氣壓機(jī)和空壓機(jī)在石化行業(yè)應(yīng)用十分普遍。氣壓機(jī)是將煉化過程中產(chǎn)生的石油氣加壓液化回收，空壓機(jī)則為企業(yè)提供生產(chǎn)用氣。由于石化企業(yè)的生產(chǎn)是連續(xù)不間斷的，因此要求氣壓機(jī)和空壓機(jī)常年連續(xù)運(yùn)行，如果停止運(yùn)行，輕則影響生產(chǎn)，重則造成設(shè)備及人身事故。

在設(shè)計(jì)選用氣壓機(jī)和空壓機(jī)的電動(dòng)機(jī)容量時(shí)，通常是按設(shè)備滿負(fù)荷長時(shí)間運(yùn)行來選擇的，故設(shè)計(jì)容量一般都偏大。在實(shí)際運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率偏低，且輕載運(yùn)行的時(shí)間所占比例很大。如采用變頻調(diào)速運(yùn)行，則可大大提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能的效果，并可減小機(jī)械的磨損，延長設(shè)備的壽命。

對(duì)于氣壓機(jī)，為了防止入口壓力過低造成氣壓機(jī)喘振，一般通過反飛動(dòng)閥向入口側(cè)反送氣，造成重復(fù)作功而浪費(fèi)大量電能。采用變頻調(diào)速后，可以通過調(diào)整氣壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來保持入口壓力恒定在設(shè)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，不開火炬閥和反飛動(dòng)閥，保證比較佳的節(jié)能效果。

對(duì)于空壓機(jī)，一般采用調(diào)整出口門開度來調(diào)整出口壓力，當(dāng)出口門開度減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率減小并不多，空壓機(jī)運(yùn)行在低效狀態(tài)，同樣造成大量電能浪費(fèi)。如果用變頻器調(diào)速，則可根據(jù)需要的用氣量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空壓機(jī)的出口壓力恒定，提高了空壓機(jī)的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

二、空壓機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能改造

某石化集團(tuán)公司一廠有活塞式空壓機(jī)三臺(tái)，制氣量為40m3/h和20m3/h；電動(dòng)機(jī)功率分別為250kW一臺(tái)，130kW兩臺(tái)。每臺(tái)空壓機(jī)出口有氣壓罐，通過閥門連接到總氣管上。氣壓罐上裝有自動(dòng)放氣閥，在氣壓過高時(shí)可自動(dòng)開啟放氣閥以保證空壓機(jī)的安全。要求出口壓力不小于0.45MPa，大于0.5MPa時(shí)自動(dòng)排空。根據(jù)生產(chǎn)用氣量的變化，一般運(yùn)行一臺(tái)大機(jī)或運(yùn)行兩臺(tái)小機(jī)即可滿足生產(chǎn)用氣的需要；在用氣高峰期，短時(shí)運(yùn)行一大一小兩臺(tái)空壓機(jī)。

 

在空壓機(jī)的運(yùn)行中有四大問題是用戶一直致力解決的：
(1) 如何提高供氣質(zhì)量 (2) 如何節(jié)約高額的電費(fèi)開支 (3) 如何降低工作環(huán)境的噪音 (4) 如何延長空壓機(jī)的使用壽命（檢修周期）

2.1 原空壓機(jī)電控系統(tǒng)的缺點(diǎn)

1.                    空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)采用星/三角起動(dòng)方式，起動(dòng)電流大，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊大

2.                    供氣壓力主要靠增減空壓機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)來調(diào)整，供氣質(zhì)量差。為了避免氣壓機(jī)的頻繁起停，當(dāng)少開一臺(tái)空壓機(jī)時(shí)，供氣壓力偏低，不能滿足生產(chǎn)用氣的要求；多開一臺(tái)時(shí)，供氣壓力又偏高，電耗高，供氣成本高。

3.                    由于空壓機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，且要用出口閥門調(diào)整供氣壓力，造成空壓機(jī)房噪聲大。

4.                    系統(tǒng)排氣壓力高，管徑的配置達(dá)不到空壓機(jī)氣體的流速要求，造成管路壓降偏高，減荷能耗大。

2.2 變頻恒壓供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工作原理

通過對(duì)三臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，能夠穩(wěn)定供氣管網(wǎng)的壓力，達(dá)到恒壓供氣的目的。既降低了供氣能耗，又降低了空壓機(jī)房的噪音，也延長了設(shè)備的使用壽命。

每臺(tái)空壓機(jī)采用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，采用一拖一帶工頻旁路設(shè)計(jì)方案。當(dāng)變頻器故障時(shí)，空壓機(jī)可切換到工頻旁路運(yùn)行，以保證供氣系統(tǒng)的可靠性。

 

恒壓供氣控制由系統(tǒng)DCS完成：由儲(chǔ)氣罐壓力傳感器向DCS提供壓力信號(hào)，與控制臺(tái)的壓力設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較后經(jīng)PID運(yùn)算，向變頻器送出頻率指令信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，從而控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供氣的目的。DCS系統(tǒng)送出的頻率指令信號(hào)為4~20mA電流信號(hào)，相對(duì)于0~100%調(diào)速范圍。由于變頻器電流信號(hào)輸入端子的阻抗為250Ω，若將三臺(tái)變頻器的信號(hào)端子串聯(lián)，總阻抗為750Ω，超出了DCS輸出信號(hào)的負(fù)載能力，所以采用一只500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻，將4~20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成2~10V電壓信號(hào)，再并聯(lián)接到三臺(tái)變頻器的電壓信號(hào)輸入端子VG，讓三臺(tái)變頻器同步運(yùn)行，且任何一臺(tái)都可以隨時(shí)投入和退出運(yùn)行。