【压缩机网】引言
目前，在我国工业生产过程中空气压缩机（以下简称空压机）受到广泛应用，成为重要的设备和设施。但是空压机在应用过程中存在能源消耗过大、噪声污染问题严重、不符合节能环保的要求等问题，因此，在空压机应用期间需进行节能控制。同时，为提升空压机运行的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命，相关部门需要制定完善的设备运行维护方案和体系，通过有效的运维措施，提升空压机的应用水平。
1、空压机的问题
某企业共有4台螺杆式空压机，其中2台排气量为20m3/min，另外2台排气量为10m3/min。螺杆式空压机的运行原理是：平行的啮合阴阳转子在汽缸中转动，转子齿槽间隙的空气产生周期性容积变化，沿着转子轴线从吸入一侧传输到输出的一侧，从而完成吸气、压缩和排气整个过程。排气量为20m3/min的螺杆式空压机设备，主电动机的额定功率是132kW；排气量为10m3/min的螺杆式空压机设备，主电动机的额定功率是75kW。螺杆式空压机主要通过△-Y的方式减压启动，主要操作流程为：将启动按钮按下之后，控制系统和启动器的线圈相互接头，将断油阀门打开，在空载的状态下启动设备，此期间进气阀处于关闭状态。系统油温没有达到50℃的情况下，油冷却器将部分润滑油输入到压缩机设备，加快油温升高的速度；在油温符合标准的情况下，将加载阀门打开，设备处于加载运行的状态，系统压力不断提升。若在系统运行的过程中，压力升高到开关的上限指标，控制器控制进气阀关闭、油气分离器设备放气，压缩机处于空载状态；直到压力指标降低到开关的下限指标后，将进气阀门开启、油气分离器的放气阀门闭合，压缩机设备开启，且压缩机设备再次处于加载状态。
压缩机运行过程中，出现的问题主要为：
（1）虽然主电动机采用的是△-Y减压启动方式，但是在启动的过程中，电流较高，不仅会导致电网的稳定性降低，还会使其他类型的用电设备安全性受到危害；
（2）空压机经常处于空载状态，可能会出现严重的电力能源浪费问题；
（3）设备工频运行会导致噪声过大，出现噪声污染的现象；
（4）设备工频启动阶段，对设备的冲击力很大，电磁阀部件的动作频率过高，会使维修费用增加。
2、空压机的节能措施
为有效解决企业空压机能源浪费的问题，应制定完善的空压机节能控制方案和计划，如图1所示。
2.1节约能源
企业的用气负荷波动幅度过高，因此，空压机设备的变频节能改造具有一定的潜力。变频控制技术和原本的工频控制技术相比，节约能源的作用非常突出。因此，企业可按照各类用气设备的需求情况，采用变频控制技术完成空压机的输出控制，从而达到节约能源的目的。如图2所示，首先，空压机处于加载运行状态时，采用变频控制技术，供气量发生改变，电动机的节能效果提升。其次，在用气设备或系统用气量很小的情况下，采用变频控制技术，能够使空压机设备卸载运行，减少电力能源消耗。最后，在空压机设备长时间空载的情况下，采用变频控制技术，使电动机能源消耗量降低，例如：排气量为20m3/min的空压机，空载状态下利用变频控制技术进行控制，功率消耗在30kW内。
由空压机设备生产厂家所提供的变频器试验分析数据可以发现，在空压机设备加载期间应用变频器，能够使平均的功率消耗量降至80kW左右。根据2022年的相关数据，设备每年的运行时间是8000h以上，加载比率为45%，工频加载过程中，功率为113kW。和工频控制技术相比，变频控制技术的应用，能够使空压机加载过程中的耗电量降低118800kW·h，电力资源费用减少7万元以上。空压机空载运行过程中，每年节电量能够达到88000kW·h，空载过程中节约的电力费用金额超过5万元。从整体层面而言，空压机采用变频控制技术，每年可以节约大量电力能源、降低电力费用，所以此次研究采用变频技术节能控制方式是可行的。
