【壓縮機網】引言

　　目前，在我國工業生產過程中空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）受到廣泛應用，成為重要的設備和設施。但是空壓機在應用過程中存在能源消耗過大、噪聲污染問題嚴重、不符合節能環保的要求等問題，因此，在空壓機應用期間需進行節能控制。同時，為提升空壓機運行的穩定性和可靠性，延長設備的使用壽命，相關部門需要制定完善的設備運行維護方案和體系，通過有效的運維措施，提升空壓機的應用水平。

　　1、空壓機的問題

　　某企業共有4臺螺桿式空壓機，其中2臺排氣量為20m3/min，另外2臺排氣量為10m3/min。螺桿式空壓機的運行原理是：平行的嚙合陰陽轉子在汽缸中轉動，轉子齒槽間隙的空氣產生周期性容積變化，沿著轉子軸線從吸入一側傳輸到輸出的一側，從而完成吸氣、壓縮和排氣整個過程。排氣量為20m3/min的螺桿式空壓機設備，主電動機的額定功率是132kW；排氣量為10m3/min的螺桿式空壓機設備，主電動機的額定功率是75kW。螺桿式空壓機主要通過△-Y的方式減壓啟動，主要操作流程為：將啟動按鈕按下之后，控制系統和啟動器的線圈相互接頭，將斷油閥門打開，在空載的狀態下啟動設備，此期間進氣閥處于關閉狀態。系統油溫沒有達到50℃的情況下，油冷卻器將部分潤滑油輸入到壓縮機設備，加快油溫升高的速度；在油溫符合標準的情況下，將加載閥門打開，設備處于加載運行的狀態，系統壓力不斷提升。若在系統運行的過程中，壓力升高到開關的上限指標，控制器控制進氣閥關閉、油氣分離器設備放氣，壓縮機處于空載狀態；直到壓力指標降低到開關的下限指標后，將進氣閥門開啟、油氣分離器的放氣閥門閉合，壓縮機設備開啟，且壓縮機設備再次處于加載狀態。

　　壓縮機運行過程中，出現的問題主要為：

　　（1）雖然主電動機采用的是△-Y減壓啟動方式，但是在啟動的過程中，電流較高，不僅會導致電網的穩定性降低，還會使其他類型的用電設備安全性受到危害；

　　（2）空壓機經常處于空載狀態，可能會出現嚴重的電力能源浪費問題；

　　（3）設備工頻運行會導致噪聲過大，出現噪聲污染的現象；

　　（4）設備工頻啟動階段，對設備的沖擊力很大，電磁閥部件的動作頻率過高，會使維修費用增加。

　　2、空壓機的節能措施

　　為有效解決企業空壓機能源浪費的問題，應制定完善的空壓機節能控制方案和計劃，如圖1所示。

　　2.1節約能源

　　企業的用氣負荷波動幅度過高，因此，空壓機設備的變頻節能改造具有一定的潛力。變頻控制技術和原本的工頻控制技術相比，節約能源的作用非常突出。因此，企業可按照各類用氣設備的需求情況，采用變頻控制技術完成空壓機的輸出控制，從而達到節約能源的目的。如圖2所示，首先，空壓機處于加載運行狀態時，采用變頻控制技術，供氣量發生改變，電動機的節能效果提升。其次，在用氣設備或系統用氣量很小的情況下，采用變頻控制技術，能夠使空壓機設備卸載運行，減少電力能源消耗。最后，在空壓機設備長時間空載的情況下，采用變頻控制技術，使電動機能源消耗量降低，例如：排氣量為20m3/min的空壓機，空載狀態下利用變頻控制技術進行控制，功率消耗在30kW內。

　　由空壓機設備生產廠家所提供的變頻器試驗分析數據可以發現，在空壓機設備加載期間應用變頻器，能夠使平均的功率消耗量降至80kW左右。根據2022年的相關數據，設備每年的運行時間是8000h以上，加載比率為45%，工頻加載過程中，功率為113kW。和工頻控制技術相比，變頻控制技術的應用，能夠使空壓機加載過程中的耗電量降低118800kW·h，電力資源費用減少7萬元以上。空壓機空載運行過程中，每年節電量能夠達到88000kW·h，空載過程中節約的電力費用金額超過5萬元。從整體層面而言，空壓機采用變頻控制技術，每年可以節約大量電力能源、降低電力費用，所以此次研究采用變頻技術節能控制方式是可行的。

