【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　目前，在我國工業(yè)生產(chǎn)過程中空氣壓縮機(jī)（以下簡稱空壓機(jī)）受到廣泛應(yīng)用，成為重要的設(shè)備和設(shè)施。但是空壓機(jī)在應(yīng)用過程中存在能源消耗過大、噪聲污染問題嚴(yán)重、不符合節(jié)能環(huán)保的要求等問題，因此，在空壓機(jī)應(yīng)用期間需進(jìn)行節(jié)能控制。同時，為提升空壓機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，延長設(shè)備的使用壽命，相關(guān)部門需要制定完善的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方案和體系，通過有效的運(yùn)維措施，提升空壓機(jī)的應(yīng)用水平。

　　1、空壓機(jī)的問題

　　某企業(yè)共有4臺螺桿式空壓機(jī)，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(jī)的運(yùn)行原理是：平行的嚙合陰陽轉(zhuǎn)子在汽缸中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子齒槽間隙的空氣產(chǎn)生周期性容積變化，沿著轉(zhuǎn)子軸線從吸入一側(cè)傳輸?shù)捷敵龅囊粋?cè)，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(jī)設(shè)備，主電動機(jī)的額定功率是132kW；排氣量為10m3/min的螺桿式空壓機(jī)設(shè)備，主電動機(jī)的額定功率是75kW。螺桿式空壓機(jī)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(tǒng)和啟動器的線圈相互接頭，將斷油閥門打開，在空載的狀態(tài)下啟動設(shè)備，此期間進(jìn)氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)油溫沒有達(dá)到50℃的情況下，油冷卻器將部分潤滑油輸入到壓縮機(jī)設(shè)備，加快油溫升高的速度；在油溫符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，將加載閥門打開，設(shè)備處于加載運(yùn)行的狀態(tài)，系統(tǒng)壓力不斷提升。若在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，壓力升高到開關(guān)的上限指標(biāo)，控制器控制進(jìn)氣閥關(guān)閉、油氣分離器設(shè)備放氣，壓縮機(jī)處于空載狀態(tài)；直到壓力指標(biāo)降低到開關(guān)的下限指標(biāo)后，將進(jìn)氣閥門開啟、油氣分離器的放氣閥門閉合，壓縮機(jī)設(shè)備開啟，且壓縮機(jī)設(shè)備再次處于加載狀態(tài)。

　　壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，出現(xiàn)的問題主要為：

　?。?）雖然主電動機(jī)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(dǎo)致電網(wǎng)的穩(wěn)定性降低，還會使其他類型的用電設(shè)備安全性受到危害；

　?。?）空壓機(jī)經(jīng)常處于空載狀態(tài)，可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的電力能源浪費(fèi)問題；

　?。?）設(shè)備工頻運(yùn)行會導(dǎo)致噪聲過大，出現(xiàn)噪聲污染的現(xiàn)象；

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

　　2、空壓機(jī)的節(jié)能措施

　　為有效解決企業(yè)空壓機(jī)能源浪費(fèi)的問題，應(yīng)制定完善的空壓機(jī)節(jié)能控制方案和計劃，如圖1所示。

　　2.1節(jié)約能源

　　企業(yè)的用氣負(fù)荷波動幅度過高，因此，空壓機(jī)設(shè)備的變頻節(jié)能改造具有一定的潛力。變頻控制技術(shù)和原本的工頻控制技術(shù)相比，節(jié)約能源的作用非常突出。因此，企業(yè)可按照各類用氣設(shè)備的需求情況，采用變頻控制技術(shù)完成空壓機(jī)的輸出控制，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。如圖2所示，首先，空壓機(jī)處于加載運(yùn)行狀態(tài)時，采用變頻控制技術(shù)，供氣量發(fā)生改變，電動機(jī)的節(jié)能效果提升。其次，在用氣設(shè)備或系統(tǒng)用氣量很小的情況下，采用變頻控制技術(shù)，能夠使空壓機(jī)設(shè)備卸載運(yùn)行，減少電力能源消耗。最后，在空壓機(jī)設(shè)備長時間空載的情況下，采用變頻控制技術(shù)，使電動機(jī)能源消耗量降低，例如：排氣量為20m3/min的空壓機(jī)，空載狀態(tài)下利用變頻控制技術(shù)進(jìn)行控制，功率消耗在30kW內(nèi)。

　　由空壓機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家所提供的變頻器試驗分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在空壓機(jī)設(shè)備加載期間應(yīng)用變頻器，能夠使平均的功率消耗量降至80kW左右。根據(jù)2022年的相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)備每年的運(yùn)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(shù)相比，變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠使空壓機(jī)加載過程中的耗電量降低118800kW·h，電力資源費(fèi)用減少7萬元以上。空壓機(jī)空載運(yùn)行過程中，每年節(jié)電量能夠達(dá)到88000kW·h，空載過程中節(jié)約的電力費(fèi)用金額超過5萬元。從整體層面而言，空壓機(jī)采用變頻控制技術(shù)，每年可以節(jié)約大量電力能源、降低電力費(fèi)用，所以此次研究采用變頻技術(shù)節(jié)能控制方式是可行的。

