(zhù)大量的能源浪費，主要是電能、熱能的浪費。企業(yè)通過(guò)合理管理，對設備的改造和有效的利用，每年可幫助企業(yè)節約能源費用消耗，又能夠間接減少CO2的排放，有著(zhù)良好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會(huì )效益。適宜推廣。
一、改造前的設備狀況
某廠(chǎng)有2臺20m3/min螺桿空壓機和2臺10m3/min螺桿空壓機,其工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽(yáng)轉子在氣缸內轉動(dòng),使轉子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化,空氣則沿著(zhù)轉子軸線(xiàn)由吸入側輸送至輸出側,實(shí)現螺桿空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過(guò)程。20m3/min螺桿空壓機的主電機額定功率為132kW,10m3/min螺桿空壓機的主電機額定功率為75kW,均為Y—Δ減壓?jiǎn)?dòng)。
原系統存在以下問(wèn)題:
?、僦麟姍C雖然采用Y—Δ減壓?jiǎn)?dòng),但啟動(dòng)電流仍很大,會(huì )影響電網(wǎng)的穩定及其他用電設備的運行安全。
?、诳諌簷C時(shí)?？蛰d運行,屬非經(jīng)濟運行,電能浪費嚴重。
?、酃ゎl運行時(shí)噪聲很大。
?、芄ゎl啟動(dòng)對設備的沖擊較大,各部件如電磁閥的動(dòng)作頻率高,所以設備維護費用相對高。
二、變頻改造可行性分析
1.節能由于該廠(chǎng)用氣負荷波動(dòng)較大,而變頻控制系統可以比較準確地根據用氣系統的需求來(lái)控制空壓機的輸出,達到節約能源的目的。
?、僮冾l器的軟啟動(dòng)功能,使空壓機的啟動(dòng)電流小;
?、诳諌簷C加載時(shí),因供氣量的變化而改變電機轉速;
?、郛斢脷饬繕O小時(shí),導致空壓機卸載運行,變頻控制系統的空壓機在空載狀態(tài)時(shí)電機能耗也大大降低(20m3/min空壓機低于30kW)。經(jīng)查變頻曲線(xiàn)表(由空壓機廠(chǎng)家提供變頻器的試驗數據表)得知,使用變頻器控制時(shí),空壓機加載時(shí)的平均功率約為80kW,空載時(shí)約為30kW,根據2001年運行數據,年運行時(shí)間為8000多小時(shí),加載比例為45%,工頻加載時(shí)的平均功率為113kW,空載時(shí)約為50kW,與工頻相比,變頻控制加載時(shí)節電量118800kW·h,節約電費77220元(每kW·h以0.65元計),空載時(shí)的年節電量88000kW·h,節約電費57200元,共計134420元。20m3/min螺桿空壓機變頻改造費用約為15萬(wàn)元,因此從理論上此改造是可行的。
2.降低維護成本采用變頻控制系統,空壓機的軟啟動(dòng)減少了對部分電氣部件和機械部件的沖擊。正常運轉時(shí),轉速大部分時(shí)間低于額定轉速,降低了各類(lèi)相關(guān)電磁閥和氣動(dòng)元件的工作頻率,延長(cháng)了零部件的使用壽命,減少了空壓機的維護費用。
3.降低噪聲當排氣量減少時(shí)。電機運轉速度減慢,空壓機發(fā)出的噪聲比全速運行時(shí)的噪聲大大減少,改善了操作工的工作環(huán)境,有利于環(huán)保。
三、改造措施及運行效果根據原設備工況存在的問(wèn)題,空壓機經(jīng)變頻改造后應滿(mǎn)足以下要求:
?、匐姍C變頻運行狀態(tài)保持氣罐出口壓力相對穩定,上下波動(dòng)0.1MPa;
?、跒榱讼到y運行的可靠性,系統應具有變頻和工頻兩套控制;
?、圩冾l控制系統應采取閉環(huán)控制方式;
?、転榱讼到y的穩定性,一臺20m3/min螺桿空壓機運行在變頻方式,但兩臺空壓機可以相互進(jìn)行變頻切換;
?、莞鶕諌簷C的轉矩特性,應選用恒轉矩變頻器;
?、拊谟秒姎饬啃〉那闆r下,變頻器處在低頻運行時(shí),應保證設備的正常潤滑。
根據要求,采用一套變頻控制系統(ABB ASC600型通用變頻器),通過(guò)切換裝置轉換控制2臺20m3/min螺桿空壓機(一臺變頻運行,另一臺可工頻運行)?？刂苹芈啡圆捎迷諌簷C系統中的西門(mén)子S7-200型PLC控制,并在壓縮空氣總管路上安裝一只壓力變送器,輸出4￣20mA信號反饋至變頻器,與壓力設定值進(jìn)行比較,經(jīng)PID運算輸出控制信號給變頻器的驅動(dòng)回路,調節電機的轉速及空壓機的加卸載,維持設定壓力的平衡,以達到恒壓供氣的目的。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的實(shí)際運行和參數的多次修改,最終達到了滿(mǎn)意的控制效果。連續對6個(gè)月的耗電數據進(jìn)行統計比較,節電率達28%以上,年節約電費20萬(wàn)元以上,在不到一年的時(shí)間內即可收回投資。
四、問(wèn)題及處理改造后的空壓機,運行兩年多曾出現如下問(wèn)題
1.電機的冷卻風(fēng)翼經(jīng)常斷裂由于空壓機的電機功率為132kW,電機的冷卻風(fēng)翼采用金屬材料,空壓機經(jīng)變頻改造后轉速經(jīng)常變化,雖然將變頻器的加減速時(shí)間在允許范圍內進(jìn)行了延長(cháng),但仍經(jīng)常發(fā)生風(fēng)翼折斷的故障。為此,安裝一臺獨立的風(fēng)扇對電機進(jìn)行冷卻后,運轉正常,問(wèn)題得以解決。
2.空壓機油路系統過(guò)早出現積炭改造后的空壓機平均轉速降低,使用一定時(shí)間以后,壓縮機的冷卻盤(pán)管及油分離器的內壁上形成積炭,造成其換熱器換熱效果明顯下降,出現排氣溫度高報警,造成頻繁停機,影響正常生產(chǎn)。于是選用空壓機廠(chǎng)家推薦的積炭清洗劑(每臺的清洗費用約600元),拆下冷卻盤(pán)管浸泡2h后(或通過(guò)專(zhuān)用泵循環(huán)30min),用清水沖凈,再用壓縮空氣吹干,更換新的油分離器芯,加入新的潤滑油,開(kāi)機運轉后故障消除。
