技术丨星三角启动空压机变频改造弊端及变频空压机的应用

引言

3000T/d水泥生产线为了满足生产需要压力在0.50MP左右，所以一个基站配备4台空压机，总共2个基站，但是由于袋式收尘器的工作及空气炮的应用，空压机压力波动大，空压机在满负荷状态下长时间运行的时压力在0.65MP左右压力颇高。空压机采用星三角起动设备时的冲击大，虽然是降压启动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全，而且大多数是连续运行，由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。空压机设定自动卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力延长压缩机的使用寿命。

为了提高设备利用率，满足厂区生产需要将原有星三角启动空压机1台改为变频器启动，其他三台空压机保留原有的星三角降压启动柜，变频器同时控制其他几台设备的启动，当启动完成后切换至工频运行。恒压控制系统，所需压力值可由变频器面板直接操作，现场压力由变送器来检测,反馈到变频器，变频器通过内置PID进行比较计算，从而调节其输出频率，达到空压机恒压供气的要求。此次设计改造：一个空压机站设计理念，总共4台空压机一台空压机改为变频器控制，其他三台由控制系统启停，当设备压力超过PID设定值由变频器调速，最低输出HZ设定为30HZ，当变频器降负荷至30HZ，任不能满足时，系统停工频空压机，变频器增速调整压力至设定值。当系统压力低于设定值，变频器电机不能满足时启动工频电机达到设定值这样一个设计。

设备改造完成后设备运行情况：

1.压力波动0.05MP时候变频电机加载时间慢，其中1台工频电机频繁启动，造成电机接触器损坏，空压机故障停机。

2.改造成变频器控制的空压机出现故障跳停时，整个系统处于瘫痪状态，工频电机全部停机，造成系统压力缺失，需要人工去开启设备。

3.改造成变频器控制的空压机由于保留原有星三角启动方式当变频器故障停机后，显示空压机运行，实际没有运行，故障排除难度大，需要对空压机断电复位。

4.实际应用是将工频空压机在现场开启由人工启停，变频改造空压机单独投入控制压力波动，增加了人工成本，不能实现自动控制。

新型变频空压机的应用计划在将有空压机拆除采用新型永磁双变频双级压缩空压机：电动机采用永磁电机，机体使用双级压缩，双变频启动和控制，可以恒温恒压输出压缩空气，在永磁变频基础上再次增加效率。目前空压机压力调整0.45Mp-0.65Mp，改造后压力恒压可保持在0.5Mp，变频控制的PID频压关系为25HZ-150HZ始终保持0.5Mp管网压力，波动量为+-0.01Mp。

因可理解为：站内总网压力在低于0.5Mp后变频器开始调节，直至变频空压机进入全载150HZ模式。站内总网压力始终保持在0.5Mp范围里，PLC控制开启永磁双变频双级压缩空压机，调整变频器赫兹数在25Hz-150Hz之间，且压力范围在0.5Mp-0.51Mp之间；如管网压力持续增高超过0.5Mp时变频器无法调解时，则变频器进入休眠状态，当低于0.49Mp时，变频器结束休眠，开始进行变频调速。

保证空压站全局可控，空压站总管网压力恒定，在有生产用气大量调整时，并使用变频机组对压力进行恒定，节能效果显著。空压站PLC也可上传至DCS进行人工操作，读取数据参数，可以连入互联网，进入网络化管理平台。

空压机等流体设备采用变频调节技术实现节能运行是我国节能减排的一项重点推广技术，解决了老式空压机电机功率较大，单工频星三角启动电流冲击及机械磨损问题。空压站进行双机组变频节能改造+双机组两级压缩一级能效工频机组组合建立恒压变频空压站模式，即提高了效率，降低了能耗，又提高了生产工艺管理水平，并且因此减少设备维护、维修费用，经济效益十分明显。

作者：蒲宝全，雍群

所属：成县祁连山水泥有限公司

来源：《作者投稿》

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