2.2压力控制
在采用变频技术进行空压机控制的过程中，需要精准完成设备的压力控制。变频控制系统能够根据设备和系统的用气需求，准确进行输出气量的调控；同时还能对主电动机的转速进行调整，使其能够处于压力稳定的状态，避免因为设备压力的变化幅度过大对设备的安全可靠运行造成不利影响。
2.3噪声控制
如果空压机的排气量降低，电动机运行速度减缓，噪声问题的发生概率就能明显降低。所以可采用变频调控技术，降低空压机的排气量，减小电动机的运行速度，预防出现噪声污染。
2.4设备改造
企业空压机存在节能环保问题，因此需要进行设备改造，明确改造要求，制定完善的改造方案。
2.4.1明确具体改造要求
为确保设备良好稳定运行，需要明确设备的具体改造要求。如图3所示，首先，电动机变频控制需要确保储气罐的出口压力处于非常稳定的状态，波动幅度控制在0.1MPa内；其次，为确保设备运行的稳定性，采用变频和工频的双重控制模式；最后，在采用变频控制技术的过程中，构建闭环控制模式。另外，为提升设备的稳定性，1台排气量为20m3/min的螺杆式空压机，采用变频控制技术，2台空压机之间需要完成变频切换。同时按照空压机的转矩特点，合理采用恒转矩的变频器[1]。
2.4.2制定设备改造方案
按照具体的设备改造要求，选择通用类型的变频控制系统，为排气量为20m3/min的2台螺杆式空压机配置切换装置，1台设备为变频控制，1台设备为工频控制。控制回路如图4所示，主要是利用原本空压机系统内的西门子PLC控制系统，在压缩空气总管上设置压力变送器，输出压力信号。反馈到变送器的压力值，和压力设定值进行对比，利用PID进行运算，并将控制信号发送到变频器的驱动回路，对电动机的转速和空压机的加载、卸载进行控制，最终实现恒压供气的目标。该设备改造方案应用几个月后，多次进行参数修改，最终的控制效果良好。持续统计空压机180天的电力消耗数据信息，发现应用设备改造方案后，节电率能够达到30%以上，每年电费节约量能够达到18万元以上。
3、空压机的运行维护措施
3.1重视设备检查
空压机运行前，需做好相应的检查工作，通过有效的检查方式，快速准确识别空压机的问题，确保空压机在良好的状态下运行[2]。检查工作如下：
（1）空压机开机前，应开展盘车检查工作，没有撞击声音；气罐压力提升到限值时将排气阀打开，没有异常声音；压缩机的旋转方向符合要求，即可将设备启动。
（2）观看曲轴箱油位是否符合标准，每天安排专业的人员检查油位。设备运行最初阶段，每50h完成一次换油工作，之后延长换油的时间，每次换油前都必须清理干净曲轴箱，并采用专业的机油。
（3）空压机运行3h后，打开水油分离器和冷却器的放水阀，将水分和油排出；夏季每七天排放一次储气罐冷凝水，冬季每两天排放一次储气罐冷凝水。
（4）检查空压机的清洁性，定期开展清洁工作，如果没有空气过滤器，不可启动设备。
（5）检查安全阀的压力值是否超出最高的标准值。同时，检查电动机和控制设备的运行情况，将排气阀门打开，进行阀门通畅性检查。
除此之外需要注意，在检查工作中，如果发现润滑油中断，排气压力突然升高、安全阀失灵，或者电动机运行有异常声音，都必须立即停止空压机的运行，深入进行检查和分析，避免出现故障[3]。同时，还需注意全面检查润滑油的油量和压力情况，压力必须在0.95MPa以上，油量符合标准规范；对排气温度和压力进行检查分析，一旦排气压力比额定压力值高，就要进行压力调节阀的检查，明确是否在正常的应用状态。
