螺杆式空压机节能改造方案探讨

刘国亮，高 强，丁红岩，杨卫锋，徐金文

(中国化工正和集团股份有限公司，山东 东营 257342)

螺杆式空压机在石油化工行业中应用非常广泛，为石油化工生产提供净化风和非净化风，是仪表器件用风的动力来源。螺杆式压缩机的供气是使用频繁的加载和卸载来控制空压机。由于不同空压机设备工作的工作周期和产品工艺有所不同，特别是工艺生产中容易造成风压波动，容易引起用气量的波动，用气量和产气量的波动会引起空压机的加载和卸载频繁工作。造成不可避免的电耗损失和设备本身的机械磨损，进而造成设备的使用寿命下降；加载和卸载是瞬间发生的，频繁的加载和卸载会影响电力管网的平稳运行。因此对空压机进行变频改造有助于解决以上问题。达到实现节能降耗、减少机械磨损和延长设备使用寿命的目的。本文对空压机在工频运行和变频运行的优缺点进行了比较，并对在变频运行工况下进行了举例验证。

1 螺杆式空压机工频运行

螺杆式空压机配备的电机一般都较大，并且启动方式为直接启动，加载和卸载方式均是瞬时进行，空压机在启动时的电动机的启动电流是额定电流的3～5倍，启动电流很大，容易引起电网电压的波动，压缩气源也不稳定，而且还会使设备的机械磨损增加，影响设备的使用寿命。

2 螺杆式空压机变频运行

1)对螺杆式空压机进行变频改造，能够实现电机的软起、软停，减小电机启动时对设备造成的冲击，进而延长了设备的使用寿命。

2)电机的运行可以在改变频率的情况下实现转速的变化，系统可以根据用气量的多少自动调节电源频率，以改电机的运转速度，不用电机频繁启动，就能实际整个供气系统稳定，进而实现了节电的效果。

3)系统由于使用了变频器进行控制，不但电网电压稳定，而且变频调节的特点，使电机在运行速度改变，从而实际压缩机风压的稳定，调节过程是平滑稳定的，风压系统没有起浮波动，提高了供风系统的质量和稳定。

3 螺杆式空压机变频改造的技术特点

在进行变频改造时不改变原电路，只在配电室内主电路上加一台变频器，螺杆式空压机电路没有变化，原电路系统保留，在变频器发生故障或检修时，能切换到工频上运行。这样，空压机在变频和工频两种状态下都可以可运行，并且空压机的操作保持不变。

4 压风机经过变频改造后的运行状况分析

与传统的控制方式相比，主要优点是，实现变频改造后的压风机的产气量可以根据生产的实际需要来进行运作，大大降低了因波动产生的能耗损失，目前看是比较好的改造方式。

以下对某公司螺杆式空压机改造前、后运行数据进行举例说明。

某空压机改造前的运行工况条件如表1所示。

表1 空压机改造前的运行工况

空压机负载的转速n、流量Q、轴功率P的关系为Q1=Q2(n1/n2)、P1=P2(n1/n2)，其流量和功率为线性正比关系。

空压机在实现变频改造前的压风机运行工况(24 h)的用电量计算如下所示：

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)

空压机变频改造后的运行情况(24 h)如表2所示。

表2 空压机改造后运行工况

空压机每日用电量计算如下：

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节省电量如下：

=W前-W后

=20.28P0-12.72P0

=7.56P0(kWh)

节电率：7.56P0/20.28P0×100%=37.3%

5 结束语

根据经过变频改造后的螺杆式空压机实际运行情况及数据分析看，改造后的螺杆式空压机在变频工况下的运行效果比较稳定，并且能够实现节约电耗，减少设备的机械磨损，有助于保护设备，延长设备的使用寿命。同时能够降低噪声，根据改造前、后的测试表明，与改造前相比，噪声下降3～7 dB。改造后的这种工况下压缩机的运行效率明显提高，节能变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较，节能效果明显。