　　2.2壓力控制

　　在采用變頻技術進行空壓機控制的過程中，需要精準完成設備的壓力控制。變頻控制系統能夠根據設備和系統的用氣需求，準確進行輸出氣量的調控；同時還能對主電動機的轉速進行調整，使其能夠處于壓力穩定的狀態，避免因為設備壓力的變化幅度過大對設備的安全可靠運行造成不利影響。

　　2.3噪聲控制

　　如果空壓機的排氣量降低，電動機運行速度減緩，噪聲問題的發生概率就能明顯降低。所以可采用變頻調控技術，降低空壓機的排氣量，減小電動機的運行速度，預防出現噪聲污染。

　　2.4設備改造

　　企業空壓機存在節能環保問題，因此需要進行設備改造，明確改造要求，制定完善的改造方案。

　　2.4.1明確具體改造要求

　　為確保設備良好穩定運行，需要明確設備的具體改造要求。如圖3所示，首先，電動機變頻控制需要確保儲氣罐的出口壓力處于非常穩定的狀態，波動幅度控制在0.1MPa內；其次，為確保設備運行的穩定性，采用變頻和工頻的雙重控制模式；最后，在采用變頻控制技術的過程中，構建閉環控制模式。另外，為提升設備的穩定性，1臺排氣量為20m3/min的螺桿式空壓機，采用變頻控制技術，2臺空壓機之間需要完成變頻切換。同時按照空壓機的轉矩特點，合理采用恒轉矩的變頻器^[1]。

　　2.4.2制定設備改造方案

　　按照具體的設備改造要求，選擇通用類型的變頻控制系統，為排氣量為20m3/min的2臺螺桿式空壓機配置切換裝置，1臺設備為變頻控制，1臺設備為工頻控制。控制回路如圖4所示，主要是利用原本空壓機系統內的西門子PLC控制系統，在壓縮空氣總管上設置壓力變送器，輸出壓力信號。反饋到變送器的壓力值，和壓力設定值進行對比，利用PID進行運算，并將控制信號發送到變頻器的驅動回路，對電動機的轉速和空壓機的加載、卸載進行控制，最終實現恒壓供氣的目標。該設備改造方案應用幾個月后，多次進行參數修改，最終的控制效果良好。持續統計空壓機180天的電力消耗數據信息，發現應用設備改造方案后，節電率能夠達到30%以上，每年電費節約量能夠達到18萬元以上。

　　3、空壓機的運行維護措施

　　3.1重視設備檢查

　　空壓機運行前，需做好相應的檢查工作，通過有效的檢查方式，快速準確識別空壓機的問題，確保空壓機在良好的狀態下運行[2]。檢查工作如下：

　　（1）空壓機開機前，應開展盤車檢查工作，沒有撞擊聲音；氣罐壓力提升到限值時將排氣閥打開，沒有異常聲音；壓縮機的旋轉方向符合要求，即可將設備啟動。

　　（2）觀看曲軸箱油位是否符合標準，每天安排專業的人員檢查油位。設備運行最初階段，每50h完成一次換油工作，之后延長換油的時間，每次換油前都必須清理干凈曲軸箱，并采用專業的機油。

　　（3）空壓機運行3h后，打開水油分離器和冷卻器的放水閥，將水分和油排出；夏季每七天排放一次儲氣罐冷凝水，冬季每兩天排放一次儲氣罐冷凝水。

　　（4）檢查空壓機的清潔性，定期開展清潔工作，如果沒有空氣過濾器，不可啟動設備。

　　（5）檢查安全閥的壓力值是否超出最高的標準值。同時，檢查電動機和控制設備的運行情況，將排氣閥門打開，進行閥門通暢性檢查。

　　除此之外需要注意，在檢查工作中，如果發現潤滑油中斷，排氣壓力突然升高、安全閥失靈，或者電動機運行有異常聲音，都必須立即停止空壓機的運行，深入進行檢查和分析，避免出現故障[3]。同時，還需注意全面檢查潤滑油的油量和壓力情況，壓力必須在0.95MPa以上，油量符合標準規范；對排氣溫度和壓力進行檢查分析，一旦排氣壓力比額定壓力值高，就要進行壓力調節閥的檢查，明確是否在正常的應用狀態。

