面對日益嚴峻的能源形勢和環(huán)保壓力，各行各業(yè)都在積極探索節能減排的可行方案?？諌簷C行業(yè)也不例外。近期，陜西某礦業(yè)有限公司成功實(shí)施了一項空壓機變頻改造項目，旨在解決傳統工頻啟動(dòng)方式帶來(lái)的問(wèn)題，實(shí)現節能減排降本的目標。本文將從技術(shù)角度詳細介紹這一項目的實(shí)施過(guò)程和成果。

一、空壓機變頻改造需求及技術(shù)分析

該礦業(yè)公司井下工藝段原有三臺132KW的空氣壓縮機，采用星三角（Δ-Y）降壓?jiǎn)?dòng)方式。然而，這一方式存在以下問(wèn)題：

l加載和卸載頻繁，導致壓力波動(dòng)對管網(wǎng)沖擊大，噪音大。

l卸載閥開(kāi)啟造成資源浪費。

l系統為開(kāi)環(huán)控制，無(wú)法保證供氣壓力精度。

l啟動(dòng)電流大，對電網(wǎng)造成沖擊。

l隨著(zhù)井下掘進(jìn)深度的推進(jìn)，末端供電電壓降增大，導致啟動(dòng)困難。

針對以上問(wèn)題，客戶(hù)希望改善空壓機啟動(dòng)困難的問(wèn)題，同時(shí)保留原有的工頻啟動(dòng)系統。在變頻檢修時(shí)能夠快速切換，以避免長(cháng)時(shí)間的停機對設備運行造成影響。

二、空壓機變頻改造技術(shù)方案

在保留原有工頻啟動(dòng)系統的基礎上——新增變頻系統。兩者可以切換使用，無(wú)需改變原有啟動(dòng)系統的線(xiàn)路，切換時(shí)只需操作柜門(mén)上的手柄，無(wú)需拆卸和修改線(xiàn)路。這樣既實(shí)現了變頻節能改造，又保留了備用系統。

在產(chǎn)品選型方面，考慮到井下復雜的現場(chǎng)工況環(huán)境與空壓設備工藝的匹配程度，直接選用了希望森蘭SB70G系列變頻驅動(dòng)設備。這款設備具有以下特點(diǎn)：

ü集成高精度轉子磁場(chǎng)定向矢量控制算法，具有250%瞬時(shí)轉矩控制能力。

ü過(guò)載能力：150％額定電流1分鐘。

ü獨創(chuàng )的多模式PLC運行功能，特別適合工業(yè)洗滌設備、制造設備應用。

ü實(shí)用的多段速功能：提供編碼、直接、疊加和個(gè)數選擇方式，特別適合于暖通行業(yè)應用。

ü強大的過(guò)程PID功能：兩套參數，可根據運行頻率進(jìn)行參數過(guò)渡；多種修正模式，可滿(mǎn)足多種拉絲機、紡織、造紙、印染行業(yè)等張力卷繞、同步控制的需求；具有自由PID功能，可取代外部PID控制器。

ü具有強大的用戶(hù)可編程模塊。

ü豐富的擴展選件：編碼器接口板、I/O擴展板、可參數復制的操作面板（SB-PU70E）等。

在控制器選擇方面，直接選用成熟的空壓機控制器MAM-6070MSD。其軟件的功能與產(chǎn)品的經(jīng)濟性已經(jīng)達到系統的設計需求，無(wú)需二次開(kāi)發(fā)。同時(shí)森蘭變頻器標準配置RS485通訊接口，支持ModbusRTU通訊協(xié)議，與MAM-6070MSD控制器的通訊接口只需要進(jìn)行通訊線(xiàn)纜的連接，進(jìn)行通訊參數配置后就可以進(jìn)行高效率的通訊控制了。

三、改造后需要注意的問(wèn)題及采取措施

改造后需要注意以下三個(gè)問(wèn)題：電動(dòng)機的散熱問(wèn)題、空壓機的潤滑問(wèn)題和系統壓力設定問(wèn)題。針對這些問(wèn)題，我們采取了以下措施：

l把系統壓力設定為0.72MPa，以滿(mǎn)足現場(chǎng)的生產(chǎn)工藝要求。

l把變頻器運行頻率下限設定為25HZ，這樣既能滿(mǎn)足空壓機散熱和潤滑的需要，又能最大程度地降低電能損耗。

四、運行效果及節能分析

經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，空壓機從工頻降壓?jiǎn)?dòng)改為變頻啟動(dòng)，有效減小了啟動(dòng)過(guò)程中的沖擊電流，使得設備運行更為平穩。

在空壓機啟動(dòng)后，系統會(huì )按照預設的主機變頻壓力0.72MPa進(jìn)行恒壓運行。當系統壓力超過(guò)設定的卸載壓力0.75MPa后，系統將自動(dòng)進(jìn)入卸載模式，確保整個(gè)系統的安全與穩定。在主機0.72MPa的恒壓運行狀態(tài)下，如果系統對氣體的需求減少，變頻器會(huì )自動(dòng)調整運行頻率以降低能耗。當系統頻率降低至下限值25Hz后，設備將繼續運行600秒。如果系統壓力仍然保持在0.72MPa，系統將進(jìn)入低頻過(guò)久停機狀態(tài)。當系統壓力低于供氣加載壓力0.60MPa時(shí)，系統將自動(dòng)重新啟動(dòng)，再次進(jìn)入變頻恒壓運行狀態(tài)。通過(guò)這種方式我們可以看到變頻運行模式相較于傳統的工頻模式具有更加優(yōu)異的節能效果。在工頻模式下加載電流約為220A卸載時(shí)運行電流約為90A；然而在變頻運行模式下加載電流降低至約130A卸載時(shí)電流減少至約50A。這表明變頻改造后的空壓機在節能方面具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。