魏志鹏 杨媛媛 黄璜

【摘 要】交流变频调速技术作为高新技术和电动机控制技术，其应用已渗透到化工行业的各个技术部门，应用技术已非常成熟，并取得了良好的经济效益和社会效益。在化工行业进一步推广普及变频调速技术，将会为加快我国的节能事业做出更多地贡献。

【关键词】化工企业；空压机；交流变频调速技术

1.变频器的优势及特点

我国正处在工业化阶段，有一部分工业生产设备陈旧、生产工艺落后、产品品质不佳，国内及国际市场竞争力不强。使用变频器进行交流变频调速，取代了原有的变极调速、滑差调速、整流子电机调速、液力偶合调速、串极调速及直流调速等落后的调速方式，并且与PLC、DCS等进行配合，可以实现生产的高精度控制。在生产中提高了生产效率，使产品品质明显改善；使设备运行更加稳定可靠，提高产量，大幅度减少设备维护费用，降低生产成本；同时提高了生产自动化水平，改善了生产环境，减少了工人的劳动强度。使用变频器是企业设备改造、产品更新换代、节能减排的重要途径。

2.化工行业中的变频器

在化工行业中，设计部门在计算泵的功率时按工艺装置所需额定扬程值的1.1倍以上选取。况且在化工企业中机泵所带负载大部分为轻载。所以绝大多数电动机都运行在额定功率之下，存在利用率低、耗电大等诸多不足之处。 变频器是通过调整输出频率来改变电机转速，以达到交流电机调速的目的。采用变频器进行变频调速，可使电动机回到高效的运行状态，是最佳的调速和节能方式。变频器通过降低电机转速减少输出功耗，实现“按需供能”。用于风机、泵类等平方律特性负载，可达到50%的节能率；用于其他工艺要求调速的负载，也可获得10%～40%的节能效果。设备的转速降低后，可以减少磨损，延长使用寿命，获得可观的直接或间接的经济效益。 以下举出变频器在化工行业中的一个应用例子。

3.应用在空气压缩机

现在空气压缩机的应用非常普遍。但部分化工企业在空压机的使用方面有一定的特殊性：输送管路长、气源分散、所需气量频繁变化。这样就对空压机产生的压力提出了一定要求。为满足用气量随时变化的要求，储气罐内气体必须保持一定的压力。现在我院所承揽的大部分化工厂设计时，厂内所需要空气压力为0.40Mpa～0.55Mpa之间，对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空压机排气量满足生产用气量要求时，罐内空气压力保持恒定不变，若可以维持这种状态固然最好，但实际上用气量是随厂内所需气量变化而变化的。而且设计院在设计时余量较大，所以空压机排气量都要大于用气量。当压力达到最大值时，空气压缩机通过关闭吸气阀使电机空转调节排气量，但空气压缩机在空转中还是带动活塞或螺杆运动，此时的能耗约占空气压缩机满载运行时的30%～50%，将这部分能量节省下来的数量，也相当可观。

4.实例分析

某化工厂有一座空压机站，安装有3台90kW往复式活塞空压机，用来压缩空气。由于生产上使用空气的不均匀性，用气量总是在动态变化，有时需要同时运行数台空气压缩机供气，而有时连一台空气压缩机的产气都用不完，但空气压缩机仍在全速运行。空气压缩机在出厂时都配套有排气压力调节装置，储气罐内的空气压力超过设定压力时，压缩机阀门自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态。当储气罐内空气低于设定的压力时，压缩机阀门自动开启，压缩机又进入满载工作状态。满载时，空压机的工作电流接近电动机额定电流；空转卸荷时，空压机的工作电流约为电动机额定电流的50%。这部分电流并未做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。虽然这种调节装置也能调节压力，但压力的调节精度低，压力波动大。压缩机总是处于额定转速下工作，机械磨损大，电耗高。

变频调节电动机转速就可以避免这些老式调节方案的缺点。首先空压机是将输出压力作为控制对象的，由压力传感器对管网压力进行实时检测，来自动调节变频器的输出功率，进而改变空压机电机的转速，最终实现系统管网压力恒定。

具体改造方案：在供气主管道或储气罐上安装一套压力变送器，将压力信号（4～20mA）反馈到厂内控制室的主机（DCS）。由主机发出信号到第一台压缩机的变频器模拟信号输入端上，改变变频器的给定值，进而改变电机的转速。这样就构成恒压供气系统，供气压力维持在0.8MPa。变频器控制第一台压缩机，速度给定调节由主机（DCS）发出，主机（DCS）控制第二和第三台压缩机的起动/停止。运行时，第一台压缩机首先变频运行，当变频器的输出频率已达到50Hz，但供气量仍不足时，主机（DCS）起动第二和第三台的压缩机工作。然后继续调节第一台，以达到系统管网压力恒定；如供气量大于给定值时，停止第二或第三台的压缩机工作。由于用气量的变化不很剧烈，主机（DCS）对第二和第三台的压缩机的控制是一种较好的方法。

需要注意的是，空压机不允许长时间低频下运行，当空压机转速太低，一方面将使空压机的工作稳定性变差，另一方面，也使缸体的润滑变差，会加快磨损，所以系统要根据实际情况设定下限频率（不能低于25HZ）。

技术改造效果。

压缩机改造完成后经过半年多的运行，达到了预想的目的，供气质量大幅度提高。节能方面，压缩机消耗的轴功率就与压缩机的排气量成正比，可见减少排气量，可节省轴功率。经实测节电率达到22%，取得了较好的经济效益。