空压机恒压联动节能装置技术改造.pdf

2 0 0 9 年第 1 期 中州煤炭 总第 1 5 7 期 空 压 机 恒 压 联 动 节 能 装 置 技 术 改 造 封丙 申 郭建 宇 平禹煤 电公 司 二矿 河南 禹州4 6 2 5 0 0 摘要 介绍 了2台及 以上空压机 恒压联 动节能装置 的工作原理 以及改造过 程 该技术节 电效果显著 解决 了 煤矿大型设备 的高能耗 问题 关键 词 空压机 恒压联 动 节能装 置 中图分类号 T D 6 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 0 9 O l 一 0 0 6 0 0 2 煤矿生产中 多台空压机组成的压风系统连续 不 断地 向井下供 应 压缩 空 气 以保 证 开 拓生 产 和 压 风 自救 系统 的用 气 空 压 机成 为 井 下 除 主要 通 风机 外的主要高耗能设备 故利用空压机恒压联动节能 装置 实现节能降耗 已成为煤矿节能减排 的一项重 要内容 平禹煤电公司二矿利用空压机恒压联动节 能装置实现单台节电在 2 l 以上 2台综合节电在 3 5 以上 节 电效 果显 著 1 问题的提出 平禹煤电公司二矿现有 L E K 1 I O A 1型空压机 2 台 每 台空 压 机 配用 电机 1 1 0 k W 加 载 压 力 为 4 5 MP a 卸 载 压力 为 7 5 MP a 排 汽 温度 7 0 2台空 压机不间断运行 达到 7 5 MP a 后空压机卸载运行 由以上参数看出 目前空压机的能耗浪费有 2部分 大部 分是 电能 另一 部 分 是热 能 卸载 运 行虽 然 维 持 了管路压力的恒定 空压机的电机却仍在运转 造 成 了很大的电能浪费和设备温升 空压机运行时间 过长 设备会 因为温度过高而 自动停机 继而影响井 下施工单位用风 高温又影 响设备的使用寿命 因 此 采用 空压 机恒 压联 动 节 能装 置 来 实 现节 能 降 耗 势 在必 行 2 改造方案 利用 变 频 技术 对 空压 机 系统 进 行 改造 以恒压 供气的方式节约电能 利用联动装置 当卸载压力达 到 7 5 MP a时 只保留 1台空压机变频运行 同时停 止其 他空压 机运 行 从 而节 约大量 电能 降低 空压机 的工作温度及能耗 延长空压机的机械寿命 降低故 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 1 1 作者简 介 封 丙申 1 9 6 2 一 男 河南内乡人 工 程师 1 9 8 6年毕业 于平顶山煤矿职工大学 长期从事矿井机电运输技术和管理工作 现 任平禹煤电公司二矿 副矿长 6 O 障率 3 改造原理 3 1 气 体流量 控 制方式 恒压供气节能方案 中 流量是供气系统的基本 控制对象 供气流量需要随时满足用气流量 在供 气系统中 储气管中的气压能够充分反映供气能力 与用气需求之间的关系 供气流量 用气流量 储 气管气压上升 供气流量 用气流量 储气管气压 下降 供气流量 用气流量 储气管气压不变 所 以 保持管道中的气压恒定 就可保证该处供气能力 恰好满足用气需求 这就是恒压供气系统要达到的 目的 常见的气体流量控制方式有加 卸载供气控 制 方式和 转速控 制方 式 2种 1 加 卸载供气控 制方式 压力达到上限时 关 阀 压 缩机进 入 轻 载运 行 压 力 达到 下 限 时开 阀 压缩机进入负载运行 这样频繁地加减负荷 不仅 使供气压力波动 而且使空气压缩机的负荷状态频 繁地变换 由于设计时不能排除在压缩机满负荷状 态下 长时 间运行 的 可 能性 所 以只 能按 最 大需 求 来 选择 电动 机 的 容 量 选 择 的 电 动机 容 量 一 般 较 大 而在 实际运 行 中 轻 