摘要：变频技术在企业中的广泛应用，在一定程度上更好的为节能减排降低了成本。 变频器的问世也为交流电的调速奠定了有利基础，使它的调速应用越来越广泛，不仅取代了直流电的调速，而且还在调速过程中节省了大量的能源。但是，由于一系列原因，大部分空压机自身存在着一定的弱点。本文通过对变频器和空压机的简述，以及变频器在空压机上的应用进行一些简要阐述，给广大爱好者提供了借鉴的经验。
关键词：变频器；空压机；应用思路；研究
1变频器的优势及特点
我国正处在工业化阶段，有一部分工业生产设备陈旧、生产工艺落后、产品品质不佳，国内及国际市场竞争力不强。使用变频器进行交流变频调速，取代了原有的变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力偶合调速、串极调速及直流调速等落后的调速方式，并且与PLC、DCS等进行配合，可以实现生产的高精度控制。在生产中提高了生产效率，使产品品质明显改善；使设备运行更加稳定可靠，提高产量，大幅度减少设备维护费用，降低生产成本；同时提高了生产自动化水平，改善了生产环境，减少了工人的劳动强度。使用变频器是企业设备改造、产品更新换代、节能减排的重要途径。
2石化行业中的变频器与空气压缩机
在石化行业中，设计部门在计算泵的功率时按工艺装置所需额定扬程值的1.1倍以上选取。况且在石化企业中机泵所带负载大部分为轻载。所以绝大多数电动机都运行在额定功率之下，存在利用率低、耗电大等诸多不足之处。 变频器是通过调整输出频率来改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效的运行状态，是最佳的调速和节能方式。变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。用于风机、泵类等平方律特性负载，可达到50%的节能率；用于其他工艺要求调速的负载，也可获得10%～40%的节能效果。设备的转速降低后，可以减少磨损，延长使用寿命，获得可观的直接或间接的经济效益。
现在空气压缩机的应用非常普遍。但部分石化企业在空压机的使用方面有一定的特殊性：输送管路长、气源分散、所需气量频繁变化。这样就对空压机产生的压力提出了一定要求。为满足用气量随时变化的要求，储气罐内气体必须保持一定的压力。大部分石化厂设计时，厂内所需要空气压力为0.40Mpa～0.55Mpa之间，对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空压机排气量满足生产用气量要求时，罐内空气压力保持恒定不变，若可以维持这种状态固然最好，但实际上用气量是随厂内所需气量变化而变化的。而且设计院在设计时余量较大，所以空压机排气量都要大于用气量。当压力达到最大值时，空气压缩机通过关闭吸气阀使电机空转调节排气量，但空气压缩机在空转中还是带动活塞或螺杆运动，此时的能耗约占空气压缩机满载运行时的30% ～50%，将这部分能量节省下来的数量，也相当可观。
变频恒压供气系统的功能：（1）经过对压缩机自动变频调节进行监督测试后，基本可以稳定总管网的气压，实现恒压供气，监督控制总管网的出口压力，保障机组可以正常工作；（2）将空压机全部设置进入变频自动控制系统，实现空压机的自动切换，使得机组实现设备的循环使用，大大提高了设备的效率；（3）总结和分析总管网的压力变化，使得系统可以自行判断开启和关闭时压缩机的数量和大小，以及可以自动进行开停机；（4）系统具有手动和自动两个方面的基本功能，一旦生产系统出现故障，就可以进行手动操作，从而保证恒压供气的不间断性；（5）用户可以根据自身实际情况，随时随地进行参数的更改，操作简单方便；（6）大大降低电能的消耗，降低成本消耗，实现节能操作；（7）通过对机组数量的调节和转速的调节，保证满足总管网的基本要求，这样就可以保障供气压力的持续共给；（8）首先，经过对变频机组之间进行优化组合，真实、确切的计算变频机的实际负荷。