3.2完善运维模式
企业在空压机维护工作中，需制定完善的维护方案和计划。对于压油槽充气与机组制动、检修用气，应该准确进行空压机与有关设备的维护，确保设备运行良好。对于压油槽充气，将压力油罐中的气体体积控制在油罐体积的2/3左右，按照油面的特点进行充气量控制。对于制动用气，空压机需要处于正常状态；如果空压机转速降至35%，需要将进水闸关闭并加闸制动。对于检修用气，应该先使用软管对其进行连接，然后才能将阀门开启。
另外，在空压机运行维护过程中需及时发现故障问题，及时进行维修处理。空压机的电动机出现冷却风翼断裂故障时，需要准确分析此类故障的发生原因。采用变频器进行空压机控制，可能会导致金属材质的冷却风翼折断，因此，可利用独立冷却的方式，设置风扇冷却电动机。虽然这种方式会导致耗电功率增加0.55kW，但是取消电动机冷却风翼，能够降低电动机负载，从长远的角度而言，还可从根本上解决冷却风翼经常断裂的问题，因此此方式可行。空压机出现油路系统积碳时间过早的故障时，应综合分析油积碳的成分，采用空压机生产厂家推荐的积碳清洗剂材料进行清洗。清洗过程为，将冷却盘管拆除，使用积碳清洗剂浸泡2h，通过清洗液进行冲洗，利用压缩空气吹干。清洗后所排出的清洗液颜色是黑褐色，经过多次清洗之后，清洗液颜色澄清，可将冷却盘管安装在原本的位置，确保冷却盘管的维护效果[4]。
3.3培养运维人才
从本质层面而言，空压机运行维护需要专业的工作人员，如果维护人员缺乏专业能力和素养，将会影响整体的运维工作效果。因此，企业需要培养优秀、专业的技能人才。首先，对设备运维人员进行专业知识和技术技能的培训，使所有运维人员掌握空压机的运行原理和维护措施，采用现代化的技术开展维护工作，预防空压机出现故障。其次，邀请行业技术专家到企业开展讲座活动，为空压机运维工作人员讲解各类技术和技能，使运维人员掌握相应的技术，增强设备的运维效果。
3.4制定运维制度
为进一步增强空压机运维工作的有效性和可靠性，企业需要制定完善的运维制度，科学合理地开展运维管理活动。首先，制定完善的监管制度，对空压机运维的整个流程进行监督分析，动态监管运维工作，一旦发现问题就要提出有效解决措施。其次，制定相应的责任制度，明确每位运维工作人员在实际工作中需要履行的职责，定期进行工作效果考核评价，按照考评结果落实奖惩制度，以此增强每位运维人员的责任感，保证空压机运维效果[5]。
4、结语
综上所述，企业空压机应用的过程中存在节能问题、压力控制问题等。为有效解决问题，企业应制定完善的空压机节能方案，合理采用能源节约方式、压力和噪声控制方式以及设备改造方式，降低空压机的能耗量。同时，企业需要制定完善的空压机运维方案和体系，进行设备检查和运行维护，培养优秀的运维工作人才，制定健全的管理制度，以确保空压机的稳定运行。
参考文献
[1]刘晨光.空压机变频改造节能技术的运用探究[J].中国设备工程,2023,22(1):222-224.
[2]陈倩倩,颜苏芊,靳贵铭,等.基于进气温度预处理的空压机节能适用性分析[J].棉纺织技术,2022,50(7):40-43.
[3]艾佳薇.关于空压机节能减排技术的研究[J].机械管理开发,2022,37(5):195-197.
[4]刘春福.低压变频在空压机节能改造中的应用[J].化纤与纺织技术,2022,51(5):101-103.
[5]冯屯生.煤矿用空压机智能群控节能控制系统的应用研究[J].煤,2022,31(7):106-108.