　　3.2完善運維模式

　　企業在空壓機維護工作中，需制定完善的維護方案和計劃。對于壓油槽充氣與機組制動、檢修用氣，應該準確進行空壓機與有關設備的維護，確保設備運行良好。對于壓油槽充氣，將壓力油罐中的氣體體積控制在油罐體積的2/3左右，按照油面的特點進行充氣量控制。對于制動用氣，空壓機需要處于正常狀態；如果空壓機轉速降至35%，需要將進水閘關閉并加閘制動。對于檢修用氣，應該先使用軟管對其進行連接，然后才能將閥門開啟。

　　另外，在空壓機運行維護過程中需及時發現故障問題，及時進行維修處理。空壓機的電動機出現冷卻風翼斷裂故障時，需要準確分析此類故障的發生原因。采用變頻器進行空壓機控制，可能會導致金屬材質的冷卻風翼折斷，因此，可利用獨立冷卻的方式，設置風扇冷卻電動機。雖然這種方式會導致耗電功率增加0.55kW，但是取消電動機冷卻風翼，能夠降低電動機負載，從長遠的角度而言，還可從根本上解決冷卻風翼經常斷裂的問題，因此此方式可行。空壓機出現油路系統積碳時間過早的故障時，應綜合分析油積碳的成分，采用空壓機生產廠家推薦的積碳清洗劑材料進行清洗。清洗過程為，將冷卻盤管拆除，使用積碳清洗劑浸泡2h，通過清洗液進行沖洗，利用壓縮空氣吹干。清洗后所排出的清洗液顏色是黑褐色，經過多次清洗之后，清洗液顏色澄清，可將冷卻盤管安裝在原本的位置，確保冷卻盤管的維護效果[4]。

　　3.3培養運維人才

　　從本質層面而言，空壓機運行維護需要專業的工作人員，如果維護人員缺乏專業能力和素養，將會影響整體的運維工作效果。因此，企業需要培養優秀、專業的技能人才。首先，對設備運維人員進行專業知識和技術技能的培訓，使所有運維人員掌握空壓機的運行原理和維護措施，采用現代化的技術開展維護工作，預防空壓機出現故障。其次，邀請行業技術專家到企業開展講座活動，為空壓機運維工作人員講解各類技術和技能，使運維人員掌握相應的技術，增強設備的運維效果。

　　3.4制定運維制度

　　為進一步增強空壓機運維工作的有效性和可靠性，企業需要制定完善的運維制度，科學合理地開展運維管理活動。首先，制定完善的監管制度，對空壓機運維的整個流程進行監督分析，動態監管運維工作，一旦發現問題就要提出有效解決措施。其次，制定相應的責任制度，明確每位運維工作人員在實際工作中需要履行的職責，定期進行工作效果考核評價，按照考評結果落實獎懲制度，以此增強每位運維人員的責任感，保證空壓機運維效果[5]。

　　4、結語

　　綜上所述，企業空壓機應用的過程中存在節能問題、壓力控制問題等。為有效解決問題，企業應制定完善的空壓機節能方案，合理采用能源節約方式、壓力和噪聲控制方式以及設備改造方式，降低空壓機的能耗量。同時，企業需要制定完善的空壓機運維方案和體系，進行設備檢查和運行維護，培養優秀的運維工作人才，制定健全的管理制度，以確保空壓機的穩定運行。

　　參考文獻

　　[1]劉晨光.空壓機變頻改造節能技術的運用探究[J].中國設備工程,2023,22(1):222-224.

　　[2]陳倩倩,顏蘇芊,靳貴銘,等.基于進氣溫度預處理的空壓機節能適用性分析[J].棉紡織技術,2022,50(7):40-43.

　　[3]艾佳薇.關于空壓機節能減排技術的研究[J].機械管理開發,2022,37(5):195-197.

　　[4]劉春福.低壓變頻在空壓機節能改造中的應用[J].化纖與紡織技術,2022,51(5):101-103.

　　[5]馮屯生.煤礦用空壓機智能群控節能控制系統的應用研究[J].煤,2022,31(7):106-108.