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

在設(shè)計選用氣壓機和空壓機的電動機容量時，通常是按設(shè)備滿負(fù)荷長時間運行來選擇的，故設(shè)計容量一般都偏大。在實際運行中電動機的負(fù)載率偏低，且輕載運行的時間所占比例很大。如采用變頻調(diào)速運行，則可大大提高電動機的運行效率，達(dá)到節(jié)能的效果，并可減小機械的磨損，延長設(shè)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(cè)反送氣，造成重復(fù)作功而浪費大量電能。采用變頻調(diào)速后，可以通過調(diào)整氣壓機的轉(zhuǎn)速來保持入口壓力恒定在設(shè)定的范圍內(nèi)運行，不開火炬閥和反飛動閥，保證比較佳的節(jié)能效果。

對于空壓機，一般采用調(diào)整出口門開度來調(diào)整出口壓力，當(dāng)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(tài)，同樣造成大量電能浪費。如果用變頻器調(diào)速，則可根據(jù)需要的用氣量動態(tài)調(diào)節(jié)空壓機的出口壓力恒定，提高了空壓機的運行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

二、空壓機變頻調(diào)速節(jié)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(jù)生產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量 (2) 如何節(jié)約高額的電費開支 (3) 如何降低工作環(huán)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(tǒng)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(shè)備和電網(wǎng)的沖擊大

2.                    供氣壓力主要靠增減空壓機的運行臺數(shù)來調(diào)整，供氣質(zhì)量差。為了避免氣壓機的頻繁起停，當(dāng)少開一臺空壓機時，供氣壓力偏低，不能滿足生產(chǎn)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(zhuǎn)，且要用出口閥門調(diào)整供氣壓力，造成空壓機房噪聲大。

4.                    系統(tǒng)排氣壓力高，管徑的配置達(dá)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(tǒng)設(shè)計和工作原理

通過對三臺空壓機進行變頻調(diào)速節(jié)能改造，能夠穩(wěn)定供氣管網(wǎng)的壓力，達(dá)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(shè)備的使用壽命。

每臺空壓機采用一臺變頻器驅(qū)動，采用一拖一帶工頻旁路設(shè)計方案。當(dāng)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(tǒng)的可靠性。

 

恒壓供氣控制由系統(tǒng)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(shè)定信號進行比較后經(jīng)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(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供氣的目的。DCS系統(tǒng)送出的頻率指令信號為4~20mA電流信號，相對于0~100%調(diào)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(lián)，總阻抗為750Ω，超出了DCS輸出信號的負(fù)載能力，所以采用一只500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻，將4~20mA電流信號轉(zhuǎn)換成2~10V電壓信號，再并聯(lián)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。