空压机电气控制系统的变频改造及效果分析

空压机电气控制系统的变频改造及效果分析

侯一柯

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心 河南省郑州市 450000

摘要：针对当前空压机系统耗能严重且可靠性差的问题，以螺杆式空压机为例，在分析其结构的基础上，运用PLC控制器和变频调速技术实现对设备电气系统的变频改造，同时完成关键硬件的选型，并采取相应的抗干扰措施提升系统的可靠性，最终对改造效果进行验证，结果显示改造后空压机具有理想的节能效果。

关键词：空压机；PLC；控制器；变频调速；节能；可靠性

引言

在进行生产的时候，空气机主要就是给生产提供空气动力，其中长期工作，会产生工作效率较低和电能浪费比较严重的情况，如此就会影响到如今绿色低碳环保的主题，而且会显著到生产行业的发展和进步。如今在电器领域中使用变频技术可以显著提升电器的工作效率，而且可以减少能源的消耗，其中在空压机领域中进行使用，可以有效地节省空压机能源，而且可以改进空压机的性能以及品质，本文分析了变频技术在空压机领域中的使用。

1空压机工作原理

如今空压机在运行的时候需要选择合理的控制措施，在这个过程中，压力检测装置得到了广泛的使用，在缸中要是压力没有处于一个合理的范围，就会停止运行或者是随意启动，如此就需要确保空压机保持一个合理的运行状态。大多数的大型空压机中存在较多的检测控制装置，选择最多的方式就是启停控制措施，为了使得空压机能够正常的运行，需要掌握空压机的各个要点工作情况，对于整机电气的控制主要就是借助电路板的集成作用。在出口部分，要是压力超出了设定的范围，进气口也会自动关闭，在这个过程中，内循环会自主打开，进而保持一个合理的循环状态。在输送气体的过程中，需要使用压力来进行推动，如此压力需要在一个合理的范围中，其中内循环线路会自主关闭，空气进入进气口中会被存储到储气罐里面。空压机在运行的时候，需要掌握空压机的具体状态和压力的实际情况，在这个过程，空压机会重复进行多种工作，内部的压力也会保持折线图的趋势，要是图线上升就显示空压机开始运行，要是图线下降，就表面空压机停止运行。

2空压机电气控制系统变频改造的设计

2.1空压机变频改造的软件设计

空压机变频改造的软件设计主要是完成PLC控制器程序控制流程图及程序的编写（鉴于篇幅有限，此处不列出PLC主控制程序的流程图）。此外，为提升经变频改造后空压机的抗干扰性能，提升其运行的可靠性，针对综采工作面相对恶劣的工作环境，将采取如下抗干扰措施：将控制系统的输入/输出信号电缆与供电电缆分开铺设，如需必要或条件允许，分别在信号电缆和供电电缆外层包裹屏蔽材料；务必将电缆中备用电芯接地，在增加电缆屏蔽作用的同时，避免外部信号对电缆信号的干扰；尽可能地采用双芯屏蔽线作为信号传输线，并将低电平信号的传输与其他信号线分开。

图1空压机变频调速系统PLC控制器接线图

2.2减小维修保养成本

如今启动电流和实际的电流存在一定的差异，由于启动电流较大，进而会给机电设备以及电网造成较大的影响，在启动的时候存在较大的电流以及震动，如此设备很难保持一个良好的运行状态。经过改造，空压机会借助变频器的软启动功能，实现对于启动电流的控制，如此也会降低对于电网的冲击，最主要的就是会减少整体的维护费用。

2.3钢铁厂空压机变频控制的应用

生产实际中，压力的需求量是不断变化的。当储气罐内压力难以满足用气压力时，压力传感器会将储气罐内压力不足的信号传输给PID调节器和变频器，然后由变频器控制电机提高转速和输出功率，加大空压机供气量，从而避免储气罐和系统管路压力不足；而当用气量减少，储气罐压力富足时，压力传感器同样会将该压力信号传输至变频器，由变频器控制电机降低转速和输出功率，从而避免了空压机的功耗的浪费。整个控制过程中，储气罐和系统管路的气压基本处在恒压的状态下，从而在节省电能消耗的同时达到了恒压供气的目的。

3空压机的相关分析

（1）在化工行业、塑料加工行业当中，空压机设备是作为最为重要的动力组，有着较广的使用。此类的生产公司较多时间都是24小时运作的，从而就使得用气量都很大。这样的情况就让空压机随时都处在运作的状态，一般的运作方式都是以进气阀开关控制的方式。（2）国家为了更好地去节约能源对当前的生产提出了更好的要求，从而提倡大量使用变频设备来进行生产，因为这个设备操作简单、不需要经常维护、并且可控性较高，同时也可以很好地实现国家节能的目的。因此，使用变频设备来进行生产可以很好地推动当前传统方式的发展。（3）如果在传统的空压机当中使用到变频设备来进行控制，那么就可以起到很好的节能作用，同时也可以很好的降低企业的资金投入。原本能源的成本大多都在空压机运作当中占有77%，在这个基础上通过对变频设备的使用来降低能源的消耗和资金的投入，加上变频设备开启后对器械冲击的降低，维护检修的次数也会慢慢的变少，这样就能在很大程度上降低运作上的成本。

4改造中的问题

由于原系统将空压机主回路电流、空压机出口的油气混合温度测量值作为PLC控制器启动输入值测量，空压机启动时两个信号一有异常，控制器即报警停止工作，在此种情况下将无法实现变频改造。我公司经分析研究对照空压机原电路图，做出以下改动：①将PLC控制器上的测温端接上一电阻，使其反馈温度为一固定值（大于1℃小于110℃）。将原测温pt100铂电阻测量值接入新装的温控器，用来控制风机的运转，报警。②由于变频器刚启动时，用互感器测量的电流值过大，也引起空压机过流报警，在此情况下改造如下：用中间继电器ZJ5的常开触点接入互感器测量电路，使用变频控制时断开，使用原有控制时接入，将此问题合理的解决。③空压机是大转动惯性负载。这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现过流保护的情况。建议采用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，外配PID控制器。④压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低：一方面使空压机稳定性变差；另一方面也使缸润滑变差，会加快磨损，所以工作频率下限不低于26Hz。⑤建议选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动时出现频繁跳闸的情况。

结语

综上所述，变频调速系统保证了空压机在生产所需压力下的最低功耗运行，降低了电机不必要的功率输出，在实现了恒压供气的同时节省了空压机电能消耗；另一方面，变频调速的应用也降低了设备的故障率，减少了检修维护的压力，提高了设备使用寿命。变频节能设备改造后，我们对空压机能耗进行了调查，节电率可达到20％以上，为企业带来了可观的经济效益和环保效益，是企业理想的节能设备，促进了钢铁企业的节能减排、低碳生产。

参考文献

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