噴氣織機用壓縮氣供給的節能措施

邯鄲圣綿紡織有限公司技術處：王淑芬

摘要：噴氣織機的使用逐年增加，作為噴氣織機的氣源——空氣壓縮機越來越被關注，合理使用空氣壓縮機將給企業帶來可觀的節能收益。以下闡述如何控制空氣壓縮機運行，使其達到最佳的節能狀態。

關健詞：噴氣織機，空氣壓縮機，變頻器，PLC，人機界面。

邯鄲圣綿紡織生產中需要大量的壓縮空氣來供給噴氣織機使用,而這些壓縮氣都需要空氣壓縮機來供應。要求壓縮空氣的供應連續穩定，但生產車間效率忽高忽低，用氣量不是穩定的，因此五臺250KW的空氣壓縮機必須連續運轉。四臺空氣壓縮機長期加載運行，一臺空氣壓縮機加卸載運行。

空氣壓縮機其工作原理是由一對相互平行嚙合的陰陽轉子在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現吸氣、壓縮和排氣的過程，空壓機的主電機為250KW，運行方式為星—角形減壓起動，即按下起動按鈕，電機開始星形減壓起動，這時進氣閥門關閉，而放氣閥門打開以排放油氣分離器內的壓力，延時10秒后，空壓機從星形自動改接成角形運行，此時，進氣閥門打開，機組滿載運行，若所需氣量低于額定排氣量，排氣壓力上升，超過設定的壓力最大值時，進氣閥門關閉，油氣分離器放氣，則空壓機卸載運行，當壓力下降到最小壓力值時，則進氣閥門打開，油氣分離器放氣閥關閉，空壓機加載運行。

原系統工況存在的問題：

1、         能耗：空壓機的加卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在最小值和最大值之間來回變化，當壓力達到最大值時，空壓機通過關閉進氣閥使電機處于空轉狀態，同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放氣閥放出，造成能量浪費，另外，空壓機在空載時還是要帶動螺桿做回轉運動，空壓機卸載時的能耗約占滿載運行時的40%，就是說空壓機的卸載運行在做無用功。

2、         當噴氣織機開車效率低時，用氣量減少，空氣壓縮機卸載時間長，造成能源浪費。這段時間若改為休眠控制，節能收益可觀。

3、         靠周期性地開關進氣閥，使系統無法連續供氣，當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動，用氣精度不適合工藝要求，再加上頻繁調節進氣閥和放氣閥，會加速進氣閥和放氣閥的磨損，增加維修成本。

4、         主電機在工頻起動時，對起動設備的沖擊大，電機軸承的磨損大，設備維修量大。

5、         主電機雖然星—角形減壓起動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全。周期性的加卸載同樣會使電流波動大，影響電網的穩定性。

隨著變頻調速技術的發展和成熟，變頻調速器逐漸得到推廣和應用，將變頻器EV2000和PLC、人機界面成功連接，對空氣壓縮機進行休眠和PID控制。

由壓力傳感器、PLC、變頻器、人機界面、變頻器輸入輸出電抗器等組成壓力閉環和休眠控制系統，調節電機轉速。

壓力傳感器P：采取空氣壓縮機出口管道的壓力信號，24V直流電源把壓力傳感器的阻值轉變為電流信號，輸出給PLC。

中達電通的PLC：接收壓力傳感器的信號，進行內部比較，如果壓力信號大于最高壓力設定，則輸出信號給變頻器，使變頻器帶動空氣壓縮機休眠停車，如果壓力信號小于最低壓力設定，則變頻器由休眠轉為PID閉環運行。

艾默生EV2000變頻器：接收PLC的信號進行PID閉環控制或休眠停機，設定最低運行頻率為20HZ。EV2000變頻器實現了高轉矩、高精度、寬跳速驅動，滿足通用變頻器高性能化的趨勢，具有優秀的防跳閘性能和適應惡劣電網、溫度和粉塵的能力。再加上輸入、輸出電抗器的抗干擾設備，減少了變頻器對電網的干擾。

