一、項目的由來

　　珠海經濟特區玻璃纖維企業有限公司動力車間，擁有三臺活塞式空壓機,為全廠提供壓縮空氣，是重要的動力來源。我們知道如果在空壓機進氣管路上裝上節流閥，調節時節流閥逐漸關閉，使進氣受到節流，壓力降低，也就是使壓力系數lp減小，由排氣量公式：

Q=p/4D2Slplvltlln

　　可知，當改變了lp時，排氣量Q也就隨之變化。同時，我們也注意到多級壓縮機采用節流進氣調節，將引起級間壓力重新分配，致使活塞力均勻性受到破壞，同時使末級的排氣溫度升高，甚至超過許用溫度。因此，調節范圍受到限制，經濟性比較差，再加之設備使用年限久，所以，各種氣閥、活塞環、導向環等部件容易損壞，維修費時、費工，使正常的生產受到影響。1999年4月，我們與該公司經過充分地協商，決定采用閉環控制方式，對原空壓機系統進行恒壓供氣改造。改造結果證明：系統供氣的精度得到了提高，故障率大幅度下降，并取得了一定的節能效果，達到了預期的目的。

二、系統改造前的狀況

• 原系統輸出壓力在0.6~0.75MPa之間波動。
• 加載時間85秒，電流115安培；卸載時間35秒，電流5安培。
• 壓力波動對管網沖擊大，加載/卸載時噪音大。
• 開環控制，不能保證控制精度。
• 起動電流大。
• 輸出氣壓大于0.75MPa時，自動打開泄載閥，造成能源浪費。

   

  三、系統改造后的期望指標

• 空壓機輸出壓力必須控制在（0.6±0.05）MPa范圍內。
• 軟起動方式。
• 分段運行控制。
• 油溫、壓力報警功能。
• 能與原操作系統切換；與備用機組切換。

  四、系統方案的設計

• 理論依據

  　　從空壓機排氣量公式可知，汽缸的面積和長度基本是不變的，唯有系數lp、lv、lt、ll及轉速n的調節，才能有效地調整排氣量Q。前面說過各種系數的變化范圍有限，這樣看來，理想的調節方式就是改變轉速n。連續的轉速調節，優點在于氣量調節連續，調節工況比功率消耗小，壓縮機各級壓力比保持不變，壓縮機上不需要設置專門的調節機構，轉速降低后，氣閥和管路中的壓力損失少，氣體在汽缸中的熱交換改善，單位氣體量的功耗降低，各種易損件的壽命延長。

  2、系統采用SIEMENSMIDI MASTER75KW變頻器為執行機構，SIEMENS6ES7 214-1BC01-0XB0可編程序控制器（PLC）為控制單元，用KYB600G08AM/1Y0Y工業壓力變送器對壓力信號采樣，反饋給PXW9智能調節儀（PID）。此信號在PID內與工藝設定信號進行疊加和運算后，作為變頻器的運行給定信號。如圖一所示。

   

   

  三、控制系統軟件的實現

  　　控制程序框圖如圖二所示。當系統準備條件就緒時，（無故障，卸荷閥關閉，各種壓力正常，刀閘開關已選擇好），就可以啟動運行。因為整個系統是一個快速響應過程，所以采用PI算法控制。當過程變量（PV）大于設置值（SP）時，PID輸出模擬的信號減小，變頻器減速運行；反之，PID輸出的摸擬信號增大，變頻器加速運行。如果系統壓力超過PID內置上限，變頻器又轉到上限頻率運行。

   

  四、系統的調試和運行

  　　99年4月底，開始了空壓機系統的調試和試運行。變頻器下限頻率定在20HZ，上限設為50HZ，工作壓力定在0.6Mpa。經過一段時間的運行，取得了以下的效果：

  1、運行轉速降低近50%

  改造前為工頻運行，壓縮機轉速為501轉/分，改造后測定正常情況下，運行轉速為268轉/分，即可滿足供氣要求。

  它使：a設備壽命延長：

  活塞環：改造前，平均壽命為50天，改造后，已使用110天未更換（其中含50天全速運行），閥片沖擊聲消除。

  b噪音降低，優化了工作環境。

  2、供氣壓力穩定

  改造前罐壓力設定在0.60加載，0.75卸載，改造后，工作壓力設定在0.60Mpa。穩定時，壓力偏差0.01MPa。

  3節電效果

  電表對該站用電量的記錄為：

  改造前的4月份為45878KW.h，改造后的6月份為40645KW.h，節電5233KW.h/月。（這是由改造的1#機所得）

  五、存在問題及解決辦法

  改造后，運行轉速大降低，這樣就出現了油壓降低及馬達散熱條件惡化使馬達運行溫度升高的兩大問題：

  1、油壓問題

  原系統技術要求：正常壓力在0.18-0.20MPa。改造后，油壓在0.8-0.1之間。經調整減壓閥后，油壓可保持在0.12MPa。

  經測定主軸外表溫度，改造前為52℃，改造后（在0.1MPa下），主軸外表溫度為45℃，溫度低于改造前，說明能滿足潤滑條件。

  2、馬達溫升問題

  改造前測得的溫度為48℃，改造后測得的溫度比較高為68℃。

  查機械手冊（92年版）第五冊，B級絕緣，比較高溫度為130℃，溫升為90℃；

  馬達的運行溫度比改造前上升了20℃，但仍在允許范圍，無需加強制冷卻風機。

  六、結論

  　　改造后，經一年多的連續運行，證明變頻器性能穩定，系統能達到恒壓運行，設備壽命延長，運行噪音降低，大大減少了設備的停機維修時間，取得了預期的目的。

  參考文獻：《交流調速系統》劉競成上海交通大學出版社

  〈機械手冊〉92年版機械工業出版社