摘要：本文主要針對涪陵卷煙廠Atlas空壓機(jī)變頻改造過程中遇到的一些實(shí)際情況，并結(jié)合Atlas空壓機(jī)的控制工藝，描述了改造的必要性、可行性和實(shí)施過程。

　　1.系統(tǒng)概述

　　涪陵卷煙廠動(dòng)力車間空壓站由3臺(tái)ATLAS40M3/MIN空壓機(jī)組成，其主電機(jī)功率為250KW，主要為卷包和制絲車間提供生產(chǎn)所需的壓縮空氣。每臺(tái)空壓機(jī)自帶獨(dú)立的電控系統(tǒng)，其核心為西門子公司的ELEKTRONIKON(E1)程序控制器，控制空壓機(jī)的起/停和加/卸載動(dòng)作,并實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，電機(jī)起動(dòng)方式為星一角降壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行。原系統(tǒng)主要存在的問題如下：

　?。?）主電機(jī)雖然采用星一角降壓起動(dòng)，但是電機(jī)功率大，起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。

　　（2）電機(jī)經(jīng)常卸載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

　?。?）三臺(tái)空壓機(jī)組電控系統(tǒng)間沒有實(shí)現(xiàn)控制聯(lián)鎖，需要操作人員值守，容易產(chǎn)生責(zé)任事故。

　?。?）壓力采用上、下限兩點(diǎn)式控制，壓力罐中的空氣壓力波動(dòng)范圍大，出口壓力不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　變頻改造后，保留原系統(tǒng)工頻系統(tǒng)控制功能，增加變頻功能，做到了工頻／變頻互鎖切換。變頻系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在壓力罐出口處加裝一個(gè)壓力傳感器，PLC采集儲(chǔ)氣罐出口實(shí)際壓力信號與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，輸出控制信號，變頻器根據(jù)該信號輸出頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。

　　變頻調(diào)速控制的空壓機(jī)其獨(dú)特之處就在于輸出的空氣量由變頻器頻率大小來控制，它不同于傳統(tǒng)的控制方式是通過壓力的加載/卸載方式來維持壓力在一個(gè)較大范圍之內(nèi)，因此有更高的效率。變頻改造后，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

　　（1）空壓機(jī)由變頻器啟動(dòng)，無峰值電流，減小了啟動(dòng)時(shí)的沖擊。

　?。?）大幅度降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪聲。

　?。?）實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)集中自動(dòng)控制，簡便高效，可靠，保護(hù)功能齊備，無需專人值守。

　　（4）運(yùn)行平穩(wěn)，延長壓縮機(jī)系統(tǒng)壽命，減少維護(hù)量。

　?。?）保證供氣壓力恒定，使系統(tǒng)管道壓力變化保持設(shè)定值附近，有效地提高了供氣質(zhì)量。

　　（6）空壓機(jī)運(yùn)行期間能節(jié)約25%的電能。

　　變頻改造前空壓機(jī)工作在工頻狀態(tài)。壓力采用上、下限兩點(diǎn)式控制，也就是當(dāng)空壓機(jī)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí)，空壓機(jī)通過本身的油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥；當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí)，空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥。如果用氣量時(shí)常變化，就會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁的卸載和加載，對電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再者，空壓機(jī)卸荷運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，這部分電能被白白浪費(fèi)。

　　2.系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)需要加裝PLC控制柜和變頻器柜，系統(tǒng)工作前選擇變頻機(jī)組和各空壓機(jī)工作方式。下圖1為該系統(tǒng)的主回路原理圖：

　　圖1：系統(tǒng)原理圖

　?。?）空壓站變頻控制系統(tǒng)配置1套PLC控制系統(tǒng)，作為空壓機(jī)變頻系統(tǒng)主控制器，實(shí)現(xiàn)3臺(tái)空壓站的遠(yuǎn)程控制功能和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　?。?）配置1臺(tái)人機(jī)操作員終端，用于整個(gè)空壓站系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置。

　?。?）配置1臺(tái)丹佛斯變頻器，通過切換變頻機(jī)組實(shí)現(xiàn)三臺(tái)空壓機(jī)變頻控制。

　　（4）在空壓站空氣罐出口處安裝1只壓力變送器，采集出口壓力作為壓力反饋信號，系統(tǒng)具有閉環(huán)PID調(diào)節(jié)功能和開環(huán)控制功能。

　?。?）變頻器輸出端通過切換連接到空壓機(jī)電機(jī)控制回路，實(shí)現(xiàn)變頻/工頻的切換，保留原系統(tǒng)的單機(jī)控制功能。

　　3.注意事項(xiàng)

　　該系統(tǒng)改造應(yīng)注意以下幾個(gè)問題

　　（1）電機(jī)的散熱問題，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過變頻改造后，低頻運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速降低，其電機(jī)電扇的散熱效果也降低，可視情況增加散熱風(fēng)扇。

　?。?）空壓機(jī)的潤滑問題，空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，潤滑油的耗量也就越少；其潤滑效果越差，若變頻器啟動(dòng)時(shí)間過短或頻率過低，容易造成潤滑泵供油不足，系統(tǒng)無法運(yùn)行。

　?。?）控制器干擾問題，原來的空壓機(jī)模擬量信號為電壓型，抗干擾能力較差，變頻器改造后干擾尤為突出，施工過程中應(yīng)注意動(dòng)力電纜和信號電纜務(wù)必分開敷設(shè)，若能對原控制器采集的信號進(jìn)行濾波將電壓型測量信號改為電流型。

　　（4）由于變頻器變頻運(yùn)行時(shí)對原有空壓機(jī)控制系統(tǒng)干擾比較大，為提高系統(tǒng)的可靠性，安裝輸入電抗器、輸出電抗器及濾波器更佳。

　　4.改造后的效益

　　空壓機(jī)變頻改造后，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)所需壓縮空氣來供給的空壓機(jī)是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況，就目前設(shè)備的運(yùn)行狀況來看，節(jié)電率可達(dá)25%。變頻起動(dòng)后對設(shè)備的沖擊減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以大大降低了維護(hù)成本。變頻起動(dòng)較少了對壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長。從而此外，變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化基本保持不變，保證了供氣質(zhì)量。

　　作者：重慶市涪陵卷煙廠動(dòng)力車間黃啟權(quán)2002516@sohu.com （drive）

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