空压机系统运行优化

自动化技术

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空压机系统图

空压机系统运行优化

作者/王斌，江苏华电仪征热电有限公司

摘要：根据压缩空气系统运行特点，对空压机运行方式进行监视，找出优化空压机运行方案，在不增加固定资产投入的情况下，使空压机 的故障率大大降低。

关键词：空压机；反比例阔；容调控制；节能

* * *刖目

厂用压缩空气系统主要是向仪表、气动执行机构和检修 维护提供气源，因其要求有很高的可靠性，需连续稳定运行， 在设计时要求两用两备的运行方式。而在实际生产运行过程 中，发现空压机母管压力波动较小，但空压机出口压力存在 大幅波动现象，出口三向电磁阀故障率很高，平均每台空压 机出口三向电磁阀更换频率2套/年，严重影响了机组的安 全运行。

1•系统简介

我公司三台机组共用_套空压机系统，系统布置有4 台复盛SA -90W 有油固定式螺杆空气压缩机，两用两备。 配3台组合式干燥机，两用一备。两台50m 3仪用储气罐， 用来储存仪用压缩空气；一台20m 3的检修储气罐，用来储

存厂用压缩空气。四台空压机压出的压缩空气送入压缩空气 母管，其中仪用压缩空气通过干燥机。干燥器进、出口管道 上各设一只空气门，干燥器底部有排污装置，经干燥器干燥 后的压缩空气并入压缩空气母管，送至任一仪用储气罐。两 台仪用储气罐出口并入压缩空气母管，分别供往#1、#2、 #3联合循环机组、调压站、化学水处理等用气。压缩空气 母管上设有空气门及疏水门，每台储气罐上设有_安全门， 储气罐底部有排污装置。厂用压缩空气不经干燥器直接送入 厂用储气罐，通过一根独立压缩空气供气母管将压缩空气送 至生产现场，如图1所示。

2.运行情況分析

空压机空车运转和空/重车转换频繁均可造成巨大的能 源浪费；另外在规划时选用空压机都预留20%的裕度也会

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造成能源浪费。我公司单台空压机设计排气量15m3/min、出口压力0.85MPa，运行方式采用两用两备，在实际的运 行过程中，加/卸载压力设定为0.65/0.8MPa，因压缩空气 需求量恒定，两台空压机常常存在_台频繁加/卸载，另_

台间接加/卸载的现象，图2是我公司#1/2空压机运行时 电流趋势图。

图2空压机电流趋势图

从上图进一步分析，可以看出#1空压机将近20.28% 时间处于加载状态，17.6%时间处于卸载状态；#2空压机 仅10.71%时间处于加载状态，60.24%时间处于空车状态，卸载时空压机仍在运行但不产气，处于严重浪费电能状态。

图3空压机运行状态饼状图

在空压机运行过程中，系统用气量

减少时，空压机出口压力达到设定值，

则控制器发卸载命令，使三向电磁阀失

电关闭，进气阀片处于全关闭状态，同

时空压机系统内的压力经由泄放阀排

空，主机处于无负荷运转。系统压力下

降至设定值时，压力开关再重新动作，

使三向电磁阀得电，恢复重负荷运转，

当系统之使用空气量为零时，压缩机保

持在无负荷情况下运转，若无负荷运转

时间超过20分钟，则空压机会自动停

机，电动机停止运转，若系统的设备开

始用气，系统压力会降低，则空压机会自动起动，以补充空气量。由于两台空压机存在互相扰动，使得加/卸载转换的非常快，常常1分钟不到就会完成一次 转换，空压机出口三向电磁阀频繁得电，加速其老化过程。

3.优化方案

■ 3.1变频调节

空压机增加变频控制模块，采用_个闭环控制模式，能 实现对空气压缩系统实时监测、动态控制，其原理为：用压 力传感器实时感应系统中实际气压和用气量，通过电气控制 和变频控制的精确配合，控制马达转速使能耗与产出成等比 例，以实现高品质压缩空气的按需输出，但这需要增加固定 投资，暂不考虑。

■ 3.2系统改造

经过与周边电厂的交流，有的单位对压缩空气系统进行 改造，在空压机至空气干燥机之间增加_个储气罐，用来减 缓压缩空气波动，维持压缩空气压力平稳，并有_定的除水、除油的功能，空压机出口压力大幅波动的状态有所缓解，但 仍存在空压机启停现象。

