摘要：GA螺杆空压机的能量多消耗于热油回路之中。与之相关的热能转换节能降耗工作有助于空压机设备的使用性能的改善。本文主要从GA螺杆空压机的运行现状入手，对这一设备的节能降耗问题进行了探究。
关键词：GA螺杆空压机；热能转换；参数控制；系统调试
一、GA螺杆空压机的运行现状与节能降耗方案设计
环境问题是事关人类生存发展的重要问题。高耗能设备的科技高投入与创新改造,是推动社会经济可持续发展的重要措施。以GA螺杆空压机运行情况为例。在这一设备实际运行过程中，风扇冷却器可以将设备产生的热量排放至大气之中[1]。造气作用、润滑作用和降温作用是螺杆空压机设备用油所发挥的主要作用。下图所示的内容为GA；螺杆空压机的热量图：
图1 GA螺杆空压机热量图
根据上图所示信息，GA喷油压缩机的能量多消耗于热油回路之中。通过对空压机系统的运行现状进行分析，此类设备经常处于24小时运转的工作状态，运行天数约为360天。
为避免能量浪费问题的出现，人们可以在此种螺杆空压机的回路管道处安装水循环冷却装置，进而借助恒温阀调节方式，将油路热能转化为生产生活所需的热水，以便在解决资源的基础上，降低二氧化碳的排放。假定GA螺杆空压机为250kW空压机，此类设备的加载率为100%。在设备运行过程中，人们可以回收的能量约为175kW，节能措施应用以后产生的热水可以应用于洗浴行业及冬季室内取暖。以洗浴用水为例，洗浴用水的温度约为50℃。节能方案实施以后，每小时的加热水量可以达到4.2吨，每日加热量可以达到100吨。
二、GA螺杆空压机变频器参数的控制
（一）矢量控制
在水循环冷却装置应用于空压机运行系统以后，相关人员还需要对空压机的变频器参数进行控制，以便为水循环冷却装置的正常运行提供保障。矢量控制技术是一种较为先进的驱动控制技术。与之相关的矢量控制系统具有高速计算电动机驱动负载所需功率的能力，进而在对电压矢量和电流矢量进行有效控制的基础上，对空压机的输出转矩进行有效发挥。在矢量控制技术应用于空压机变频系统以后，相关人员可以根据矢量控制方式，控制空压机电动机的加减速。建立在矢量控制技术基础之上的高速CPU具有快速响应应急速变负载和及时检知再生功率的能力，高速CPU也可以为无跳闸自动减速过程保障。
（二）新方式在线自整定系统控制
自整定系统正在空压机电动机运行过程中发挥着至关重要的作用。GA螺杆空压机运行系统中应用的新方式在线自整定系统与电动机性能变化之间存在着一定的联系，相关人员可以在核定电动机特征变化的基础上，构建高精度化的速度控制体系。
（三）保护功能设计
针对电源断线故障给GA螺杆空压机系统带来的不利影响，相关人员在热能转换节能措施应用以后，需要对输入缺相保护系统进行不断完善。电子热继电器系统是适用于GA螺杆空压机系统的输入缺相保护系统。这一系统的应用，也可以为螺杆空压机的正常运行提供保障。
（四）维护功能设计
热能转换节能降耗系统的维护功能设计也是事关节能降耗效果的重要因素。一般情况下，与之相关的维修功能主要包含有以下功能：一是，I/O端子检查功能；二是，主电路电容器寿命检查功能；三是，变频器负载率测定功能；四是，变频器输出电流、散热板温度和消耗功率的监视功能。累积运行时间的记录与显示，也是热能转换系统维护功能不可忽视的内容。为保证系统的维护功能，键盘面板上的LCD需要具备现实和确认变频器运行状态、输入信号状态及输出现状态的能力。压力变送器和PLC可编程控制器是维护系统中不可缺少的元素。根据GA螺杆空压机的实际情况，压力变送器的量程为0-1MPa，输出信号在4-20MA之间，精度约为0.02%。PLC可编程控制器以FX2N-32型控制器为主。