载运 行 的时 间所 占 比例往 往 非 常高 这就造成巨大的能源浪费 2 转速控制 转速控制即通过改变空压机的 转速来调节流量 而阀门的开度保持不变 一般保 持最大开度 当空压 机转 速改变 时 供气 系统 的 压力特性随之改变 管阻特性不变 在这种控制方 式下 通过变频调速技术改变空压机电机的转速 空 压机的供气流量可随着用气流量的改变而改变 达 到真正的供需平衡 在节能的同时 也可使整个系统 达到最佳工作效率 基于变频器交一直 交电源变 换原理 可根据控制对象的需要输出频率连续可调 的交 流 电压 电动机转 速与 电源频 率成 正 比 因此 2 0 0 9年第 1 期 封丙 申等 空压 机恒压 联 动节 能装置 技术 改造 总第 1 5 7期 用变频器输出频率可调的交流电压作为空压机电动 机的电源电压 可方便地改变空压机的转速 根据 空压 机运行 特性 可知 Q1 q2 n l n 2 P1 P 2 C Hl H2 Pl P 2 n 1 n 2 式 中 q为空 压 机供 给 管 网 风 量 H 为 管 网压 力 P 为 电机消耗 功率 n为 空压机 转速 由公 式 可 知 当 电机 转 速 降 至 额 定 转 速 的 8 0 电机消耗 功率则 降为 5 1 2 去 除电机机 械 损耗 和 电 机 铜 铁 损 耗 等 影 响 节 能 效 率 可 接 近 4 0 这就是 调速 节能 的原理 所在 3 2变频恒 压控 制 空压机采用变频调 速技术进行 恒压供气控 制 时 系统 原理 框 图如 图 1所示 图 1 多台空压机恒压联动节能装置 系统原理示意 变频调速系统将管网压力作为控制对象 压力 变送器将储气罐的压力转变为电信号送给变频器内 部的 P I D调节器 与压力给定值进行 比较 并根据差 值的大小按既定的 P I D控制模式进行运算 产 生控 制信号控制变频器 的输 出电压和逆变频率 调 整电 动机转速 从 而使实 际压力始终维持在 给定 压力 压力 调整 与频率 变化 关 系如 图 2所示 0 频率 0 时间 图 2 压 力调整与频率变化关系 差 采用该方案后 空压机 电动机从静止到稳定转 速可 由变频器实现软启动 避免了启动时大电流和 启动给空压机带来 的机械 冲击 正常情况下 空压 机 在变 频器 调 速控 制 方 式 下 工作 整个 控 制 过 程 用气需求 T一管路气压 J 一压力设定值与反馈值的 差值 T P I D输出 t一变频器输 出频率 T一空压机 电机转速 T 一供气流量 t 一管路气压趋于稳定 该装置具有工频与变频转换功能 主要是对变 频控制器进行 自动化控制 通过变频器对空压机实 现变频 自动化控制 当变频控制系统出现故障时 则 可 以人 工选 择原工 频 系统启 动 和运行 4 结 语 I 在 供 气 系 统 中接 入 变 频 节 能 系 统 利 用 变 频技术改变空压机转速来调节管道 中的流量 实现 恒压 供气 以取 代 回流 阀 门及 压差 调节方 式 能取得 明显的节能效果 一般节电率在 2 0 以上 2 变频器的软启动功能及平滑调速 的特点可 实现对流量的平稳调节 同时减少启动冲击 并延长 机组及管组的使用寿命 责任编辑 郭海霞 上接 第 5 9页 3 效果分析 1 支 护效 果 鹤 壁 煤 电公 司八 矿 对 3 1 0 1岩 中巷超前于工作面 6 0 m以外 的范围进行采前加固 巷修工程于 2 0 0 7年 1 2月结束 工程结束后设点观 察 在 3个月 内 该巷道顶底相对位移仅有 3 0 6 0 m m 巷道两帮未出现变化 巷道完整 断面尺寸完全 满足使用要求 2 经济效益 施工方法简单 用人少 节省 人工费用 加强顶板维护 采用不松动顶板的巷修 措 施 有 效避 免 了顶 板 冒落及 因架 棚 顶板 接 不 实 造 成的顶板松动