劉國(guó)亮，高 強(qiáng)，丁紅巖，楊衛(wèi)鋒，徐金文

(中國(guó)化工正和集團(tuán)股份有限公司，山東 東營(yíng) 257342)

螺桿式空壓機(jī)在石油化工行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，為石油化工生產(chǎn)提供凈化風(fēng)和非凈化風(fēng)，是儀表器件用風(fēng)的動(dòng)力來源。螺桿式壓縮機(jī)的供氣是使用頻繁的加載和卸載來控制空壓機(jī)。由于不同空壓機(jī)設(shè)備工作的工作周期和產(chǎn)品工藝有所不同，特別是工藝生產(chǎn)中容易造成風(fēng)壓波動(dòng)，容易引起用氣量的波動(dòng)，用氣量和產(chǎn)氣量的波動(dòng)會(huì)引起空壓機(jī)的加載和卸載頻繁工作。造成不可避免的電耗損失和設(shè)備本身的機(jī)械磨損，進(jìn)而造成設(shè)備的使用壽命下降；加載和卸載是瞬間發(fā)生的，頻繁的加載和卸載會(huì)影響電力管網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。因此對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造有助于解決以上問題。達(dá)到實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、減少機(jī)械磨損和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。本文對(duì)空壓機(jī)在工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，并對(duì)在變頻運(yùn)行工況下進(jìn)行了舉例驗(yàn)證。

1 螺桿式空壓機(jī)工頻運(yùn)行

螺桿式空壓機(jī)配備的電機(jī)一般都較大，并且啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)，加載和卸載方式均是瞬時(shí)進(jìn)行，空壓機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流是額定電流的3～5倍，啟動(dòng)電流很大，容易引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，壓縮氣源也不穩(wěn)定，而且還會(huì)使設(shè)備的機(jī)械磨損增加，影響設(shè)備的使用壽命。

2 螺桿式空壓機(jī)變頻運(yùn)行

1)對(duì)螺桿式空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的軟起、軟停，減小電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備造成的沖擊，進(jìn)而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

2)電機(jī)的運(yùn)行可以在改變頻率的情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化，系統(tǒng)可以根據(jù)用氣量的多少自動(dòng)調(diào)節(jié)電源頻率，以改電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，不用電機(jī)頻繁啟動(dòng)，就能實(shí)際整個(gè)供氣系統(tǒng)穩(wěn)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了節(jié)電的效果。

3)系統(tǒng)由于使用了變頻器進(jìn)行控制，不但電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，而且變頻調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，使電機(jī)在運(yùn)行速度改變，從而實(shí)際壓縮機(jī)風(fēng)壓的穩(wěn)定，調(diào)節(jié)過程是平滑穩(wěn)定的，風(fēng)壓系統(tǒng)沒有起浮波動(dòng)，提高了供風(fēng)系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定。

3 螺桿式空壓機(jī)變頻改造的技術(shù)特點(diǎn)

在進(jìn)行變頻改造時(shí)不改變?cè)娐罚辉谂潆娛覂?nèi)主電路上加一臺(tái)變頻器，螺桿式空壓機(jī)電路沒有變化，原電路系統(tǒng)保留，在變頻器發(fā)生故障或檢修時(shí)，能切換到工頻上運(yùn)行。這樣，空壓機(jī)在變頻和工頻兩種狀態(tài)下都可以可運(yùn)行，并且空壓機(jī)的操作保持不變。

4 壓風(fēng)機(jī)經(jīng)過變頻改造后的運(yùn)行狀況分析

與傳統(tǒng)的控制方式相比，主要優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)變頻改造后的壓風(fēng)機(jī)的產(chǎn)氣量可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要來進(jìn)行運(yùn)作，大大降低了因波動(dòng)產(chǎn)生的能耗損失，目前看是比較好的改造方式。

以下對(duì)某公司螺桿式空壓機(jī)改造前、后運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例說明。

某空壓機(jī)改造前的運(yùn)行工況條件如表1所示。

表1 空壓機(jī)改造前的運(yùn)行工況

空壓機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)速n、流量Q、軸功率P的關(guān)系為Q1=Q2(n1/n2)、P1=P2(n1/n2)，其流量和功率為線性正比關(guān)系。

空壓機(jī)在實(shí)現(xiàn)變頻改造前的壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況(24 h)的用電量計(jì)算如下所示：

W前=(0.1P1+0.3P2+0.3P3+0.2P4+0.1P5)×24=(0.1+0.3×0.9+0.3×0.85+0.2×0.8+0.1×0.6)×P0×24=(0.1+0.27+0.255+0.16+0.06)×P0×24 =0.845×P0×24=20.28·P0(kWh)

空壓機(jī)變頻改造后的運(yùn)行情況(24 h)如表2所示。

表2 空壓機(jī)改造后運(yùn)行工況

空壓機(jī)每日用電量計(jì)算如下：

W后=(0.1P1+0.3P2+0.3P3+0.2P4+0.1P5)×24=(0.1+0.3×0.7+0.3×0.5+0.2×0.3+0.1×0.1)×P0×24=(0.1+0.21+0.15+0.06+0.01)×P0×24=0.53×P0×24=12.72·P0(kWh)

每24 h節(jié)省電量如下：

=W前-W后

=20.28P0-12.72P0

=7.56P0(kWh)

節(jié)電率：7.56P0/20.28P0×100%=37.3%

5 結(jié)束語

根據(jù)經(jīng)過變頻改造后的螺桿式空壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況及數(shù)據(jù)分析看，改造后的螺桿式空壓機(jī)在變頻工況下的運(yùn)行效果比較穩(wěn)定，并且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約電耗，減少設(shè)備的機(jī)械磨損，有助于保護(hù)設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。同時(shí)能夠降低噪聲，根據(jù)改造前、后的測(cè)試表明，與改造前相比，噪聲下降3～7 dB。改造后的這種工況下壓縮機(jī)的運(yùn)行效率明顯提高，節(jié)能變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，節(jié)能效果明顯。