王森
(华能沁北电厂，河南 济源459012)
Modification for energy saving in screw air compressor
WangSen
（Huaneng Qinbei Power Generation Co.Ltd.,Henan Jiyuan 459012）
摘要：针对螺杆式空气压缩机的节能问题进行分析，阐述了空气压缩机工作原理，总结了相应的节能方案，从而降低运营成本，降低能耗。主要内容有改造方案、压力调整以及变频设定压力值和空压机设定压力值之间的关系。
关键词：螺杆式空气压缩机 节能方案 改造方案
Abstract：The issues of energy saving in screw air compressor are described in this paper as well as the working principle ofthe air compressor to summarize the energy saving plan to reduce operating costs and energy consumption， which include themodification plan， pressure adjustment and the relationship between the pressure value of the inverter and the set pressure value of the compressor.
Keywords：screw air compressor； energy saving plan； modification
空压机是电厂重要的辅助设备，用于制备品质合格、参数符合要求压缩空气，主要为仪表用压缩空气、厂用压缩空气和除灰、灰库用压缩空气系统提供气源。螺杆式空压机因其结构简单、体积小、噪声低、寿命长，得到广泛应用。螺杆式空压机工作过程：机头通过控制阀将过滤后空气吸入，同时油进入机头压缩室，对机头进行冷却、密封以及轴承润滑。压缩后的油气混合物进入油气分离器，在离心力和重力的作用下，绝大多数的油被分离，剩余的油雾经硅酸硼玻璃纤维油分芯筒被分离。经油气分离的压缩空气通过最小压力阀进入干燥器，进一步除水、除油，成为品质合格的压缩空气输送给电厂各个系统使用，驱动相关环节的正常运转。而分离出来的油被冷却后再经油过滤器过滤，送回至机头继续循环使用。
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1.传统空压机存在的问题
1．空压机工频启动电流冲击大
由于空压机电机功率大，即便设备本身已采用了降压启动，但工频启动电流仍较大（电机额定电流的4-6倍），加载和卸载时对设备的冲击较大，不仅引起电源电压波动也会使压缩空气气源产生较大的波动，同时这种运行方式还会加速设备的磨损，降低设备的使用年限[1]
2.空压机加载卸载损耗
空压机加载运行压力达到设定压力上限后，机载电脑控制空压机继续加载，管网压力将继续上升10%左右，此时机载电脑发出卸载指令，卸载装置动作，这部分加压过程，将产生较大的电能浪费和噪音。由于实际生产过程中用气量波动，部分时段压缩空气供气量大于使用量，在管网压力大于空压机加载压力下限之前，有一台或几台空压机处于卸载运行（电机空转）状态。
2.空气压缩机节能方案
对空气压缩机实施节能型改造，需要从空气压缩机的机械系统以及控制调节系统两方面出发。从机械系统角度进行分析，主要工作是对系统进行优化和改进等。促使管网阻力得以降低，并且降低功耗。从控制调节系统方面，对其进行改造，主要是对流量进行合理选择，并且对其做出适当调节。当下，对我国空气压缩机流量进行调节，调节的主要内容有对压缩机间歇控制运行、吸气调节以及气缸卸载、无极变速调节等。当空气压缩机处于间歇性运行
状态时，会导致空气压缩机出现相对频繁的起停情况，这种情况下，会极大的提高能耗，促使电网波动有所增强。此外，会对设备的寿命带来影响。对于气缸卸载而言，不仅导致能量被浪费，并且会导致设备出现磨损，最终增加了运营成本。
目前无级变速调节得到了广泛使用，无级变速调节也就是变频调节技术。使用变频器，促使电机输入电压所具备的频率有所改变，对电机转速进行科学控制，最终使电机输出功率以及空气压缩机所输入的功率得到有效控制。通过这一方式，便能够使空气压缩机制风量和实际风量之间充分匹配。在这种情况下，促使电机转速能够进行连续的调节，从而使空气压缩机在设计情况下得到有效运行，并且能够让空气压缩机实际运载时的工作效率得到显著提升。最终帮助空气压缩机的耗能得以降低，为用户创造良好经济效益。
3.螺杆式空气压缩机的节能改造措施
3.1改造方案
以某企业螺杆式空气压缩机为例，其空压站内存在3台，站外有1台空气压缩机，连续对7个厂房，大约3.2万㎡ 区域提供用气，24h均在运转。平时，开动2台100kW机组，这些空气压缩机当中的一台，处于待机补气状态[2]。如果处于夜班，用气量不大情况下，仅需要一台供气便可以满足生产。对现场空气压缩机运行过程中的相关数据进行采集和测试，空气压缩机的加载率大概为40%，将近一半时间均处于卸荷空载情况。在相应空气站内增设1台变频调速柜，变频器一拖三，最终使3台空气压缩机变频/工频相互切换。具体情况如图1所示。
图1 改造后空气压缩站系统配置情况
3.2压力调整
目前系统供气压力范围0.6Mpa—0.8Mpa，改造后可将供气压力波动范围控制指标为0.68Mpa—0.7Mpa。改造后，变频控制空压机组PID调节范围的频压关系为50HZ—35HZ对应0.68Mpa—0.7Mpa，减少管网压力波动。即：系统压力持续高于0.70Mpa10分钟后，变频器进入休眠状态或空压机卸载运行，系统压力在0.68Mpa—0.7Mpa范围时，变频器退出休眠，进入变频工作状态，空压机在50HZ—35HZ范围内变频运行，系统压力低于0.68Mpa时，变频器保持空压机在50HZ工频运行状态
在压缩空气母管上选择一处相对稳定的区域安装一台压力控制器，用这一台控制器控制所有空压机，避免因传感器的安装位置及测量灵敏度造成空压机运行不同步问题
4 结束语
空压机作为重要辅助设备在电厂中发挥着不可替代的重要作用，它的控制越来越趋向自动化，智能化，作为能耗大户，节能降耗也是一大课题。因此，研究新型智能，节能环保的控制方式将成为今后空压机系统发展的方向
参考文献
[1] 袁帅军.郭利女.邓超.戴勇 变频器在空压机中的应用[J].硅谷，2010，16.
[2] 张志刚. 螺杆式空气压缩机露点高故障分析及对策[J]. 小氮肥，2015，6（8）:13-14.
作者简介：
王森，男，河南济源，大学本科，助理工程师。
论文作者:王森
论文发表刊物:《科技新时代》2019年11期
论文发表时间:2020/1/8
标签：空气压缩机论文; 空压机论文; 压缩空气论文; 压力论文; 系统论文; 变频器论文; 电机论文; 《科技新时代》2019年11期论文;