引言
根據(jù)國家相關(guān)電力部分的統(tǒng)計，壓縮空氣系統(tǒng)所消耗的電能約占企業(yè)電力總消耗的20%～30%，其主要是空壓機的電能消耗，因此如何降低空壓機的電能消耗是壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。眾所周知，空壓機安裝容量的大小取決于最大載荷，但是空壓機的單臺容量不可能太大，因此需要多臺空壓機同時運行才能滿足需求。同時空壓機的能耗主要是由平均載荷決定的，實際生產(chǎn)中的壓縮空氣需求量大部分時間都處于最大值以下，因此根據(jù)不同時段的用氣情況增減投入運行的空壓機臺數(shù)是節(jié)能的關(guān)鍵。本文擬結(jié)合四方的TS系列螺桿空壓機變頻控制系統(tǒng)，介紹一種智能化的螺桿式空壓機聯(lián)動系統(tǒng)控制方案，在保證供氣壓力穩(wěn)定的同時達到節(jié)能降耗的效果。
一、工藝介紹
多臺螺桿式空壓機的聯(lián)動控制系統(tǒng)應用于有大容量儲氣罐和及不同荷載的現(xiàn)場，由主機及若干臺從機構(gòu)成，各空壓機之間通過RS485通訊建立聯(lián)接，需求聯(lián)動運行時投入使用，為了保證供氣壓力穩(wěn)定并達到節(jié)能效果，聯(lián)動控制工藝要求如下：
系統(tǒng)內(nèi)各臺空壓機都能夠變頻調(diào)速，即根據(jù)氣壓的變化自動增減頻率，以保證供氣壓力的恒定；
能夠根據(jù)不同時段的用氣情況自動增減投入運行的空壓機臺數(shù)；
系統(tǒng)具有輪循控制功能，當需要增加投入的空壓機臺數(shù)時，啟動停止時間最長的一臺空壓機，當需要減少投入的空壓機臺數(shù)時，停止運行時間最長的一臺空壓機；
二、控制方案
針對其控制工藝需求，利用四方TS系列螺桿空壓機變頻控制系統(tǒng)設(shè)計了如下的控制方案，主要構(gòu)成如圖1所示：
1． 系統(tǒng)主從機通過各自TS系統(tǒng)的RS485接口建立通訊聯(lián)接，所有空壓機的啟停指令及運行頻率統(tǒng)一由主機給出；
2． 空壓機聯(lián)動控制系統(tǒng)共用一個壓力傳感器，并將其信號接入主機；
3． 主機控制器中設(shè)置系統(tǒng)增減空壓機臺數(shù)的壓力點及啟停延時時間。
圖1
聯(lián)動相關(guān)參數(shù)設(shè)置：
序號 |
參數(shù)名稱 |
出廠值 |
設(shè)定值 |
備注 |
1 |
壓力設(shè)定 |
0.70MPa |
根據(jù)實際需求設(shè)定 |
期望的供氣壓力值，主機設(shè)定即可。 |
2 |
聯(lián)動啟動壓力下限 |
0.50 MPa |
根據(jù)實際需求設(shè)定 |
壓力降至該設(shè)定且維持設(shè)定時間后，系統(tǒng)將會加泵。主機設(shè)定即可。 |
3 |
聯(lián)動停機壓力上限 |
0.80 MPa |
根據(jù)實際需求設(shè)定 |
壓力升至該設(shè)定且維持設(shè)定時間后，系統(tǒng)將會減泵。主機設(shè)定即可。 |
4 |
聯(lián)動延遲啟動時間 |
10.0s |
根據(jù)實際需求設(shè)定 |
壓力降至設(shè)定值且維持該設(shè)定的時間后，系統(tǒng)將會加泵。主機設(shè)定即可。 |
5 |
聯(lián)動延遲停機時間 |
10.0s |
根據(jù)實際需求設(shè)定 |
壓力升至設(shè)定值且維持該設(shè)定時間后，系統(tǒng)將會減泵。主機設(shè)定即可。 |
6 |
控制方式 |
0 |
0/1 |
主機設(shè)置為0（近控），從機設(shè)置為1（遠控） |
9 |
波特率 |
0011 |
0011 |
主機與從機的通訊波特率必須一致 |
10 |
站地址 |
1 |
1 |
主機設(shè)置為1，從機地址為2-64，且不可重復。 |
11 |
聯(lián)動使能 |
0 |
1 |
主機與從機都必須設(shè)置為1 |
12 |
主從選擇 |
0 |
0/1 |
主機設(shè)置為1，從機設(shè)置為0 |
13 |
聯(lián)動個數(shù) |
0 |
根據(jù)實際情況設(shè)定 |
聯(lián)動系統(tǒng)中包括主機在內(nèi)的所有空壓機臺數(shù) |
三、方案優(yōu)勢：
1． 系統(tǒng)共用一個壓力傳感器且安裝于主儲氣罐內(nèi)，其壓力控制精度可達±0.01 Mpa；
2． 系統(tǒng)內(nèi)各空壓機都可變頻調(diào)速，保證了供氣壓力的恒定，比工頻控制節(jié)能效果更佳；
3． 增減投入臺數(shù)壓力點及時間的設(shè)置，可自動實現(xiàn)根據(jù)不同時段用氣情況增減投入運行的機臺數(shù)，同時避免了機臺的頻繁啟停，節(jié)能效果顯著；
4． 輪循控制使得每臺空壓機都能得到均等運行機會和時間，延長了系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的使用壽命。
四、實例說明：
以廣東某玩具廠的實際應用情況為例，其白天與夜晚的用氣量存在較大的差異（白天用氣量較大，夜晚用氣量較小），且不同時段（中午及下午員工休息及換班時間用氣量較小，其他時間用氣量相對較大）。該廠原有4臺空壓機，功率分別為45KW兩臺，55KW兩臺，都為獨立的工頻控制，為了滿足不同時段的供氣需求，經(jīng)常需要人工啟停空壓機，同時為了保證足夠供氣量，投入運行的空壓機臺數(shù)相對較多，這樣就導致了工頻空壓機經(jīng)常性的處于空載運行狀態(tài)，電力浪費嚴重，操作也非常繁雜，且供氣壓力也難以保證穩(wěn)定。
采用兩臺TS2600-4T0450H及兩臺TS2600-4T0550H對其進行變頻聯(lián)動改造。現(xiàn)場接線如下圖2所示：
圖2
該公司在采用此方案后，其節(jié)能效果及供氣穩(wěn)定性得到了有效的改善，具體如下：
1． 對比工頻運行及變頻聯(lián)動改造之后的用電量，改造前約為2200度/天，改造后約為1800度/天，改造后的節(jié)電率為18%左右。按照目前1元/度的電價，設(shè)備年運行300天來計算，一年可節(jié)省電費12萬元左右；
2． 供氣壓力穩(wěn)定在0.65±0.01 Mpa；
3． 實現(xiàn)的系統(tǒng)各空壓機啟停的自動化控制，大大簡化了經(jīng)常人工啟停空壓機的繁雜操作。
結(jié)束語
本文介紹了一種基于四方TS系列螺桿空壓機變頻控制系統(tǒng)的聯(lián)動控制方案，該方案具有供氣壓力穩(wěn)定，實現(xiàn)了增減投入空壓機臺數(shù)的自動化，節(jié)能效果顯著，有效延長了系統(tǒng)各設(shè)備的使用壽命。目前已成功的應用于多個空壓機聯(lián)動控制系統(tǒng)中。
參考文獻：
《TS空壓機變頻電控驅(qū)動系統(tǒng)使用手冊》 深圳市四方電氣技術(shù)有限公司
