【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制活動中，變頻技術(shù)擁有良好的應(yīng)用價值，其主要作用是對系統(tǒng)交流電壓和頻率進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以此來達(dá)到控制空壓機(jī)系統(tǒng)運行速度的目的。通過整理變頻技術(shù)在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制中的應(yīng)用要點，同時整理相應(yīng)的節(jié)能策略，能夠不斷優(yōu)化空壓機(jī)系統(tǒng)運營環(huán)境，維持系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和安全性。

　　1、變頻技術(shù)的工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢

　　1.1工作原理

　　總結(jié)以往實踐經(jīng)驗可以得知，變頻技術(shù)的工作原理如下：基于獲取到的基礎(chǔ)資料，對電動機(jī)頻率等運行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的動態(tài)調(diào)整，保證整個生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。在變頻技術(shù)的具體應(yīng)用中，其相關(guān)參數(shù)的計算公式如下：

　　R=60·α（1-A）/K

　　式中：r－電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；

　　α－電動機(jī)運行時的供電頻率；

　　A－電動機(jī)運行時的轉(zhuǎn)差率；

　　K－電動機(jī)的極對數(shù)。

　　基于公式中的各項參數(shù)可知，在實際應(yīng)用中需要加強(qiáng)各類變量的科學(xué)控制，從而維持系統(tǒng)工作的安全性與節(jié)能性。除此之外，在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制活動中引入變頻技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)目前的耦合狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)整體的工作效率。

　　1.2應(yīng)用優(yōu)勢

　　變頻技術(shù)在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制中的應(yīng)用優(yōu)勢如下：

　　（1）能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)軟啟動，從而讓空壓機(jī)電動機(jī)有效釋放出系統(tǒng)中原來存儲的能量，以此降低空壓機(jī)在啟停活動中給系統(tǒng)帶來的沖擊，從而保證空壓機(jī)作業(yè)過程的持續(xù)性。

　　（2）軟啟動的實現(xiàn)，能夠基于現(xiàn)場的實際運行需求來靈活調(diào)整空壓機(jī)溫度、壓力等參數(shù)，這樣也降低了突然啟停對空壓機(jī)內(nèi)部的沖擊，從而降低了對皮帶強(qiáng)度的要求，減少了該環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)成本支出。

　　（3）變頻技術(shù)具有自動調(diào)速功能，在應(yīng)用中可以基于系統(tǒng)具體運行情況，靈活調(diào)整系統(tǒng)的運行速度。如空壓機(jī)系統(tǒng)處于空載狀態(tài)時，會適當(dāng)調(diào)整空壓機(jī)的運行速度，將其調(diào)低，以此來減少空載時的系統(tǒng)損耗，保證空壓機(jī)系統(tǒng)的工作效率與質(zhì)量。

　　（4）擁有相應(yīng)的檢測功能，可以對空壓機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行自檢，針對發(fā)現(xiàn)的隱患問題，也會采取相關(guān)措施進(jìn)行處理，從而保證空壓機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，延長空壓機(jī)系統(tǒng)的使用壽命。

　　2、常用空壓機(jī)變頻系統(tǒng)

　　2.1一拖多并聯(lián)模式

　　在生產(chǎn)活動中，所使用到的空壓機(jī)數(shù)量相對較多，因此會使用一拖多并聯(lián)模式來開展相關(guān)工作。此類模式的應(yīng)用原理在于，將變頻裝置和多臺空壓機(jī)并聯(lián)在一起，利用變頻裝置對多臺空壓機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以提高空壓機(jī)系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。此方案在應(yīng)用中需注意以下幾點：

　　（1）變頻裝置需兼容所有類型的空壓機(jī)，而空壓機(jī)型號應(yīng)盡量保持一致，利于調(diào)整活動的進(jìn)行。

　　（2）基于5G通信技術(shù)提供的便利條件，完成信息的同步傳輸，以此來提高信息傳輸過程的時效性，利于系統(tǒng)智能調(diào)控活動的進(jìn)行。

　　（3）分布在系統(tǒng)當(dāng)中的傳感器會采集空壓機(jī)各項運行參數(shù)，利用智能程序來完成信息整理，在比對安全閾值數(shù)據(jù)后，也會根據(jù)偏差情況下達(dá)調(diào)整指令，以維持系統(tǒng)運行狀態(tài)的安全性。