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变频恒压供气优点：（1）依据现场的工况，可以节约 10% ～ 30% 的电能；（2）设备的先进以及变频器的调节功能可以很好地完善空压机的运行特点；（3）系统设置的各种保护措施，以及变频器自带的检测功能，都有利于提升工作效率，大大提高空压机的安全性能；（4）进行变频器改造后，供压供气比较稳定，供气质量也有所提高，大大降低了劳动力的消耗，提升了工作效率和经济效益。
系统工作原理：贮气罐的压力信息经过压力传感器将信号传至西门子S7-200PLC 控制器内部的 PID 调节器，并与预设的信号进行比较，信号经过 PLC 控制器的处理后将会传至 ABB 变频器，进而可以调节电动机的转速。该操作在保持空压机压力不变的条件下，电动机轻载时，将会降低转速，进而可以保证电动机的工作效率，实现设备的节能。
3变频器在空压机上的应用
空压机属于一种恒定的转矩负载，它的运行功率与转速成正比。在一些方面上，供气压的稳定性对产品的质量问题有着很大的影响，通常情况下，由于生产对供气压偏低，所以根本满足不了生产过程中对它的要求，就会相应的出现一些废品，针对这一问题，为了避免气压的不足，在对它的要求上则希望它的值高一些，但是这样会使成本变高，同时产生不安全的因素。
相对来说，空压机对供气的加载和卸载上也存在一定的问题，比如，节约方法不合理导致能源的大量浪费，频繁的调节进气阀门，从而增加它的维修量和成本，以至于缩短它的使用寿命。因此，针对一系列这样的问题，在进行变频器选择时，要格外注意，一定要严格按照自己的所需进行变频器的选择，从而在一定程度上进行节能减排，以便增加它的使用寿命。同时，变频改造后在空压机上的使用更加实用化，通过它调速的优点和意义上可以看出：
空压机调速的优点：由于变频器的控制系统是以压力信号作为控制对象，在保持恒定压力的情况下，使压力和功率达到一定程度上的动态平衡，从而在设定的压力下稳定的进行。变频控制实现的不只是电动机的启动和停止，减少电机启动时对电网的冲击和对电机的机械冲击，还在一定程度上延长了电机使用上的寿命时间，同时降低成本。实现系统的自动调速，提高系统的自动化水平，无须进行人工形式上的调节，还能省去复杂、繁琐的人工操作程序，原系统与改造后的系统可以互相进行备用，从而在一定程度上提高他们运行过程中的可靠性。节能减排效果比较明显，节电率达到百分之四十左右，压缩过程中的气体负荷越小，节能的效果也就会越明显。
变频改造的意义：节能减排，变频器控制的压缩机和传统的相比，表现最为突出的是能够很好的节约能源，在使用过程中可以根据用气量的大小来进行控制，以便使其工作达到最经济的运行状态；延长压缩机的使用寿命，变频器的启动可以在时间上进行调整，使其可以加速，同时避免工频直接启动，从而在一定程度上减少起动过程中对压缩机部件所造成的系列冲击，增强系统运行中的可靠性，延长压缩机的使用时间；提高压力控制的精度，控制中的压缩机的输出量随着电机的转速变化而改变，在进行变化的同时，有效提高工况的质量，达到最可观的效果。
4结论
压缩机改造完成后经过半年多的运行，达到了预想的目的，供气质量大幅度提高。节能方面，压缩机消耗的轴功率就与压缩机的排气量成正比，可见减少排气量，可节省轴功率。经实测节电率达到22%，取得了较好的经济效益。
参考文献
[1]朱应煌.变频器在空气压缩机恒压控制中的应用.自动化仪表，2009（1）.
[2]邵格平.ABB变频器在空气压缩机上的应用.中国科技投资，2013（19）.
论文作者:王宁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/26
标签：变频器论文; 空压机论文; 压力论文; 压缩机论文; 气量论文; 节能论文; 空气压缩机论文; 《电力设备》2019年第1期论文;