　　2.2壓力控制

　　在采用變頻技術(shù)進(jìn)行空壓機(jī)控制的過程中，需要精準(zhǔn)完成設(shè)備的壓力控制。變頻控制系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)備和系統(tǒng)的用氣需求，準(zhǔn)確進(jìn)行輸出氣量的調(diào)控；同時還能對主電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使其能夠處于壓力穩(wěn)定的狀態(tài)，避免因為設(shè)備壓力的變化幅度過大對設(shè)備的安全可靠運(yùn)行造成不利影響。

　　2.3噪聲控制

　　如果空壓機(jī)的排氣量降低，電動機(jī)運(yùn)行速度減緩，噪聲問題的發(fā)生概率就能明顯降低。所以可采用變頻調(diào)控技術(shù)，降低空壓機(jī)的排氣量，減小電動機(jī)的運(yùn)行速度，預(yù)防出現(xiàn)噪聲污染。

　　2.4設(shè)備改造

　　企業(yè)空壓機(jī)存在節(jié)能環(huán)保問題，因此需要進(jìn)行設(shè)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(shè)備良好穩(wěn)定運(yùn)行，需要明確設(shè)備的具體改造要求。如圖3所示，首先，電動機(jī)變頻控制需要確保儲氣罐的出口壓力處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)，波動幅度控制在0.1MPa內(nèi)；其次，為確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)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(shù)的過程中，構(gòu)建閉環(huán)控制模式。另外，為提升設(shè)備的穩(wěn)定性，1臺排氣量為20m3/min的螺桿式空壓機(jī)，采用變頻控制技術(shù)，2臺空壓機(jī)之間需要完成變頻切換。同時按照空壓機(jī)的轉(zhuǎn)矩特點，合理采用恒轉(zhuǎn)矩的變頻器^[1]。

　　2.4.2制定設(shè)備改造方案

　　按照具體的設(shè)備改造要求，選擇通用類型的變頻控制系統(tǒng)，為排氣量為20m3/min的2臺螺桿式空壓機(jī)配置切換裝置，1臺設(shè)備為變頻控制，1臺設(shè)備為工頻控制?？刂苹芈啡鐖D4所示，主要是利用原本空壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的西門子PLC控制系統(tǒng)，在壓縮空氣總管上設(shè)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(shè)定值進(jìn)行對比，利用PID進(jìn)行運(yùn)算，并將控制信號發(fā)送到變頻器的驅(qū)動回路，對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和空壓機(jī)的加載、卸載進(jìn)行控制，最終實現(xiàn)恒壓供氣的目標(biāo)。該設(shè)備改造方案應(yīng)用幾個月后，多次進(jìn)行參數(shù)修改，最終的控制效果良好。持續(xù)統(tǒng)計空壓機(jī)180天的電力消耗數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用設(shè)備改造方案后，節(jié)電率能夠達(dá)到30%以上，每年電費(fèi)節(jié)約量能夠達(dá)到18萬元以上。

　　3、空壓機(jī)的運(yùn)行維護(hù)措施

　　3.1重視設(shè)備檢查

　　空壓機(jī)運(yùn)行前，需做好相應(yīng)的檢查工作，通過有效的檢查方式，快速準(zhǔn)確識別空壓機(jī)的問題，確?？諌簷C(jī)在良好的狀態(tài)下運(yùn)行[2]。檢查工作如下：

　?。?）空壓機(jī)開機(jī)前，應(yīng)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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向符合要求，即可將設(shè)備啟動。

　?。?）觀看曲軸箱油位是否符合標(biāo)準(zhǔn)，每天安排專業(yè)的人員檢查油位。設(shè)備運(yùn)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(yè)的機(jī)油。

　?。?）空壓機(jī)運(yùn)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(jī)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(shè)備。

　　（5）檢查安全閥的壓力值是否超出最高的標(biāo)準(zhǔn)值。同時，檢查電動機(jī)和控制設(shè)備的運(yùn)行情況，將排氣閥門打開，進(jìn)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(fā)現(xiàn)潤滑油中斷，排氣壓力突然升高、安全閥失靈，或者電動機(jī)運(yùn)行有異常聲音，都必須立即停止空壓機(jī)的運(yùn)行，深入進(jìn)行檢查和分析，避免出現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；對排氣溫度和壓力進(jìn)行檢查分析，一旦排氣壓力比額定壓力值高，就要進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)閥的檢查，明確是否在正常的應(yīng)用狀態(tài)。

