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1、主旨: 介绍了利用变频技术，通过改变尾气压缩机的运行转速来调节气量，同时降低能耗。文章来源：压缩机技术主要作者：孟月姝 毕业于辽宁工学院机械电子工程专业，现在沈阳鼓风机集团股份有限公司往复机事业部从事压缩机设计工作压缩机的订货要求：该压缩机的订货要求：压缩机的进气压力为该压缩机的订货要求：压缩机的进气压力为0.05 M Pa（G），排气压力），排气压力为为 0.3 M Pa（G），最大设计气量为），最大设计气量为 304Nm/h,压缩机的气量调节压缩机的气量调节 范围范围在在 0%100%之间，且压缩机的进气量不恒定。之间，且压缩机的进气量不恒定。沈阳鼓风机集团股份有限公司尾气压缩机的背景现在
2、，随着能源消耗的日益增多，节能降耗的理念也逐渐得到了压缩机制造方和用户的重视，压缩机系统的节能降耗，直接影响企业的生产成本和投资效益。近年来，在压缩机的各种气量调节措施中，变频调速技术因其节能、启动电流小、优化设备使用寿命的显著特点，逐渐得到了广泛的认可与应用。 在往复压缩机中，压缩机的选用通常都是根据用户最大的用气量来考虑，即压缩机的最大排气量应能满足用户的最大需求气量。而在实际应用中，则会因为种种原因，需要改变压缩机的排气量。例如：根据用户系统工艺或流程的需要，减少压缩机向下游的供气量或者减少压缩机自上游的吸入气量。这样，压缩机在运行过程中就需要进行气量调节。尾气压缩机图片尾气压缩机图片尾
3、气压缩机图片尾气压缩机图片1 1：压缩机的传统调节方法：压缩机的传统调节方法：气阀调解法：气阀调解法: :：气体管路调节法：气体管路调节法：驱动机调节法：驱动机调节法: :表格分析表格分析表格分析2: 压缩机的变频原理及操作难度压缩机的变频原理及操作难度压缩机的变频原理及操作难度压缩机的变频原理及操作难度3：变频调节方案的确定变频调节方案的确定4：变频控制技术变频控制技术在进行压缩机方案选择时在进行压缩机方案选择时,充分考虑到为用户节能以及减少采购成本的目充分考虑到为用户节能以及减少采购成本的目的，决定通过采用驱动机变频调速的方法来实现气量的调节，并得到了的，决定通过采用驱动机变频调速的方法来
4、实现气量的调节，并得到了用户的肯定用户的肯定结语本文中的尾气压缩机通过采用变频调速技术对气量进行调节后，在节约了电能的同时，该机组的设备采购价格相对于无级气量调节系统的价格还要低几倍之多。可见，变频调速技术在该类压缩机中值得进行推广。几种常见的尾气压缩机对尾气螺杆压缩机进行电机实验原料气，尾气压缩机从尾气压缩机的润滑箱采集样油返回返回返回返回压缩机介质：燃烧尾气或空气沈阳鼓风机有限公司简介 沈阳鼓风机（集团）有限公司是国有大型一类企业，其前身沈阳鼓风机厂始建于1934年，1952年国家投资170万元进行扩建改造，成为全国第一个风机专业制造厂，2003年整体转制为沈阳鼓风机（集团）有限公司。 沈
5、鼓集团主要从事研发、设计、制造、经营离心压缩机、轴流压缩机等8个系列300个规格的风机类产品，高压给水泵、强制循环泵、核泵等51个系列579个品种的泵类产品，45个系列400个规格的往复式压缩机产品，广泛应用于石油、化工、冶金、空分、天然气输送、制药、制酸、国防、环保等领域。目前是国内生产规模最大、技术力量雄厚、工艺装备精良、产品质量最佳、竞争力较强、经营效能较高、设计和制造技术始终居于同行业领先地位，并接近国际同行业先进水平的装备制造业企业。沈阳鼓风机集团有限公司转子车间返回返回气阀调节法气阀调节法气体管路调节气体管路调节驱动机调节驱动机调节原理最常用的是压开吸气阀阀片的调节方法，此时气体不
6、经压缩过程又由进气阀回流出去达到停止 （或减少） 供气的目的此方法除能降低气量外，也可作为空载启动时卸荷之用。气体管路调节法有进气节流、停止进气，以及进排气管连通等方案。进气节流等于降低进气压力从而减少气量分为定期停转调节和变转速调节。前者当耗气量小于排气量时，使某台或几台压缩机停止运转，实现容积流量调节；后者利用驱动机转速的变化，来实现排气量的变化，且压缩机本身的结构不会复杂化缺点大多为间断性调节，部分压开吸气阀的方法可实现连续性调节，调节装置较复杂，成本较高由于此法会造成单级及多级的压比增大进而排气温度升高，因而只能用在小范围内调节，或偶而调节的场合前者缺点是启动频繁，电网波动大，故启停次