■ 3.3对空压机本身进行优化调节

我公司空压机系统无就地PLC联控，单台设置0.65MPa 加载：0.8MPa卸载，各自调节，母管压力受控于单台空压 机自身及DCS控制。经过对空压机结构的深入研究，空压 机工作流程为：压缩机起动时，进气阀阀片关闭，确保不带 负荷起动。空压机重负荷运转时，三向电磁阀打开，由三向 电磁阀通路过来的气体经反比例阀进入进气阀使之全开，以 达重负荷运转。当出口压力达到设定压力时，当排气压力达 压力参数设定之上限时，控制系统切断泄放阀及三向电磁阀 之电源，三向电磁阀）关闭，因而进气阀亦关闭，同时泄放

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阀全开，将油气桶内空气通过空气滤清器排至大气中（有反吹 空气滤清器之效果），此时压缩机在无负荷状态下运转，其所 需之润滑油压即由空车压力所确保，只要压缩空气压力能满足 系统需求，20分钟后空车状态下是空压机就会停运，处于空 车过久停机状态，可以随时启动。在此过程中，反比例阀只是 控制进气阀全开/全关，其容量调节功能并未投入使用，从而 造成上述空压机频繁加/卸载，三向电磁阀也容易损坏。

查阅空压机系统相关说明书，在使用手册中对空压机容 调进行简单介绍：当系统压力因用气量减少而升高，达到反 比例阀的设定压力时，反比例阀动作并减少控制空气输出量，使进气阀处于半开状态，此时与阀杆相连的进气阀片也处于 半开状态，进气量即减小至与系统用气量相平衡，此为容量 调整之过程。容量调整系统是用来调整压缩机进气量，与现 场设备用风量相等，达到最经济、省电的运转效率。而咨询 空压机厂家及相关周边电厂均没有采用这种调节方式运行，主要是由于电厂需求的压缩空气量变化较大，采用这种调节 方式不能满足系统需要。而我公司是采用燃机发电，自动化 程度高，$甫助系统较燃煤的机组要少，压缩空气量相对恒定。

4.实施对比

观察压缩空气系统现场实际运行情況，单套机组运行与 三套机组运行时，压缩空气量相差不大，也就是说我公司在 实际生产中压缩空气量始终是一个恒定值，没有太大的起伏 变化，根据这一思路，2015年5月份，我们在现场选用一 台空压机进行容量调整，使之能够满足生产需要。如：现场 仪用设备工作压力一般为0.5〜0.6 MPa，我们将_台空压 机反比例阀容量调整动作压力设定应为> 0.65MPa，也就 是>0.65MPa时，压缩机开始容调，减低风量输出，维持 压缩空气母管压力在0.65〜0.75MPa。与之运行的另一台空 压机采用全容量调节方式，因其采取容调运行方式的空压机 始终运行，压力满足需求，全容量调节方式的空压机始终处于空车过久停机状态。对比如图5所示。

根据以上的对比情况，对空压机进行容调控制，调整 空压机运行方案：现4台空压机中#1、#2为全容量加载，#3、#4为容调模式，正常运行方式为：#1、#2中任一台与 #3、#4中任一台运行连续运行。其运行方式特点：正常时应 为容调模式空压机连续加载运行，全载空压机为空车过久停 机模式，压缩空气母管压力持续稳定在0.68〜0.78MPa之间，几乎无波动，空压机也没有频繁加卸载情况，故障率也大为 减少，使空压机空车时间大大减低，并节省了厂用电，据统计，去年空压机耗电量平均每月9.7万kWh，自今年5月份空压 机采用容量调节控制后，平均每月耗电量为6.5万kWh。

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图5前后电流、压力对比图

5.结束语

自从我公司压缩空气系统采用容量调节控制后，空压机 运行的安全性、经济性有了很大的改观，在不增加固定资产 投入的情况下，使空压机的故障率大大降低，这种调节方式 可以为其他电厂提供参考。

参考文献

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木[2]刘建明.螺杆式空压机运行及维护技术问答[M].北京：中国 电力出版社，2011。

(上接第27页)

3.结语

本套系统基于数字图像处理的知识，为学校食堂提供了 另一种结算方式。使用该套计价系统，能够有效避免人工计 价所带来的出错率高、速度慢等缺陷。不仅能够节省人力成 本，同时还能有效提高结算的效率和准确度，具有广阔的应 用前景。另外，在之后的工作中可以对本套系统进行进一步 的改进，比如如何减少外界环境对扫描的干扰，如何通过硬 件提高处理速度和处理精度等。参考文献

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