空压机变频改造节能技术的运用探究

刘晨光

（中国核动力研究设计院一所，四川 成都 610041）

空压机的变频改造实践宗旨目标就是合理分配系统设备的运行能源，在引进变频自动化的系统控制模式下，确保空压机的装置设备能够达到消耗资源更少、运行效率更高以及安全性更强的改造效果。近年来，变频改造的传统工艺技术正在与信息化的现代技术手段实现紧密的融合，客观上促进了空压机的装置系统能耗比例得到明显的控制，展现出系统变频改造的最大化实践效益。由此能够判断得出，空压机的节能目标实现要建立在变频改造工艺深入施行的前提下，运用因地制宜的实践工作思路来保障空压机的系统运行良好，效能得以实现。

1 空压机概述

1.1 空压机机械结构原理

空气压缩机（空压机）的基本机械运行原理在于实现连续性的气体压缩操作，空压机的机械本体结构比较类似机械水泵。在机械活塞的往复旋转带动作用下，旋转螺杆与叶片能够达到持续运行的效果。在目前的现状下，使用频率较高的空压机主要为离心式压缩机。空压机的现有机械结构逐渐趋向于精密化，达到了空压机更加优良的系统使用性能指标。

在空压机的机械系统组成结构中，压缩机能够直接被电动机驱动，导致了气缸呈现出原有容积的循环变化特征。外部空气在全面通过机械过滤装置以后，应当能够被挤压至气缸的空间内部。气缸容积具有反复变化的特性，排气管道与排气阀负责完成气流压缩的操作过程。储气罐设有单向性的止回阀，因此可以达到完整储存压缩气流的效果。通常情况下，超过额定最大限度压力的排气阀就会在控制软件系统的驱动下完成自动化的停机运行处理，确保实现了完整的空气压缩操作实施过程。由此可见，气压发生装置主要设计为空气压缩机，作为核心设备的气动系统对于气体压力与机械能进行了实时性的转换，引发了空气压缩的机械操作过程。

1.2 空压机变频改造意义

近年来，针对空压机的系统装置设备全面展开节能优化改造的实践方案已经趋向于逐步获得完善。在传统的空压机组成结构中，系统消耗电能的比例较高，导致存在了比较显著的运行能源消耗。在大规模的空压机投产状态下，空压机的电能消耗幅度亟待得到必要的控制。变频改造工艺的基本实施路径就是要促进空压机的装置运行可靠程度提升，在降耗节能的同时也要致力于实现空压机的运行年限延长、使用范围拓展、机械控制精度增加等目标。工业生产企业通过施行全方位的变频节能工艺改造手段，应当能够明显促进空压机的系统设备装置达到最优化的变频改造综合实践效益，显著提升了工业生产企业的成本效益。

空压机的各项参数指标能否达到最优的程度，直接取决于企业整体的设备运行效能。企业人员需要运用因地制宜的技术改造思路来更新空压机装置，及时更换与淘汰空压机中的老旧损坏部件。企业人员要做到定期排查空压机的系统安全风险，妥善处理空压机大型设备中的运行事故风险。变频节能的空压机属于非常关键的空压机组成部分，现阶段的很多人员正着眼于节能改造空压机设备。与传统的空压机组成结构相比，变频自动控制的新式空压机装置更加可以达到优良的节能运行效益，切实降低了空压机传统电能的消耗数目比例。技术人员针对空压机气缸等重要的空压机辅机设备，也要全面展开严格的监测管理，合理控制空压机气缸的气流速度等参数，避免产生空压机电力资源的损失。大型空压机的系统参数应当得到实时性的监测调节，通过进行科学的空压机参数调节来保障空压机的平稳运行。现阶段的企业人员针对变频调控的自动化技术手段已经能够融入空压机设备调节，有效降低了空压机参数调节中的人工操作成本。智能化的空压机参数监测调控装置应当普遍运用于生产企业，据此实现了空压机能耗降低以及空压机稳定性系数优化的良好实践效益。

2 空压机变频改造方案基本设计原则

变频节能的空压装置改造方案旨在实现自动化的电机启动以及电机停止控制，确保达到了电机转速的智能化控制目的。在变频改造计划得以成功实施的前提下，空压机的装置系统压力可以得到精准的控制，系统供气的整体质量也能得到比较显著的优化。变频改造的空压机节能技术方案总体设计目标就是促进机械降耗节能，提升机械设备的系统控制精度，并且对启停过程中的压力冲击作用进行必要的控制。

具体在设计变频改造的技术方案实践工作中，首先，要准确把握空压机的装置运行工况，确保达到更加稳定的储气罐压力程度。

在允许的指标范围内应当自动控制装置压力的变化波动，设计自动控制的两个不同回路，分别为工频状态以及变频状态的系统控制回路。上述某个回路如果突然表现为使用故障的情形，那么按照自动切换的系统控制方法来实施必要的切换操作。在恒定机械转矩的基础上，应当配置电磁干扰的预防技术方案，以防空压机的装置系统存在较为明显的电磁波影响。变频自动控制模式下的机械流量可以实时改变，但是，供气压力应当保持在恒定的范围，同时还需严格限定机械运行的噪声与温度。

作为现阶段通用的节能改造工艺方法而言，变频改造模式表现为优良的空压机装置系统整体节能效益。企业技术人员对于原有的空压机大型设备在全面展开工艺优化改进的情况下，应当能将自动化的控制工艺方法融入空压机的系统运行，促进实现节约企业电能的工艺改造目标。变频调节控制的自动化模式对稳定的系统运行频率进行了实时性的调整，降低了企业人员实施人工控制调节的负担。