针对变频器故障给GA螺杆空压机及热能转换节能降耗系统正常运行带来的不利影响，相关人员也需要对螺杆空压机节能系统的变频/工频切换模式进行完善。在变频/工频切换模式建设过程中，机械互销系统与电气互锁系统的应用，可以让电源对变频器及电动机的损害得到解决。
三、GA螺杆空压机热能转换节能系统的调试
（一）GA螺杆空压机热能转换节能系统的安装调试
在热能转换系统安装方面，节能电控柜需要安装于空压机房之中，并要与原有的电控柜相分离。节能电柜与压缩机内主电机之间的距离需要控制在50米以内。为了在预防电气事故与火灾事故的基础上，减少噪声污染，相关人员需要保证变频器接地端子处于相对良好的接地状态。电气设备的金属外壳与框架设计需要与国家电气规格要求相吻合，空压机变频器系统也需要连接专用接地线。
（二）变频器与PLC程序设计的调试
变频器的设定涉及到了运行操作、最高频率、基本频率和额定电压等多种因素。GA螺杆空压机热能转换系统中应用的变频器包含有F02变频器、F03变频器、F04变频器和F05变频器等多种变频器[2]。根据空压机系统的实际情况，F05变频器的额定电压约为380V，F06变频器的最高输出电压约为380V，其输出电压值也不能高于电源输入电压的电压。
四、GA螺杆空压机热能转换节能降耗的效果
通过对GA螺杆空压机热能转换节能降耗效果进行分析，热能转换节能控制系统并没有改变空压机原有的控制电路。在水循环冷却装置应用于空压机系统以后，空压机中原有的加载方式、卸载方式和容量调节方式仍然处于有效运行的状态。电气互锁装置与机械互锁装置的应用，可以让变频系统的安全性得到提升。工频/节能变频切换装置的应用，也可以在保护变频器的基础上，为空压机运行的连续性提供保障。在电机起动方面，水循环冷却装置建立在矢量控制的基础之上，对空压机电网系统没有明显的影响。
在水循环冷却装置调试工作实施过程中，变频器有效频率设置主要与以下因素有关：一是，用户的用气量；二是，机械性能与电气性能的可靠性。在下限频测高于35Hz的情况下，电机温度会升高3-5℃，相比于电机在工频状态下的运行情况，电机的温度变化为正常变化。根据设备调试期间的运行情况，空压机在水循环冷却装置应用以后，表现出了气压稳定的特点。气压差值的变化情况在0.02bar之间，压力约为7.2bar。变频器的频率变化范围在35-38Hz之间。
根据热能循环节能系统的效益，一台空压机油路回收的热能约为6.4吨热蒸汽产生的热能，根据蒸汽的市场价，这一节能措施每年可以让用户节约成本48.6万元。回收的热能的供暖面积可以达到2200平方米，故而这一热能转换节能方案可以表现出经济效益良好的特点。
结语
空压机运行过程中产生的热能的合理应用，具有较为良好的社会效益和经济效益。合理化的参数控制和科学化的系统调试措施的应用，可以为热能转换节能转换设备的稳定性提供保障。恒温热水在生产生活领域的应用，也可以产生相对良好的经济效益。
参考文献
[1]王熙,李福送,周艳辉.螺杆空压机油气管的相关设计与选用探讨[J].压缩机技术,2016(01):43-46+21.
[2]林子良,鲍洋洋,孙晓明,刘玉勇.螺杆空压机组的热量分析与计算[J].流体机械,2014,42(08):46-51.
论文作者:谢明超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：空压机论文; 螺杆论文; 热能论文; 变频器论文; 系统论文; 节能降耗论文; 节能论文; 《电力设备》2018年第17期论文;