【压缩机网】引言
目前，在我国工业生产过程中空气压缩机（以下简称空压机）受到广泛应用，成为重要的设备和设施。但是空压机在应用过程中存在能源消耗过大、噪声污染问题严重、不符合节能环保的要求等问题，因此，在空压机应用期间需进行节能控制。同时，为提升空压机运行的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命，相关部门需要制定完善的设备运行维护方案和体系，通过有效的运维措施，提升空压机的应用水平。
1、空压机的问题
某企业共有4台螺杆式空压机，其中2台排气量为20m3/min，另外2台排气量为10m3/min。螺杆式空压机的运行原理是：平行的啮合阴阳转子在汽缸中转动，转子齿槽间隙的空气产生周期性容积变化，沿着转子轴线从吸入一侧传输到输出的一侧，从而完成吸气、压缩和排气整个过程。排气量为20m3/min的螺杆式空压机设备，主电动机的额定功率是132kW；排气量为10m3/min的螺杆式空压机设备，主电动机的额定功率是75kW。螺杆式空压机主要通过△-Y的方式减压启动，主要操作流程为：将启动按钮按下之后，控制系统和启动器的线圈相互接头，将断油阀门打开，在空载的状态下启动设备，此期间进气阀处于关闭状态。系统油温没有达到50℃的情况下，油冷却器将部分润滑油输入到压缩机设备，加快油温升高的速度；在油温符合标准的情况下，将加载阀门打开，设备处于加载运行的状态，系统压力不断提升。若在系统运行的过程中，压力升高到开关的上限指标，控制器控制进气阀关闭、油气分离器设备放气，压缩机处于空载状态；直到压力指标降低到开关的下限指标后，将进气阀门开启、油气分离器的放气阀门闭合，压缩机设备开启，且压缩机设备再次处于加载状态。
压缩机运行过程中，出现的问题主要为：
（1）虽然主电动机采用的是△-Y减压启动方式，但是在启动的过程中，电流较高，不仅会导致电网的稳定性降低，还会使其他类型的用电设备安全性受到危害；
（2）空压机经常处于空载状态，可能会出现严重的电力能源浪费问题；
（3）设备工频运行会导致噪声过大，出现噪声污染的现象；
（4）设备工频启动阶段，对设备的冲击力很大，电磁阀部件的动作频率过高，会使维修费用增加。
2、空压机的节能措施
为有效解决企业空压机能源浪费的问题，应制定完善的空压机节能控制方案和计划，如图1所示。
2.1节约能源
企业的用气负荷波动幅度过高，因此，空压机设备的变频节能改造具有一定的潜力。变频控制技术和原本的工频控制技术相比，节约能源的作用非常突出。因此，企业可按照各类用气设备的需求情况，采用变频控制技术完成空压机的输出控制，从而达到节约能源的目的。如图2所示，首先，空压机处于加载运行状态时，采用变频控制技术，供气量发生改变，电动机的节能效果提升。其次，在用气设备或系统用气量很小的情况下，采用变频控制技术，能够使空压机设备卸载运行，减少电力能源消耗。最后，在空压机设备长时间空载的情况下，采用变频控制技术，使电动机能源消耗量降低，例如：排气量为20m3/min的空压机，空载状态下利用变频控制技术进行控制，功率消耗在30kW内。
由空压机设备生产厂家所提供的变频器试验分析数据可以发现，在空压机设备加载期间应用变频器，能够使平均的功率消耗量降至80kW左右。根据2022年的相关数据，设备每年的运行时间是8000h以上，加载比率为45%，工频加载过程中，功率为113kW。和工频控制技术相比，变频控制技术的应用，能够使空压机加载过程中的耗电量降低118800kW·h，电力资源费用减少7万元以上。空压机空载运行过程中，每年节电量能够达到88000kW·h，空载过程中节约的电力费用金额超过5万元。从整体层面而言，空压机采用变频控制技术，每年可以节约大量电力能源、降低电力费用，所以此次研究采用变频技术节能控制方式是可行的。
