1.系統(tǒng)概述
涪陵卷煙廠動力車間空壓站由3臺ATLAS40M3/MIN空壓機組成，其主電機功率為250KW，主要為卷包和制絲車間提供生產(chǎn)所需的壓縮空氣。每臺空壓機自帶獨立的電控系統(tǒng)，其核心為西門子公司的ELEKTRONIKON(E1)程序控制器，控制空壓機的起/停和加/卸載動作,并實時監(jiān)測系統(tǒng)運行參數(shù)，電機起動方式為星一角降壓起動后全壓運行。原系統(tǒng)主要存在的問題如下：
?。?）主電機雖然采用星一角降壓起動，但是電機功率大，起動時的電流仍然很大，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設備的運行安全。
?。?）電機經(jīng)常卸載運行，屬非經(jīng)濟運行，電能浪費嚴重。
?。?）三臺空壓機組電控系統(tǒng)間沒有實現(xiàn)控制聯(lián)鎖，需要操作人員值守，容易產(chǎn)生責任事故。
?。?）壓力采用上、下限兩點式控制，壓力罐中的空氣壓力波動范圍大，出口壓力不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質量。
變頻改造后，保留原系統(tǒng)工頻系統(tǒng)控制功能，增加變頻功能，做到了工頻／變頻互鎖切換。變頻系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調節(jié)方式，在壓力罐出口處加裝一個壓力傳感器，PLC采集儲氣罐出口實際壓力信號與壓力設定值進行比較運算后進行PID調節(jié)，輸出控制信號，變頻器根據(jù)該信號輸出頻率，改變電動機的轉速，從而調節(jié)供氣壓力，保持壓力的恒定，使空壓機始終處于節(jié)電運行狀態(tài)。
變頻調速控制的空壓機其獨特之處就在于輸出的空氣量由變頻器頻率大小來控制，它不同于傳統(tǒng)的控制方式是通過壓力的加載/卸載方式來維持壓力在一個較大范圍之內，因此有更高的效率。變頻改造后，其特點主要體現(xiàn)在以下方面：
?。?）空壓機由變頻器啟動，無峰值電流，減小了啟動時的沖擊。
?。?）大幅度降低壓縮機系統(tǒng)的噪聲。
?。?）實現(xiàn)空壓機集中自動控制，簡便高效，可靠，保護功能齊備，無需專人值守。
?。?）運行平穩(wěn)，延長壓縮機系統(tǒng)壽命，減少維護量。
?。?）保證供氣壓力恒定，使系統(tǒng)管道壓力變化保持設定值附近，有效地提高了供氣質量。
（6）空壓機運行期間能節(jié)約25%的電能。
變頻改造前空壓機工作在工頻狀態(tài)。壓力采用上、下限兩點式控制，也就是當空壓機氣缸內壓力達到設定值上限時，空壓機通過本身的油壓關閉進氣閥；當壓力下降到設定值下限時，空壓機打開進氣閥。如果用氣量時常變化，就會導致空壓機頻繁的卸載和加載，對電動機、空壓機和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再者，空壓機卸荷運行時，不產(chǎn)生壓縮空氣，電動機處于空載狀態(tài)，這部分電能被白白浪費。
2.系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)需要加裝PLC控制柜和變頻器柜，系統(tǒng)工作前選擇變頻機組和各空壓機工作方式。下圖1為該系統(tǒng)的主回路原理圖：
圖1：系統(tǒng)原理圖
?。?）空壓站變頻控制系統(tǒng)配置1套PLC控制系統(tǒng)，作為空壓機變頻系統(tǒng)主控制器，實現(xiàn)3臺空壓站的遠程控制功能和自動控制系統(tǒng)。
?。?）配置1臺人機操作員終端，用于整個空壓站系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和參數(shù)設置。
（3）配置1臺丹佛斯變頻器，通過切換變頻機組實現(xiàn)三臺空壓機變頻控制。
?。?）在空壓站空氣罐出口處安裝1只壓力變送器，采集出口壓力作為壓力反饋信號，系統(tǒng)具有閉環(huán)PID調節(jié)功能和開環(huán)控制功能。
?。?）變頻器輸出端通過切換連接到空壓機電機控制回路，實現(xiàn)變頻/工頻的切換，保留原系統(tǒng)的單機控制功能。
3.注意事項
該系統(tǒng)改造應注意以下幾個問題
?。?）電機的散熱問題，電動機經(jīng)過變頻改造后，低頻運行時轉速降低，其電機電扇的散熱效果也降低，可視情況增加散熱風扇。
?。?）空壓機的潤滑問題，空壓機的轉速越低，潤滑油的耗量也就越少；其潤滑效果越差，若變頻器啟動時間過短或頻率過低，容易造成潤滑泵供油不足，系統(tǒng)無法運行。
（3）控制器干擾問題，原來的空壓機模擬量信號為電壓型，抗干擾能力較差，變頻器改造后干擾尤為突出，施工過程中應注意動力電纜和信號電纜務必分開敷設，若能對原控制器采集的信號進行濾波將電壓型測量信號改為電流型。
（4）由于變頻器變頻運行時對原有空壓機控制系統(tǒng)干擾比較大，為提高系統(tǒng)的可靠性，安裝輸入電抗器、輸出電抗器及濾波器更佳。
4.改造后的效益
空壓機變頻改造后，能源節(jié)約是最有實際意義的，根據(jù)所需壓縮空氣來供給的空壓機是最經(jīng)濟的運行狀況，就目前設備的運行狀況來看，節(jié)電率可達25%。變頻起動后對設備的沖擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以大大降低了維護成本。變頻起動較少了對壓縮機的電器部件和機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機的使用壽命延長。從而此外，變頻控制能夠減少機組起動時電流波動，這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設備的用電，變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力，使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化基本保持不變，保證了供氣質量。
