空壓機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造

戴宏偉 王延敏

（河南格瑞特科技有限公司 鄭州）

2臺(tái)90 kW螺桿空壓機(jī)，一備一用，為井下氣動(dòng)設(shè)備供氣使用，系統(tǒng)工作壓力0.6～0.78 MPa?？諌簷C(jī)額定供風(fēng)量遠(yuǎn)大于井下用風(fēng)量，空壓機(jī)帶載運(yùn)行和空載運(yùn)行之間有一定時(shí)間間隔，具有節(jié)能降耗的潛力。通過空壓機(jī)控制柜面板設(shè)置空壓機(jī)加載、空載壓力，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置系統(tǒng)壓力?？諌簷C(jī)啟動(dòng)后，帶載運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)系統(tǒng)壓力升至＞0.78 MPa時(shí)，空壓機(jī)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)氣口閥門，電機(jī)進(jìn)入自動(dòng)空載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流為72 A。當(dāng)井下用風(fēng)一段時(shí)間后，系統(tǒng)壓力降低到＜0.6 MPa時(shí)，進(jìn)氣口閥門打開，電機(jī)自動(dòng)投入帶載運(yùn)行，此時(shí)實(shí)際運(yùn)行電流162 A?？諌簷C(jī)以上工作流程循環(huán)往復(fù)，直至手動(dòng)停機(jī)。為了節(jié)能，決定改裝變頻調(diào)速器控制空壓機(jī)電機(jī)的運(yùn)行。

將變頻器串入空壓機(jī)電機(jī)主回路，啟停信號(hào)取自空壓機(jī)進(jìn)氣閥門，即進(jìn)氣閥門打開時(shí)變頻器啟動(dòng)，進(jìn)氣閥門關(guān)閉時(shí)變頻器斷掉，電機(jī)停止運(yùn)行。

理論節(jié)能效果，改造前，空載功率37.8 kW，加載功率85.2 kW。改造后空載功率=0，加載功率85.2 kW。改造后，節(jié)能效率30.8%。電機(jī)功率計(jì)算系數(shù)取1.732，電機(jī)功率因數(shù)理論取值0.8。

根據(jù)上述方案實(shí)施改造后，發(fā)現(xiàn)變頻器由停機(jī)狀態(tài)到最大載狀態(tài)，即頻率升至45 Hz的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)間需要11 s（因?yàn)樽冾l器是帶載啟動(dòng)，啟動(dòng)電流比較大，啟動(dòng)時(shí)間不能太短）。變頻器在啟動(dòng)及初運(yùn)行時(shí)十幾秒內(nèi)，儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力更是下降到0.6 MPa以下，此種壓力不能滿足供氣需求，說明以上方案不可行。

進(jìn)一步改進(jìn)方案，空壓機(jī)轉(zhuǎn)為空載狀時(shí)，不妨把變頻器設(shè)定在允許的低頻狀態(tài)下運(yùn)行，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)不斷調(diào)試摸索，發(fā)現(xiàn)空載狀態(tài)下電機(jī)以30 Hz頻率運(yùn)行狀態(tài)最佳，也避免了頻率過低狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)電機(jī)的不利影響。當(dāng)系統(tǒng)壓力下降到下限時(shí)，空壓機(jī)加載運(yùn)行，變頻器運(yùn)行頻率設(shè)定為42 Hz，可滿足生產(chǎn)需要，而加載時(shí)間在3 s內(nèi)即可完成，而此時(shí)運(yùn)行電壓、電流分別為319 V、153 A；當(dāng)空壓機(jī)空載時(shí)，電機(jī)在30 Hz頻率狀態(tài)下運(yùn)行，其電壓電流值分別為228 V和55 A。與改造前比較，不論是帶載還是空載狀態(tài)下，運(yùn)行的電壓、電流值都有不同程度降低，節(jié)能效果明顯。以上高低頻控制信號(hào)，取自空壓機(jī)進(jìn)氣閥門的關(guān)開量。

改造后，空壓機(jī)空載功率16.9 kW，加載功率68 kW，設(shè)空壓機(jī)加載與空載時(shí)間相等，則改造后空壓機(jī)理論節(jié)能效率31%。因?qū)嶋H生產(chǎn)中，空壓機(jī)加載時(shí)間要比空載時(shí)間長(zhǎng)，加上變頻本身也要消耗一定的能量，實(shí)際節(jié)能效果低于理論值。改造后應(yīng)用3個(gè)月，根據(jù)實(shí)際用電度量對(duì)抄表數(shù)進(jìn)行前后對(duì)比，實(shí)際節(jié)能效率為21%。

改造后，空壓機(jī)理論小時(shí)節(jié)能功率38.5 kW，實(shí)際小時(shí)節(jié)能功率26.1 kW，空壓機(jī)實(shí)際日運(yùn)行15 h，年運(yùn)行330 d，每臺(tái)空壓機(jī)每年節(jié)省電量131 175 kW。每度電按0.75元計(jì)，空壓機(jī)每年實(shí)際節(jié)省用電費(fèi)用98 381元?？芍?，凡空壓機(jī)不滿負(fù)荷運(yùn)行且?guī)лd和空載運(yùn)行之間有一定時(shí)間間隔，皆可進(jìn)行上述改造，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。