氣壓機和空壓機在石化行業應用十分普遍。氣壓機是將煉化過程中產生的石油氣加壓液化回收，空壓機則為企業提供生產用氣。由于石化企業的生產是連續不間斷的，因此要求氣壓機和空壓機常年連續運行，如果停止運行，輕則影響生產，重則造成設備及人身事故。

在設計選用氣壓機和空壓機的電動機容量時，通常是按設備滿負荷長時間運行來選擇的，故設計容量一般都偏大。在實際運行中電動機的負載率偏低，且輕載運行的時間所占比例很大。如采用變頻調速運行，則可大大提高電動機的運行效率，達到節能的效果，并可減小機械的磨損，延長設備的壽命。

對于氣壓機，為了防止入口壓力過低造成氣壓機喘振，一般通過反飛動閥向入口側反送氣，造成重復作功而浪費大量電能。采用變頻調速后，可以通過調整氣壓機的轉速來保持入口壓力恒定在設定的范圍內運行，不開火炬閥和反飛動閥，保證比較佳的節能效果。

對于空壓機，一般采用調整出口門開度來調整出口壓力，當出口門開度減小時，電動機的運行功率減小并不多，空壓機運行在低效狀態，同樣造成大量電能浪費。如果用變頻器調速，則可根據需要的用氣量動態調節空壓機的出口壓力恒定，提高了空壓機的運行效率，達到節能的目的。

二、空壓機變頻調速節能改造

某石化集團公司一廠有活塞式空壓機三臺，制氣量為40m3/h和20m3/h；電動機功率分別為250kW一臺，130kW兩臺。每臺空壓機出口有氣壓罐，通過閥門連接到總氣管上。氣壓罐上裝有自動放氣閥，在氣壓過高時可自動開啟放氣閥以保證空壓機的安全。要求出口壓力不小于0.45MPa，大于0.5MPa時自動排空。根據生產用氣量的變化，一般運行一臺大機或運行兩臺小機即可滿足生產用氣的需要；在用氣高峰期，短時運行一大一小兩臺空壓機。

 

在空壓機的運行中有四大問題是用戶一直致力解決的：
(1) 如何提高供氣質量 (2) 如何節約高額的電費開支 (3) 如何降低工作環境的噪音 (4) 如何延長空壓機的使用壽命（檢修周期）

2.1 原空壓機電控系統的缺點

1.                    空壓機電動機采用星/三角起動方式，起動電流大，對設備和電網的沖擊大

2.                    供氣壓力主要靠增減空壓機的運行臺數來調整，供氣質量差。為了避免氣壓機的頻繁起停，當少開一臺空壓機時，供氣壓力偏低，不能滿足生產用氣的要求；多開一臺時，供氣壓力又偏高，電耗高，供氣成本高。

3.                    由于空壓機全速運轉，且要用出口閥門調整供氣壓力，造成空壓機房噪聲大。

4.                    系統排氣壓力高，管徑的配置達不到空壓機氣體的流速要求，造成管路壓降偏高，減荷能耗大。

2.2 變頻恒壓供氣系統設計和工作原理

通過對三臺空壓機進行變頻調速節能改造，能夠穩定供氣管網的壓力，達到恒壓供氣的目的。既降低了供氣能耗，又降低了空壓機房的噪音，也延長了設備的使用壽命。

每臺空壓機采用一臺變頻器驅動，采用一拖一帶工頻旁路設計方案。當變頻器故障時，空壓機可切換到工頻旁路運行，以保證供氣系統的可靠性。

 

恒壓供氣控制由系統DCS完成：由儲氣罐壓力傳感器向DCS提供壓力信號，與控制臺的壓力設定信號進行比較后經PID運算，向變頻器送出頻率指令信號，控制變頻器的輸出頻率，從而控制空壓機的轉速，達到恒壓供氣的目的。DCS系統送出的頻率指令信號為4~20mA電流信號，相對于0~100%調速范圍。由于變頻器電流信號輸入端子的阻抗為250Ω，若將三臺變頻器的信號端子串聯，總阻抗為750Ω，超出了DCS輸出信號的負載能力，所以采用一只500Ω標準電阻，將4~20mA電流信號轉換成2~10V電壓信號，再并聯接到三臺變頻器的電壓信號輸入端子VG，讓三臺變頻器同步運行，且任何一臺都可以隨時投入和退出運行。