2.2压力控制
在采用变频技术进行空压机控制的过程中，需要精准完成设备的压力控制。变频控制系统能够根据设备和系统的用气需求，准确进行输出气量的调控；同时还能对主电动机的转速进行调整，使其能够处于压力稳定的状态，避免因为设备压力的变化幅度过大对设备的安全可靠运行造成不利影响。
2.3噪声控制
如果空压机的排气量降低，电动机运行速度减缓，噪声问题的发生概率就能明显降低。所以可采用变频调控技术，降低空压机的排气量，减小电动机的运行速度，预防出现噪声污染。
2.4设备改造
企业空压机存在节能环保问题，因此需要进行设备改造，明确改造要求，制定完善的改造方案。
2.4.1明确具体改造要求
为确保设备良好稳定运行，需要明确设备的具体改造要求。如图3所示，首先，电动机变频控制需要确保储气罐的出口压力处于非常稳定的状态，波动幅度控制在0.1MPa内；其次，为确保设备运行的稳定性，采用变频和工频的双重控制模式；最后，在采用变频控制技术的过程中，构建闭环控制模式。另外，为提升设备的稳定性，1台排气量为20m3/min的螺杆式空压机，采用变频控制技术，2台空压机之间需要完成变频切换。同时按照空压机的转矩特点，合理采用恒转矩的变频器[1]。
2.4.2制定设备改造方案
按照具体的设备改造要求，选择通用类型的变频控制系统，为排气量为20m3/min的2台螺杆式空压机配置切换装置，1台设备为变频控制，1台设备为工频控制。控制回路如图4所示，主要是利用原本空压机系统内的西门子PLC控制系统，在压缩空气总管上设置压力变送器，输出压力信号。反馈到变送器的压力值，和压力设定值进行对比，利用PID进行运算，并将控制信号发送到变频器的驱动回路，对电动机的转速和空压机的加载、卸载进行控制，最终实现恒压供气的目标。该设备改造方案应用几个月后，多次进行参数修改，最终的控制效果良好。持续统计空压机180天的电力消耗数据信息，发现应用设备改造方案后，节电率能够达到30%以上，每年电费节约量能够达到18万元以上。
3、空压机的运行维护措施
3.1重视设备检查
空压机运行前，需做好相应的检查工作，通过有效的检查方式，快速准确识别空压机的问题，确保空压机在良好的状态下运行[2]。检查工作如下：
（1）空压机开机前，应开展盘车检查工作，没有撞击声音；气罐压力提升到限值时将排气阀打开，没有异常声音；压缩机的旋转方向符合要求，即可将设备启动。
（2）观看曲轴箱油位是否符合标准，每天安排专业的人员检查油位。设备运行最初阶段，每50h完成一次换油工作，之后延长换油的时间，每次换油前都必须清理干净曲轴箱，并采用专业的机油。
（3）空压机运行3h后，打开水油分离器和冷却器的放水阀，将水分和油排出；夏季每七天排放一次储气罐冷凝水，冬季每两天排放一次储气罐冷凝水。
（4）检查空压机的清洁性，定期开展清洁工作，如果没有空气过滤器，不可启动设备。
（5）检查安全阀的压力值是否超出最高的标准值。同时，检查电动机和控制设备的运行情况，将排气阀门打开，进行阀门通畅性检查。
除此之外需要注意，在检查工作中，如果发现润滑油中断，排气压力突然升高、安全阀失灵，或者电动机运行有异常声音，都必须立即停止空压机的运行，深入进行检查和分析，避免出现故障[3]。同时，还需注意全面检查润滑油的油量和压力情况，压力必须在0.95MPa以上，油量符合标准规范；对排气温度和压力进行检查分析，一旦排气压力比额定压力值高，就要进行压力调节阀的检查，明确是否在正常的应用状态。