　　2.2統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制模式

　　此類控制模式在應(yīng)用中，會將整個空壓機(jī)系統(tǒng)細(xì)分為若干子系統(tǒng)，隨后利用變頻裝置來調(diào)試系統(tǒng)工作狀態(tài)，使其維持動態(tài)平衡狀態(tài)，從而提高空壓機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。具體實踐中也需注意以下幾點：

　　（1）梳理空壓機(jī)系統(tǒng)各設(shè)備之間的關(guān)系，將整個智能控制系統(tǒng)細(xì)分為若干部分，變頻裝置也需覆蓋整個空壓機(jī)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

　　（2）利用5G通信技術(shù)、ZigBee技術(shù)、CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)來建立通訊網(wǎng)絡(luò)，確保信息傳輸過程的通暢性。

　　（3）對于所有采集到的數(shù)據(jù)，利用智能軟件進(jìn)行處理，對比預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)后，統(tǒng)一協(xié)調(diào)空壓機(jī)系統(tǒng)，從而保證整個空壓機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)運行故障問題。

　　3、變頻技術(shù)在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制活動中的應(yīng)用

　　3.1供電系統(tǒng)

　　在空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制活動中，需要維持供電過程的穩(wěn)定性與安全性。變頻技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用要點如下：

　　（1）利用智能控制系統(tǒng)提供的便利條件，對整個系統(tǒng)運行過程的各項參數(shù)進(jìn)行整理。隨后在聯(lián)動裝置的輔助下，對空壓機(jī)系統(tǒng)的全體線路布局進(jìn)行優(yōu)化，使空壓機(jī)電壓數(shù)值下調(diào)到恰當(dāng)范圍內(nèi)，從而避免了電動機(jī)負(fù)載過高的問題，保證系統(tǒng)運行過程的安全性。

　　（2）進(jìn)行空壓機(jī)電路優(yōu)化配置時，也需要將變頻系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，利用智能控制系統(tǒng)對各個管理子模塊中的內(nèi)容進(jìn)行整理，之后進(jìn)行匯總整理，從而得到最優(yōu)的系統(tǒng)處理方案，以此來保證主電路運行狀態(tài)的穩(wěn)定性，保證能量傳遞結(jié)果的科學(xué)性與可靠性。除此之外，在供電系統(tǒng)完成優(yōu)化處理后，也會基于現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整設(shè)備的運行模式，使其處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，滿足空壓機(jī)系統(tǒng)安全運營的要求。

　　3.2設(shè)備功率控制

　　將變頻技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備功率控制活動中時，也需要注意以下內(nèi)容：

　　（1）進(jìn)行空壓機(jī)系統(tǒng)等速區(qū)間的超速控制。在驅(qū)動設(shè)備安全運行的過程中，需要充分發(fā)揮智能控制系統(tǒng)優(yōu)勢，完成空壓機(jī)系統(tǒng)運行工況數(shù)據(jù)的實時采集，對比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)后確定系統(tǒng)是否出現(xiàn)了異常運行問題，并及時對外做出預(yù)警。而變頻技術(shù)則會根據(jù)得到的反饋數(shù)據(jù)來調(diào)整系統(tǒng)能量供給，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)整到安全范圍以內(nèi)，以保證系統(tǒng)工作狀態(tài)的可靠性。

　　（2）進(jìn)行空壓機(jī)系統(tǒng)低速區(qū)間的低速控制。在驅(qū)動設(shè)備安全運行階段，會將變頻技術(shù)與PLC控制技術(shù)關(guān)聯(lián)在一起進(jìn)行應(yīng)用，這樣可以進(jìn)一步提高空壓機(jī)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集效率，從而及時發(fā)現(xiàn)和處理相關(guān)問題。另外，在變頻技術(shù)的輔助下，還可以降低系統(tǒng)低速運行時故障問題的出現(xiàn)概率，使系統(tǒng)長期維持較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)，延長系統(tǒng)的使用壽命。