图1 空压机的变频改造总体实施方案

3 空压机变频改造节能技术案例

3.1 改造前系统现状

在空压机的系统全面改造以前，空压机的机械装置设备表现为较差的运行控制精准程度。空压机在正常的设备运行使用状态下，机械系统的运行电能呈现出消耗总量较大的特征。对于工业生产企业的空压机来讲，传统空压机的操作使用过程通常都会涉及频率较高的进气阀启动以及停止操作，浪费了人工操作成本以及企业时间资源。

此外，改造以前的空压机装置还存在频繁的系统设备故障。电机转速无法达到正常的指标水准，降低了空压机对气流的排出能力。电机在各时段的运行使用状况无法得到准确的鉴别判断，并且系统经常发出报警提示音。企业技术人员针对空压机的上述常见故障在全面展开检修维护时，一般都会消耗较多的人工检修处理成本。空压机在系统正常运行中需要提供较多的电能，导致企业存在比较显著的电能消耗情况。在年度的时间段内，企业平均电耗呈现出较高的趋势。由此可见，合理改造空压机的系统设备对于生产企业具有明显的实践意义。

3.2 改造目标与任务

全面改造空压机的总体实施目标应当落实促进空压机的系统运行功能优化，并且针对空压机的装置电能消耗予以实时性的调节控制。

改造空压机的任务应当在于将自动化的PLC变频控制调节过程融入空压机的设备系统运行，展现出降耗与节能的空压系统设备良好改造实践效果。此外，技术人员尤其需要关注异常的电机绕组升温安全隐患。电机绕组在持续长期使用的状态下，应当实时监测现有的电机设备温度。如果发现异常性的电机温度升高，那么需要立即启用自动化的冷却装置。

空压机的原有系统控制对象需要得到合理的改变，运用自动化的工艺技术方法来构建闭环控制的网络系统结构。在闭环自动化控制的空压机改造模式下，对于原有机械系统应当合理增设温度保护、管路通断控制、油路与主电路的自动控制设备。技术人员通过全面性的考虑判断，有效防止了彻底改造原有空压机导致的较高安全风险性，进而对原有的设备控制结构给予必要的保留，并且对现有的主体电路结构串联了启动控制线路。电路在正常启动以后，系统将会闭合常开的触点，那么就会启动变频器。压力传感器应当连接在合理的系统结构位置，确保达到快速停车以及控制保护动作的目的。

3.3 变频节能原理

变频节能的空压机全面改造过程应当建立在降低能耗以及提升操作控制精度的前提下，确保运用管道压力来替代空压机的传统控制对象。在此前提下，目前针对于变频节能工艺手段融入空压机的系统改造过程应当着眼于电动机、压力传感器、控制柜等系统组成部分，从而对于闭环的自动化调节控制网络予以完整的形成。技术人员对于空压机的核心控制系统应当进行必要的保留，对于主电路应当串联在系统启动电路的现有结构中。通过运用变频节能的智能化控制原理来全面改造空压机，应当能够确保达到空压机的自动化启停控制效果，充分依靠变频调节的自动控制工艺方法来节约空压机的系统电能消耗。

例如，在变频节能的设备改造全面完成后，空压机在8Hz的系统频率状态下显示为跳停。技术人员对于显示屏的信号数据进行查看，判断为电动机的现有转向设备系统处于正常运行中。因此，可以确定，存在较低系统排气压力的现象将会直接导致变频启动中的障碍因素，甚至引发变频节能模块发出报警提示。技术人员要确保变频改造后的空压机达到安全性与节能性良好的程度，避免忽视空压机的运行使用安全。

3.4 节能改造效益

企业技术人员通过开展综合性的变频改造措施，总体上表现出优良的装置变频控制以及能耗节约效益。相比原有的空压机系统设备而言，经过合理改造优化以后的空压系统设备每年能达到超出20万千瓦时的电能节约指标。同时，自动变频调控的空压机能够限定在40Hz左右的系统运行频率，以及170kW左右的系统运行功率范围。由此可见，经过工艺调整后的空压机可以达到更长时间的平稳安全运行使用效果，对于机械转速的区间范围进行了科学的设定。

现阶段的企业人员针对变频调控的自动化技术手段已经能够融入空压机设备调节中，有效降低了空压机参数调节中的人工操作成本。智能化的空压机参数监测调控装置应当普遍运用于工业生产企业，据此实现了空压机能耗降低以及空压机稳定性系数优化的良好实践效益，切实防止了空压机的安全运行事故产生。智能化的空压机调频变频控制方法具有更好的空压机调控效率，对空压机装置的系统运行负荷进行了科学的优化配置。正确运用智能化的调频控制手段能够严格确保空压机系统的平稳安全运行，确保限定在空压机的较低转速与能耗范围。企业技术人员应当充分重视调节空压机的转矩脉动参数，避免空压机连接的供电系统呈现出电流频繁波动，对于空压机的正常使用寿命进行有效延长。空压机的系统参数应当得到实时性的监测调节，通过进行科学的空压机参数调节来保障空压机的平稳燃烧运行。

4 结语

经过分析可见，节能改造的技术实施方法应当融入空压机的系统改造过程，确保变频改造的整体规划方案能达到最佳的可行性。目前现有的空压机系统设备内部组成结构非常精密，那么系统节能改造的具体规划方案应当密切结合空压机的具体使用性能，合理设定系统节能优化改造的技术措施方案。在此前提下，自动化的系统变频控制工艺技术模式应当贯穿于空压机装置改造的全面实施过程，切实促进空压机的安全运行成本节约，突显节能环保的空压机系统设备改造目标。