　　3.2完善運(yùn)維模式

　　企業(yè)在空壓機(jī)維護(hù)工作中，需制定完善的維護(hù)方案和計劃。對于壓油槽充氣與機(jī)組制動、檢修用氣，應(yīng)該準(zhǔn)確進(jìn)行空壓機(jī)與有關(guān)設(shè)備的維護(hù)，確保設(shè)備運(yùn)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(jìn)行充氣量控制。對于制動用氣，空壓機(jī)需要處于正常狀態(tài)；如果空壓機(jī)轉(zhuǎn)速降至35%，需要將進(jìn)水閘關(guān)閉并加閘制動。對于檢修用氣，應(yīng)該先使用軟管對其進(jìn)行連接，然后才能將閥門開啟。

　　另外，在空壓機(jī)運(yùn)行維護(hù)過程中需及時發(fā)現(xiàn)故障問題，及時進(jìn)行維修處理?？諌簷C(jī)的電動機(jī)出現(xiàn)冷卻風(fēng)翼斷裂故障時，需要準(zhǔn)確分析此類故障的發(fā)生原因。采用變頻器進(jìn)行空壓機(jī)控制，可能會導(dǎo)致金屬材質(zhì)的冷卻風(fēng)翼折斷，因此，可利用獨立冷卻的方式，設(shè)置風(fēng)扇冷卻電動機(jī)。雖然這種方式會導(dǎo)致耗電功率增加0.55kW，但是取消電動機(jī)冷卻風(fēng)翼，能夠降低電動機(jī)負(fù)載，從長遠(yuǎn)的角度而言，還可從根本上解決冷卻風(fēng)翼經(jīng)常斷裂的問題，因此此方式可行?？諌簷C(jī)出現(xiàn)油路系統(tǒng)積碳時間過早的故障時，應(yīng)綜合分析油積碳的成分，采用空壓機(jī)生產(chǎn)廠家推薦的積碳清洗劑材料進(jìn)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(jìn)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(jīng)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(hù)效果[4]。

　　3.3培養(yǎng)運(yùn)維人才

　　從本質(zhì)層面而言，空壓機(jī)運(yùn)行維護(hù)需要專業(yè)的工作人員，如果維護(hù)人員缺乏專業(yè)能力和素養(yǎng)，將會影響整體的運(yùn)維工作效果。因此，企業(yè)需要培養(yǎng)優(yōu)秀、專業(yè)的技能人才。首先，對設(shè)備運(yùn)維人員進(jìn)行專業(yè)知識和技術(shù)技能的培訓(xùn)，使所有運(yùn)維人員掌握空壓機(jī)的運(yùn)行原理和維護(hù)措施，采用現(xiàn)代化的技術(shù)開展維護(hù)工作，預(yù)防空壓機(jī)出現(xiàn)故障。其次，邀請行業(yè)技術(shù)專家到企業(yè)開展講座活動，為空壓機(jī)運(yùn)維工作人員講解各類技術(shù)和技能，使運(yùn)維人員掌握相應(yīng)的技術(shù)，增強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)維效果。

　　3.4制定運(yùn)維制度

　　為進(jìn)一步增強(qiáng)空壓機(jī)運(yùn)維工作的有效性和可靠性，企業(yè)需要制定完善的運(yùn)維制度，科學(xué)合理地開展運(yùn)維管理活動。首先，制定完善的監(jiān)管制度，對空壓機(jī)運(yùn)維的整個流程進(jìn)行監(jiān)督分析，動態(tài)監(jiān)管運(yùn)維工作，一旦發(fā)現(xiàn)問題就要提出有效解決措施。其次，制定相應(yīng)的責(zé)任制度，明確每位運(yùn)維工作人員在實際工作中需要履行的職責(zé)，定期進(jìn)行工作效果考核評價，按照考評結(jié)果落實獎懲制度，以此增強(qiáng)每位運(yùn)維人員的責(zé)任感，保證空壓機(jī)運(yùn)維效果[5]。

　　4、結(jié)語

　　綜上所述，企業(yè)空壓機(jī)應(yīng)用的過程中存在節(jié)能問題、壓力控制問題等。為有效解決問題，企業(yè)應(yīng)制定完善的空壓機(jī)節(jié)能方案，合理采用能源節(jié)約方式、壓力和噪聲控制方式以及設(shè)備改造方式，降低空壓機(jī)的能耗量。同時，企業(yè)需要制定完善的空壓機(jī)運(yùn)維方案和體系，進(jìn)行設(shè)備檢查和運(yùn)行維護(hù)，培養(yǎng)優(yōu)秀的運(yùn)維工作人才，制定健全的管理制度，以確?？諌簷C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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