　　3.3設(shè)備壓力控制

　　變頻技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備壓力控制活動中時，為了增強(qiáng)壓力控制效果，主要利用單點壓力控制模式進(jìn)行處理。具體的控制應(yīng)用方案如下：將智能控制系統(tǒng)中的高精度壓力變送器提前安裝在空壓機(jī)排氣口位置，壓力變送器額定量程為0～1.4MPa。對整個空壓機(jī)排氣口參數(shù)進(jìn)行整理，若壓力變送器檢測到的壓力值小于系統(tǒng)設(shè)定壓力值，那么變頻技術(shù)就會基于系統(tǒng)設(shè)定值來加載空氣壓縮機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，向壓風(fēng)系統(tǒng)中增加適量的壓縮空氣，使系統(tǒng)恢復(fù)正常的工況狀態(tài)。如果空壓機(jī)長期處于空載狀態(tài)，那么此時變頻技術(shù)也會逐步停止空壓機(jī)系統(tǒng)運行狀態(tài)，以此來減少能源損耗，保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

　　3.4設(shè)備溫度控制

　　變頻技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備溫度控制活動中時，為了提高溫度控制效果，主要使用單點溫度控制模式進(jìn)行動態(tài)控制。具體的控制應(yīng)用方案如下：將智能控制系統(tǒng)中的高精度溫度變送器和傳感器提前安裝在空壓機(jī)風(fēng)包所在位置，溫度變送器額定量程為0～80℃。對整個空壓機(jī)風(fēng)包溫度參數(shù)進(jìn)行整理，若溫度變送器檢測到的溫度值超過系統(tǒng)設(shè)定值，那么變頻技術(shù)也會基于預(yù)設(shè)工況，使空壓機(jī)暫停運行，起到保護(hù)空壓機(jī)儲氣罐的作用。同時在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常問題后，也會針對問題原因展開深度分析，擬定應(yīng)對策略，減少同類型情況的出現(xiàn)[1]。

　　3.5運行順序控制

　　變頻技術(shù)應(yīng)用到運行順序控制活動中時，會將溫度控制、壓力控制和高壓變頻控制關(guān)聯(lián)在一起，整個系統(tǒng)使用電纜進(jìn)行連接，以此來保證空壓機(jī)運行狀態(tài)的高效性與安全性。例如，某工廠共有3臺空壓機(jī)，通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)空壓機(jī)的串聯(lián)。在變頻技術(shù)應(yīng)用背景下，使用了“變頻＋普通”模式來控制空壓機(jī)，即空壓機(jī)①采用變頻控制模式進(jìn)行運行，而空壓機(jī)②和③則使用傳統(tǒng)控制方式進(jìn)行管控。空壓機(jī)①屬于優(yōu)先啟動的設(shè)備，在正常狀態(tài)下，空壓機(jī)①會一直處于運行狀態(tài)，利用變頻技術(shù)來調(diào)整空壓機(jī)①的工作參數(shù)，以保證空壓機(jī)①供風(fēng)的充足性，滿足工廠正常的生產(chǎn)要求。三臺設(shè)備在運行期間，均使用集中控制方法進(jìn)行管控，若空壓機(jī)①難以滿足供氣量要求，那么可以啟動空壓機(jī)②或空壓機(jī)③來保證供氣量的充足性，待恢復(fù)正常水平后，也會先關(guān)停空壓機(jī)②或空壓機(jī)③，以此來保證空壓機(jī)運行的安全性，降低相關(guān)人員的工作強(qiáng)度[2]。

　　3.6電動機(jī)模型

　　從目前的應(yīng)用情況來看，變頻技術(shù)也可以在電動機(jī)模型中取得良好應(yīng)用。一般情況下，在空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)中，自適應(yīng)電動機(jī)模型單元的主要工作內(nèi)容，是對系統(tǒng)電動機(jī)運行期間的電流和電壓值進(jìn)行實時監(jiān)測，隨后也會對電動機(jī)基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)識別，從而保證各類工作的順利進(jìn)行。從實際作業(yè)情況來看，為了保證系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，在應(yīng)用中需要做好轉(zhuǎn)速的科學(xué)控制，并且將電動機(jī)運行時的各項精度調(diào)控在0.5%以內(nèi)，并以此來完成各項應(yīng)用參數(shù)的整理工作，不斷提高系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。如果在系統(tǒng)運行時發(fā)現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)倪\行參數(shù)，系統(tǒng)也會借助閉環(huán)轉(zhuǎn)速來控制整個系統(tǒng)的運行過程，并且會對設(shè)備運行參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，智能分析獲取到的反饋數(shù)據(jù)，并以此來擬定相關(guān)指令，對空壓機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、供氣量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此來提高系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性，保證電動機(jī)模型單元運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

