螺桿式空壓機節(jié)能改造方案探討

劉國亮，高 強，丁紅巖，楊衛(wèi)鋒，徐金文

(中國化工正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

螺桿式空壓機在石油化工行業(yè)中應用非常廣泛，為石油化工生產提供凈化風和非凈化風，是儀表器件用風的動力來源。螺桿式壓縮機的供氣是使用頻繁的加載和卸載來控制空壓機。由于不同空壓機設備工作的工作周期和產品工藝有所不同，特別是工藝生產中容易造成風壓波動，容易引起用氣量的波動，用氣量和產氣量的波動會引起空壓機的加載和卸載頻繁工作。造成不可避免的電耗損失和設備本身的機械磨損，進而造成設備的使用壽命下降；加載和卸載是瞬間發(fā)生的，頻繁的加載和卸載會影響電力管網(wǎng)的平穩(wěn)運行。因此對空壓機進行變頻改造有助于解決以上問題。達到實現(xiàn)節(jié)能降耗、減少機械磨損和延長設備使用壽命的目的。本文對空壓機在工頻運行和變頻運行的優(yōu)缺點進行了比較，并對在變頻運行工況下進行了舉例驗證。

1 螺桿式空壓機工頻運行

螺桿式空壓機配備的電機一般都較大，并且啟動方式為直接啟動，加載和卸載方式均是瞬時進行，空壓機在啟動時的電動機的啟動電流是額定電流的3～5倍，啟動電流很大，容易引起電網(wǎng)電壓的波動，壓縮氣源也不穩(wěn)定，而且還會使設備的機械磨損增加，影響設備的使用壽命。

2 螺桿式空壓機變頻運行

1)對螺桿式空壓機進行變頻改造，能夠實現(xiàn)電機的軟起、軟停，減小電機啟動時對設備造成的沖擊，進而延長了設備的使用壽命。

2)電機的運行可以在改變頻率的情況下實現(xiàn)轉速的變化，系統(tǒng)可以根據(jù)用氣量的多少自動調節(jié)電源頻率，以改電機的運轉速度，不用電機頻繁啟動，就能實際整個供氣系統(tǒng)穩(wěn)定，進而實現(xiàn)了節(jié)電的效果。

3)系統(tǒng)由于使用了變頻器進行控制，不但電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，而且變頻調節(jié)的特點，使電機在運行速度改變，從而實際壓縮機風壓的穩(wěn)定，調節(jié)過程是平滑穩(wěn)定的，風壓系統(tǒng)沒有起浮波動，提高了供風系統(tǒng)的質量和穩(wěn)定。

3 螺桿式空壓機變頻改造的技術特點

在進行變頻改造時不改變原電路，只在配電室內主電路上加一臺變頻器，螺桿式空壓機電路沒有變化，原電路系統(tǒng)保留，在變頻器發(fā)生故障或檢修時，能切換到工頻上運行。這樣，空壓機在變頻和工頻兩種狀態(tài)下都可以可運行，并且空壓機的操作保持不變。

4 壓風機經(jīng)過變頻改造后的運行狀況分析

與傳統(tǒng)的控制方式相比，主要優(yōu)點是，實現(xiàn)變頻改造后的壓風機的產氣量可以根據(jù)生產的實際需要來進行運作，大大降低了因波動產生的能耗損失，目前看是比較好的改造方式。

以下對某公司螺桿式空壓機改造前、后運行數(shù)據(jù)進行舉例說明。

某空壓機改造前的運行工況條件如表1所示。

表1 空壓機改造前的運行工況

空壓機負載的轉速n、流量Q、軸功率P的關系為Q1=Q2(n1/n2)、P1=P2(n1/n2)，其流量和功率為線性正比關系。

空壓機在實現(xiàn)變頻改造前的壓風機運行工況(24 h)的用電量計算如下所示：

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)

空壓機變頻改造后的運行情況(24 h)如表2所示。

表2 空壓機改造后運行工況

空壓機每日用電量計算如下：

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 結束語

根據(jù)經(jīng)過變頻改造后的螺桿式空壓機實際運行情況及數(shù)據(jù)分析看，改造后的螺桿式空壓機在變頻工況下的運行效果比較穩(wěn)定，并且能夠實現(xiàn)節(jié)約電耗，減少設備的機械磨損，有助于保護設備，延長設備的使用壽命。同時能夠降低噪聲，根據(jù)改造前、后的測試表明，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的運行效率明顯提高，節(jié)能變頻器控制壓縮機與傳統(tǒng)控制的壓縮機比較，節(jié)能效果明顯。