1 引言 付煤公司主井提升的裝卸系統(tǒng)均使用空氣壓縮機(jī)提供的壓風(fēng)為動力源，為此在井口空壓機(jī)房設(shè)置了兩臺主井提升專用的L-11/7型空壓機(jī)，正常使用1臺，另1臺備用。根據(jù)主井裝卸系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，它所消耗的壓風(fēng)是間隔性的。經(jīng)現(xiàn)場觀察統(tǒng)計(jì)，空氣壓縮機(jī)工作打壓時間和卸荷時間各占一半，且工作打壓和卸荷時電機(jī)電流分別為額定電流的81.6%和36.5%，有相當(dāng)?shù)墓?jié)能空間。為此，我們選用變頻器對空壓機(jī)控制部分進(jìn)行改造，使其在不同的工況下自動進(jìn)行變頻調(diào)速，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。使用后節(jié)能效果良好。 2 變頻節(jié)能的原理 根據(jù)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f(1-s)/P,在磁極對數(shù)P固定，可忽略轉(zhuǎn)差率s的前提下，轉(zhuǎn)速n僅決定于電源頻率f。因此若改變電源頻率，即可控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，從而減少啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。 空壓機(jī)在打壓和卸荷兩個狀態(tài)下，其轉(zhuǎn)矩是相對恒定的。因此，功率與轉(zhuǎn)速成正比，降低轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。針對壓風(fēng)機(jī)在整個工作過程中，卸荷時間占一半而負(fù)荷很小的特點(diǎn)，選用變頻器調(diào)頻降速，減少電機(jī)的輸入功率，即可達(dá)到節(jié)能目的。 L-11/7空壓機(jī)電機(jī)為380V、65kW。因此選用powtran Pi97G變頻器，其功率按電機(jī)功率的1.15倍選，為75kW，輸入電流為150A。該變頻器適用380V、50~60Hz電源，輸出頻率調(diào)節(jié)為0.5~400Hz,可顯示電機(jī)的設(shè)定頻率、運(yùn)行頻率、轉(zhuǎn)速、電流、電壓等。 3 工作原理 改造后的變頻控制系統(tǒng)工作原理方框圖如圖1所示。 該系統(tǒng)在原控制和保護(hù)功能的基礎(chǔ)上，增加1個安裝在風(fēng)包上的壓力變送器MB26，1個AI 708人工智能調(diào)節(jié)器。用1個電磁閥取代原空壓機(jī)上的壓力調(diào)節(jié)器控制空壓機(jī)工作和卸荷。 空壓機(jī)經(jīng)變頻控制辦啟動后，變頻器供給380V、50Hz電源進(jìn)行打壓。隨著風(fēng)包壓力的逐漸增加，MB26將風(fēng)包壓力信號傳遞到AI 708，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的上限0.65MPa時，AI 708發(fā)出兩個指令，一條控制電磁閥動作，使壓風(fēng)機(jī)卸荷；另一條通知變頻器主機(jī)開始變頻，在設(shè)定的降頻時間內(nèi)，由50Hz降為20Hz，電機(jī)作超低速運(yùn)行。 隨著裝卸載系統(tǒng)工作，風(fēng)包內(nèi)風(fēng)壓逐漸下降，當(dāng)AI 708判斷由MB26送來的壓力信號達(dá)到下限0.50MPa時，發(fā)出兩個指令分別控制電磁閥動作，使壓風(fēng)機(jī)處于工作打壓狀態(tài)。同時，變頻器由20Hz升頻，經(jīng)過設(shè)定的升頻時間達(dá)到50Hz，為電機(jī)正常供電，完成一個控制的全過程。如此循環(huán)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)自動變頻控制。 4 應(yīng)用情況 自2001年5月開始使用變頻器控制以來，通過使用前后的測試數(shù)據(jù)證明，該變頻器控制在節(jié)能方面有很大成效。 （1）電力消耗有明顯降低，在主井裝卸載系統(tǒng)正常用風(fēng)的情況下，測得使用前后的數(shù)據(jù)見表1。 按空壓機(jī)平均每天使用21h、電價0.50元/度計(jì)，年節(jié)約電費(fèi)支出可達(dá)5.145萬元。 （2）節(jié)省潤滑油，降低噪聲 由于變頻控制在卸荷時轉(zhuǎn)速降低，注油器注油量僅為正常轉(zhuǎn)速的60.5%，油泵此時供傳動機(jī)構(gòu)的注意到滑油壓力下降為不低于0.1MPa，供油量降低1/3，算上延長換油時間節(jié)約的油量，則總的耗油量為沒使用變頻器時的50%。 另外，在卸荷狀態(tài)下，噪聲由74.5dB降為69dB，可見其機(jī)械磨損降低，大大減少維修量及配件消耗。兩項(xiàng)年節(jié)約可達(dá)4.5萬元。這樣一年即收回全部投資。 5 結(jié)語 使用變頻器對壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，技術(shù)上安全可行，節(jié)能方面效果明顯，也減少了設(shè)備磨損，延長了設(shè)備的使用壽命，具有一定的推廣應(yīng)用價值。同時本變頻控制裝置，再設(shè)一套帶閉鎖功能的切換電路，即可實(shí)現(xiàn)1臺變頻主機(jī)帶2臺壓風(fēng)機(jī)（1臺工作，1臺備用），這樣減少了1臺變頻器投入，經(jīng)濟(jì)效益將會更加顯著。
