变频器助力矿用空压机节能43.2万kW

一、技术改造思路

采用先进技术解决空压机组运行中存在的问题已成为当务之急。改革的具体思路如下：

1、在完善空气压缩机组电控的基础上，实现空压机房车间无人值守，安全管理上做到“无人则安、少人则安”。

2、将空压机的人工操作改为计算机操作。

3、一台变频器切换后可驱动四台空气压缩机，节省投资。

4、采用集中控制和变频控制技术，可以消除空压机空载运行时间，减少空压机启动次数，从而节约能源，减少对设备的影响。

5、利用变频技术实现压力稳定、恒压供风，达到节约电能的目的。

6、螺杆空压机组联锁控制系统是利用目前成功的电气控制技术，实现空压机组的集中控制；每个空气压缩机的运行参数24h实时在线监测，实现空压机异常即报警。

二、科技创新实施方案。

空压机单元控制系统，包括工业控制系统（上位机）、微机控制系统（置控制柜）、压力、温度传感器、高压变频器控制系统、高压开关系统等。

1、新建的集中控制系统，通过在空压机房安装集中控制柜、监视操作用工控计算机(上位机)。主要完成空压机组远程参数的监控、控制、运行参数设置和实时曲线、历史报表查询及其他数据的处理等功能。

选用ACS4000型集控柜：由电源开关及熔断器、触摸显示屏、PLC控制器、输出继电器、24V直流电源、通讯转换模块、指示及报警装置等组成。高压变频器、高压启动柜、空气压缩机与集控柜通讯模块通过通讯电缆进行通讯，将空压机运行、变频器运行参数、高压启动柜电压、电流、储气罐温度传输到集控柜进行数据处理、显示。根据运算数据控制空压机与变频器运行。运行状况及各种参数、数据在上位机上显示。

2、在主供气管道上安装压力变送器。主要是检测供风出口压力并把压力信号传输给集控柜PLC，PLC运作后，依据进气支管工作压力和空气压缩机运作情况智能控制系统软启动器的运作频率，从而达到根据设定压力范围来控制空压机的运行状态的目的。

3、增设高压变频器，控制空压机在需要的工况下运行。

4、增设高压切换柜内装4台高压真空接触器，与空气压缩机高压启动柜一一对应，并相互闭锁，达到有选择性地控制空压机在变频状态下运行的目的。

5、空压机组控制。

a、每台空压机启动、停止、变频状态下运行均由PLC控制，PLC内设空压机运行程序。

b、工作方式设定为5种：就地启动/停止、远程启动/停止、紧急停机、联机控制、单台控制。

c、风压设定：5.5～6.2kg/cm2;空压机转速调节范围：电机额定转速的60%～100%。

6、空压机启动停止全部由PLC程序控制。空压机运行规定，连续运行不得超过72h，按照空压机编号设定主机1、主机2、主机3、主机4，程序控制每72h更换一次主机，辅机每24h更换一次。主机、辅机分别在工频、变频状态下运行。变频频率达到50Hz、10min内风压达不到设定值，该台空压机自动转为工频运行，同时启动第3台空压机变频运行，以控制风压稳定。空压机变频方式运行频率30Hz及以下达10min以上时，该台空压机自动停止运行，同时原辅机或主机自动转为变频方式运行。

三、技术要点和创新要点。

1、工频、变频状态下空压机运行曲线的智能拟合。

2、ACS400集控系统、高压变频的配合控制。

3、变频方式与工频方式转换控制。

4、主机、辅机按时切换控制。

四、经济效益、社会效益分析

2011年1月系统改造完成并投入工业性运行，实现了多台空压机组联动控制，运行状况良好。

1、节能降耗效果显著：通过实际测定，技术改造后比原运行方式节能13%～15%，年节电耗43.2万kW•h，约21.6万元，节能效果明显。

2、实现了大型设备车间真正无人值守。机组自动24h稳定高效运行，减少操作人员9人，年可节约人工费用54万元。

3、稳定的压力输出，减少了对生产的影响，为矿井安全生产奠定基础。

4、维护量小，运行效率高。集控系统及变频的投入运行减少了空压机配件的磨损，延长了电机及空压机的使用寿命，年可维修及配件费用可减少10余万元。

5、实时设备运行状况，便于人员观察和及时掌握，发生异常及时处理，避免机械事故的发生。(6)采用变频控制，实测减少噪声15dB，减少噪声污染。

五、结语

通过在矿井空压机变频器的控制中成功应用高压变频技术，实现了空压机组的自动控制，并与矿井恒压供风相结合，减少了岗位用工，提高了设备运行效率，年节电43.2万 kW· h，节能效果显著，降低了空压机噪音15 dB，具有显著的经济、社会效益和推广应用价值。