人機界面：可設定系統最高壓力值、最低壓力值，并顯示實際管道的實際壓力值。

電鈴：當系統出現故障停車，管道壓力低于0.6MPa時，電鈴報警。

在空氣壓縮機出氣管道處安裝壓力傳感器，用來獲得所需要的電流信號，賦予PLC，經過PLC比較，若處于0.6-0.7Mpa時,當系統用氣量小時，空壓機出口的壓力升高，傳感器的電流值增加，變頻器與設定值比較后得到偏差ε，ε經過PID調節器進行調節后使輸出的頻率逐漸變小，電動機轉速下降，排氣量減少，當系統用氣量大時，系統壓力逐漸降低，變頻器輸出頻率升高，電動機轉速增加，排氣量增大，滿足系統用氣量要求，當供氣量與用氣量基本持平時，變頻器就會以該點的頻率運行，空氣壓縮機一直運行于最經濟的狀態。

 

若噴氣織機開車效率低，用氣量小時，變頻器運行頻率逐步下降，當降到20HZ時（設定變頻器最低運行頻率為20HZ）頻率不再下降，這時，車間用氣量仍然沒有提高，則空氣壓縮機側的壓力會逐步升高，當升高到設定值0.7Mpa，則傳感器采取管道的壓力信號，賦予PLC，PLC把傳感器的信號進行比較，若壓力信號高于0.7Mpa，則PLC的Y0輸出信號給變頻器的多功能端子X1使變頻器休眠，若壓力信號低于0.6Mpa時，PLC的Y0端子停止輸出，變頻器由休眠狀態進入PID閉環運行階段。

根據工藝要求，電機參數，負載特性設置變頻器的參數，進行工頻試運行，觀察變頻器頻率上升時的情況，設備運行聲音是否正常，空壓機的壓力上升是否正常，如一切正常則改換恒壓PID閉環控制，觀察變頻器的頻率上升與下降的速度應和空壓機的壓力的升降相匹配，變頻器PID運行時，壓力振蕩控制在+/-0.02  Mpa。注意機器共振點，將共振點附近的頻率跳過去。在人機界面設定最低壓力值和最高壓力值，若系統達到最高壓力值時，變頻器休眠運行，達到最低壓力值時，變頻器啟動空氣壓縮機進行PID閉環運行。

在調試變頻器應注意以下問題：

                  i.              變頻器的起動時間

             ii.              PID閉環控制時，調節比例增益和積分增益，使其變化平穩，減小壓力波動，使壓力平穩

        iii.              如果變頻器對其它設備的干擾很大，則把載波頻率調低，但這樣會使電機的噪音增大。

             iv.              因變頻器帶動的是普通異步電動機，所以變頻器在低頻運行時注意電動機的溫度。

    節約能源：變頻器控制空氣壓縮機是根據空氣量的需求來給定的，減少了空載時的無用功，節約電能用以下表格顯示：

 

從上表可證實，節電效果十分明顯，如果空壓機每年按350天工作日計算，則每年可節約電能84萬度電。

提高壓力控制精度，變頻控制具有精確的壓力控制能力，使空壓機的空氣壓力輸出與用氣設備所需的氣量相匹配，變頻控制空壓機的輸出氣量隨電機的轉速改變而改變，變頻器控制電機速度的精度提高，可以使儲氣罐中的壓力保持在7bar左右，減少了壓力波動。若噴氣織機開車效率低，用氣量小時，還可使空氣壓縮機自動停車，待壓力低時，自動啟動。

延長機器使用壽命，變頻器的軟啟動可以減少起動時對空壓機的電器部件和機器部件的沖擊，增強系統可靠性，延長使用壽命。

由于頻繁的加卸載運行，電流波動較大，這一波動電流影響電網的用電質量，而變頻器PID閉環控制則避免了這項缺陷。

    噴氣織機用壓縮氣的節能改造不僅保證了生產，而且節約了大量的電力資源。當前的能源緊缺已成為我們不得不面對的現實，生產型企業能否有效的提高生產效率，改進工藝，節能降耗從而降低生產成本，已經成為企業能否生存發展的重要因素。

作者簡介:王淑芬,邯鄲市聯紡路20#邯鄲圣綿紡織有限公司。

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