惠州市深圳市东莞市大朗镇空压机节能改造-节能30%-60%左右

PLC和变频器在空压机节能改造中的应用

空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定的压力的设备。它的用途广泛，可以用于冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石油化工等各个行业。空压机占大型工业设备（风机、水泵、锅炉、空压机等）耗电量的15%， 采用PLC和变频器实现对螺杆式空气压缩机的节能改造方案，具有节约能源，自动化程度高，降低原系统噪音，减少设备维修量等优点，具有很大应用价值。

空压机变频改造原理

1．空压机的工作原理

螺杆式空压机的工作原理是，空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的糟中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的最小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离之后，油气经过油冷却器冷却再经过油过滤器流回储油罐，空气经过气冷却器（空气冷却装置）进行冷却而进入储气罐。

2．空压机变频节能原理

变频调速技术近年来发展迅速，并在许多领域发挥了重要的作用。空压机变频节能系统原理图如下图：

由于许多螺杆式空压机运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转，那么能源都被白白地浪费了，而电动机转速自身不能改变，只能通过改变电机频率来调节转速。变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制管路的压力。原理如下：通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较，得到偏差经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，使电动机上得到相应的转速。那么空压机输出相应的压缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。

3.基于PLC的空压机变频控制系统

控制系统由以下部分组成：变频器、可编程控制器、电抗器、压力变送器、震荡传感器、接触器、空气开关、电缆、电流表、电压表、按钮、互感器等。PLC由触摸屏、电源、CPU、模拟量输出模块、开关量输入、输出模块等组成。其中采用PLC来实现电气部分的控制。包括五部分：起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。基于PLC的变频控制系统原理图如下：

起动：以两台电机M1、M2为例如图所示，可以通过转换开关选择变频/工频启动。

运行：正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，调节变频器的输出频率，以调节电动机的转速，达到所需压力的目的。

停止：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。

切换：实现M1、M2工频、变频相互切换。

报警及故障自诊断：空压机内部一般有四个需要监测的量：冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。

4．空压机变频改造方案分析

以东莞某厂空压机为例，改造前经测试参数如下：电机功率110KW，出口压力为5.9～6.5Mpa,运行时间为12h/d,一年运行320天,加载时间为15s,减载时间15s,加载电流为190A,减载电流为90A,经检测其节电率为30%以上。年节电量(按30%)计算：节电量=12*32*110*30%=1.27*10 （KW.h）

可见节电效果明显,此外,改造后系统还存在以下优点:

(1) 减少了机器的噪音,利用PLC和变频器实现了机器的软启动\\软停止,避免了空压机启动时对电网的冲击,减少了对设备的维修量;

(2) 两套控制回路可保证系统的正常、安全运行；

(3) 自动程度高，克服原系统手动调节的缺点；

提出利用PLC和变频器实现对螺杆式压缩机的节能改造方案，实验结果表明，改造后的系统具有节约能源，自动化程度高，降低原系统噪音，减少设备维修量等优点，具有很大应用价值。