　　3.7深度指示器保護(hù)

　　除上述提到的內(nèi)容外，變頻技術(shù)在深度指示器保護(hù)活動中也有著良好的應(yīng)用價值。在具體實踐中，智能控制系統(tǒng)運行階段會對空壓機(jī)目前的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致化整理，在系統(tǒng)輔助下可有效提高數(shù)據(jù)整理結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而利于后續(xù)措施的擬定，提高系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。實踐中需做好編碼信號的采集與整理工作，了解數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動情況時，整個系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)[3]。如果數(shù)據(jù)顯示異常，但是工作狀態(tài)未出現(xiàn)明顯波動，那么表示深度指示器工作狀態(tài)存在問題，此時需要對問題產(chǎn)生原因展開深入分析，基于問題出現(xiàn)的本質(zhì)原因采取措施進(jìn)行處理，維持深度指示器工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。除此之外，變頻技術(shù)也需要和深度指示器建立良好的聯(lián)動關(guān)系，以此來保證空壓機(jī)系統(tǒng)運行狀態(tài)的穩(wěn)定性。

　　4、空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化策略

　　4.1完善閉環(huán)控制

　　從節(jié)能角度展開分析，在智能控制系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化中需做好閉環(huán)控制的完善工作，具體的控制優(yōu)化過程如下：利用管道上布置好的壓力變送器、流量變送器來采集相關(guān)數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)和設(shè)定值進(jìn)行對比，根據(jù)得到的對比結(jié)果來完成PID運算，隨后下達(dá)相應(yīng)的控制指令，調(diào)整電動機(jī)的具體轉(zhuǎn)速，以此來完成供風(fēng)量的增加或減小。在風(fēng)量變化的情況下，也會對出風(fēng)壓力帶來直接影響，而這些數(shù)據(jù)也會直接反饋給變頻器，此時變頻器會借助PID運算完成頻率改變，從而完成空壓機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的目的，以此來提高出風(fēng)壓力控制穩(wěn)定性，實現(xiàn)空壓機(jī)系統(tǒng)運行過程的閉環(huán)控制[4]。需要注意的是，在PID運算過程中，也會使用智能控制系統(tǒng)中的相關(guān)軟件進(jìn)行處理，以此來提高閉環(huán)控制結(jié)果的可靠性，利于后續(xù)活動的順利推進(jìn)，達(dá)到良好的應(yīng)用控制效果。

　　4.2設(shè)備節(jié)能整合

　　在節(jié)能策略的擬定中，需做好設(shè)備節(jié)能整合設(shè)計，這也是相關(guān)活動順利推進(jìn)的基礎(chǔ)條件。在具體的節(jié)能整合活動中，也需注意以下內(nèi)容：

　　（1）做好整體系統(tǒng)的節(jié)能改造工作。基于目前企業(yè)的生產(chǎn)用量和后續(xù)增量，對目前空壓機(jī)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，智能控制系統(tǒng)也需做好升級工作，使其可以滿足企業(yè)長期發(fā)展需求。同時大功率設(shè)備的進(jìn)場，也可以減少小功率設(shè)備數(shù)量，減少供壓過程的壓力損失，保證供風(fēng)量的充足性[5]。

　　（2）對高效設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造。可以引入兩級壓縮永磁變頻空壓機(jī)，利用不同大小的兩組螺桿轉(zhuǎn)子，完成壓力的科學(xué)分配，以此來降低空氣壓縮過程的壓縮比。而且在改造過程中也需要設(shè)置好備用設(shè)備，以此來保障系統(tǒng)運行狀態(tài)的持續(xù)性，保證設(shè)備能效能夠得到最大程度的發(fā)揮。