3.2完善运维模式
企业在空压机维护工作中，需制定完善的维护方案和计划。对于压油槽充气与机组制动、检修用气，应该准确进行空压机与有关设备的维护，确保设备运行良好。对于压油槽充气，将压力油罐中的气体体积控制在油罐体积的2/3左右，按照油面的特点进行充气量控制。对于制动用气，空压机需要处于正常状态；如果空压机转速降至35%，需要将进水闸关闭并加闸制动。对于检修用气，应该先使用软管对其进行连接，然后才能将阀门开启。
另外，在空压机运行维护过程中需及时发现故障问题，及时进行维修处理。空压机的电动机出现冷却风翼断裂故障时，需要准确分析此类故障的发生原因。采用变频器进行空压机控制，可能会导致金属材质的冷却风翼折断，因此，可利用独立冷却的方式，设置风扇冷却电动机。虽然这种方式会导致耗电功率增加0.55kW，但是取消电动机冷却风翼，能够降低电动机负载，从长远的角度而言，还可从根本上解决冷却风翼经常断裂的问题，因此此方式可行。空压机出现油路系统积碳时间过早的故障时，应综合分析油积碳的成分，采用空压机生产厂家推荐的积碳清洗剂材料进行清洗。清洗过程为，将冷却盘管拆除，使用积碳清洗剂浸泡2h，通过清洗液进行冲洗，利用压缩空气吹干。清洗后所排出的清洗液颜色是黑褐色，经过多次清洗之后，清洗液颜色澄清，可将冷却盘管安装在原本的位置，确保冷却盘管的维护效果[4]。
3.3培养运维人才
从本质层面而言，空压机运行维护需要专业的工作人员，如果维护人员缺乏专业能力和素养，将会影响整体的运维工作效果。因此，企业需要培养优秀、专业的技能人才。首先，对设备运维人员进行专业知识和技术技能的培训，使所有运维人员掌握空压机的运行原理和维护措施，采用现代化的技术开展维护工作，预防空压机出现故障。其次，邀请行业技术专家到企业开展讲座活动，为空压机运维工作人员讲解各类技术和技能，使运维人员掌握相应的技术，增强设备的运维效果。
3.4制定运维制度
为进一步增强空压机运维工作的有效性和可靠性，企业需要制定完善的运维制度，科学合理地开展运维管理活动。首先，制定完善的监管制度，对空压机运维的整个流程进行监督分析，动态监管运维工作，一旦发现问题就要提出有效解决措施。其次，制定相应的责任制度，明确每位运维工作人员在实际工作中需要履行的职责，定期进行工作效果考核评价，按照考评结果落实奖惩制度，以此增强每位运维人员的责任感，保证空压机运维效果[5]。
4、结语
综上所述，企业空压机应用的过程中存在节能问题、压力控制问题等。为有效解决问题，企业应制定完善的空压机节能方案，合理采用能源节约方式、压力和噪声控制方式以及设备改造方式，降低空压机的能耗量。同时，企业需要制定完善的空压机运维方案和体系，进行设备检查和运行维护，培养优秀的运维工作人才，制定健全的管理制度，以确保空压机的稳定运行。
参考文献
[1]刘晨光.空压机变频改造节能技术的运用探究[J].中国设备工程,2023,22(1):222-224.
[2]陈倩倩,颜苏芊,靳贵铭,等.基于进气温度预处理的空压机节能适用性分析[J].棉纺织技术,2022,50(7):40-43.
[3]艾佳薇.关于空压机节能减排技术的研究[J].机械管理开发,2022,37(5):195-197.
[4]刘春福.低压变频在空压机节能改造中的应用[J].化纤与纺织技术,2022,51(5):101-103.
[5]冯屯生.煤矿用空压机智能群控节能控制系统的应用研究[J].煤,2022,31(7):106-108.
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