7、数受到限制返回返回返回返回变频调节原理：变转速调节是利用驱动机转速的变化，来实现排气量的变化，且压缩机本身的结构不会复杂化，对于多级压缩机来说，也不会因转速的变化而使级间压力重新分配，所以可以实现排气量的分级或连续调节。变转速调节可以从根本上实现节约能耗的目的。电动机采用变频调速后，电动机转轴与负载直接相连，但电动机不再由电网直接供电，而是由变频器供电，变频器通过改变电动机的供电频率改变电机转速，因此可以实现相当宽的频率范围内无级调速，而且在全范围内具有优异的效率和功率因素特性。采用变频调速后，异步电动机转速为操作难度：尾气压缩机的工作介质是从压缩机的上游工艺流程中回收来的漏气和尾气，因为该气
8、体含有毒、有害物质，且压力低，根据工艺流程的要求需将其增加到一定的压力后输送到处理塔进行处理。由于工艺流程中排放的废气流量是不恒定的，并且流量也无法控制，因此该压缩机的流量控制是设计的关键。返回返回返回返回变频调节方案的确定变频调节方案的确定在进行压缩机方案选择时在进行压缩机方案选择时, ,充分考虑到为用户节能以及减少采购成本的目的，充分考虑到为用户节能以及减少采购成本的目的，决定通过采用驱动机变频调速的方法来实现气量的调节，并得到了用户的肯决定通过采用驱动机变频调速的方法来实现气量的调节，并得到了用户的肯定。具体的气量调节方案为：定。具体的气量调节方案为：（1） 根据压缩机对电机转速的要求，
9、将电机的最高转速定为根据压缩机对电机转速的要求，将电机的最高转速定为 585 r/min，并将电机的变速范围设定在并将电机的变速范围设定在 50%100%之间，即电机实际转速为之间，即电机实际转速为 29585 r/min，通过电机变速可调节气量范围为，通过电机变速可调节气量范围为50%100%。（2） 其余其余 0%50%之间的气量由二回一旁路的气动调节阀来进行调节之间的气量由二回一旁路的气动调节阀来进行调节。返回返回返回返回1：串级调速控制如图 1 所示，在运行阶段可以设定手动转速和根据入口压力来控制机组，手动设定转速后也是根据速率再生成一个目标转速，由目标转速作为 SP 值，实测转速作为
10、 PV 值，两者通过速度PID 不断的比较，得出一个 CV 值来决定压缩机入口阀门的开度，在这个控制方式下，速度 PID 不考虑负载的任何变化，只控制速度；根据入口压力来调节转速是一种理想的调速方式，这种串级控制调节方式可以用来控制机来调节转速是一种理想的调速方式，这种串级控制调节方式可以用来控制机组速度或与负载有关的一些过程，串级控制器是把一个压力的过程信号与内组速度或与负载有关的一些过程，串级控制器是把一个压力的过程信号与内部的设定值进行比较，把输出作为速度的设定值，改变机组的速度或负载，部的设定值进行比较，把输出作为速度的设定值，改变机组的速度或负载，直至过程信号与设定点相同。直至过程信
11、号与设定点相同。2：升速控制升速过程可以手动/自动转换。控制的时候不仅有转速设定值，还要设置目标值，用于不要增长过快，也是防止波动；另外升速要避开临界转速。所谓临界转速，是指数值等于转子固有频率时的转速。PIDPID控制控制当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。
12、制。PID控制器（比例控制器（比例-积分积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元馈回路部件，由比例单元P、积分单元、积分单元I和微分单元和微分单元D组成。组成。PID参数自整定控制仪可选择外给定（或阀位）控制功能。可取代伺服放大器直接驱动执行机构（如阀门等）。PID外给定（或阀位）控制仪可自动跟随外部给定值（或阀位反馈值）进行控制输出（模拟量控制输出或继电器正转、反转控制输出）。可实现自动/手动无扰动切换。手动切换至自动时，采用逼近法计算，以实现手动/自动的平稳切换。PID外给定（或阀位）控制仪可同时显示测量信号及阀位反馈
13、信号。返回返回往复压缩机气量调节及变频控制系统往复压缩机气量调节及变频控制系统1 1：压缩机的传统调节方：压缩机的传统调节方法法：气阀调解法：气阀调解法: :：气体管路调节法：气体管路调节法：驱动机调节法：驱动机调节法: :2: 2: 2:压缩机变频原理及操作难度压缩机变频原理及操作难度压缩机变频原理及操作难度3 3 3 3：压缩机变频方案的确定：压缩机变频方案的确定：压缩机变频方案的确定：压缩机变频方案的确定在该机组的控制中，做不到直接测量出压缩机入口的流量，但是工艺流在该机组的控制中，做不到直接测量出压缩机入口的流量，但是工艺流程中上游气量的变化会使压缩机的入口压力相应升高或降低，因此压缩程中上游气量的变化会使压缩机的入口压力相应升高或降低，因此压缩机的入口压力可被用作控制压缩机流量的参数。机的入口压力可被用作控制压缩机流量的参数。