　　4.3進(jìn)行遠(yuǎn)端控制

　　在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能技術(shù)不斷成熟的情況下，也可以通過遠(yuǎn)端控制的方式達(dá)到節(jié)能目的。具體實踐中的工作要點如下：對以往的工作資料進(jìn)行整理，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供的便利條件，建立云端工況遠(yuǎn)端監(jiān)測平臺，在平臺中可以對空壓機(jī)目前的運行工況進(jìn)行實時監(jiān)督，并且在智能控制系統(tǒng)各類傳感器的輔助下，可以采集實時工況數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都可以通過電腦端、移動端進(jìn)行查看，在發(fā)現(xiàn)預(yù)警信息后也可以通過遠(yuǎn)程控制的方式下達(dá)相關(guān)指令，以維持現(xiàn)場空壓機(jī)作業(yè)的安全性[6]。相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制方式，遠(yuǎn)端控制降低了相關(guān)人員的工作強(qiáng)度，同時可以更加及時地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行故障問題，降低了故障發(fā)生后帶來的直接或間接影響，從而提升系統(tǒng)運行過程的穩(wěn)定性與節(jié)能性，減少各類資源的浪費。

　　4.4供氣管道改造

　　除上述提到的節(jié)能改造措施外，在實踐中也需要做好供氣管道的節(jié)能改造工作，從源頭上減少能源損耗。在具體的改造活動中，需要基于現(xiàn)場實際情況進(jìn)行系統(tǒng)性規(guī)劃，在BIM（建筑信息模型）技術(shù)的輔助下建立應(yīng)用模型，利用模型完成管道管路布置、彎頭布置、輔助裝置布設(shè)等內(nèi)容的優(yōu)化。同時，也會根據(jù)建立的模型來論證設(shè)計方案，找到既能保證供氣充足，又能降低供氣管路壓力損耗的方案，從而減少能源損耗。除此之外，在管道材料的選擇方面，可使用鋁合金代替原無縫鋼管。鋁合金管道具有良好的防腐性和強(qiáng)度，使用壽命更長，而且鋁合金管道的內(nèi)壁光滑度更高，能夠利用更少壓降來對外提供更多空氣，以此來降低空壓機(jī)運營成本，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

　　5、結(jié)語

　　綜上所述，空壓機(jī)作為一類特殊設(shè)備，廣泛應(yīng)用在礦井生產(chǎn)、工廠生產(chǎn)等領(lǐng)域，其運行安全性也將直接影響到現(xiàn)場作業(yè)人員的安全。在節(jié)能角度下引入變頻技術(shù)，可以對空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)運行過程的靈活性得以提升，同時可以及時發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障，降低設(shè)備故障帶來的影響，從而提高設(shè)備生產(chǎn)效率、延長設(shè)備使用壽命、減少系統(tǒng)運營成本。在下一階段中，還需要做好軟件/硬件更新、人員培養(yǎng)等工作，進(jìn)一步減少系統(tǒng)能源損耗和運行成本，以創(chuàng)造出更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]王慧杰.遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)在煤礦壓風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2023,38(07):279-280+283.

　　[2]孟秋禹,王建偉.醫(yī)用空氣壓縮機(jī)智能控制系統(tǒng)創(chuàng)新與應(yīng)用[C]//中國醫(yī)學(xué)裝備大會暨2023醫(yī)學(xué)裝備展覽會會議論文匯編.2023:5.

　　[3]韓中建.基于嵌入式的船用空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計[J].今日制造與升級，2023(01):76-78.

　　[4]楊曉信,劉增東.空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)簡述[J].能源技術(shù)與管理，2021,46(05):188-190.

　　[5]張文順.淺談智能控制在啤酒廠空壓系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用[J].中外酒業(yè)，2021(19):31-34.

　　[6]范高原.空壓機(jī)智能控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].化工管理，2021(25):139-140.

　　[7]馮美榮,馮凱翔.火電廠空壓機(jī)系統(tǒng)智能控制的升級與應(yīng)用[J].山西電力，2020(06):44-46.

　　作者簡介

　　周建為（1979.10-），男，漢族，四川瀘州人，本科，工程師，研究方向：空壓機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用、控制、節(jié)能優(yōu)化研究。