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高压变 频器在空压机的节能应用

文字:[大][中][小] 2016/2/26     浏览次数:    



  螺杆式 空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子 齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气则 沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧,实现螺 杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机 的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子 的槽也阳转子齿被主电机驱动而旋转。

  原空压 机的主电机运行方式为Y-△降压起动,然后全速运行。具体操作程序为:按下启动按钮,控制系 统接通启动器线圈并打开断油阀,空压机 在卸载模式下启动,这时进 气阀处于关闭位置,而放气 阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空 压机开始加载运行,系统压力开始上升。如果系 统压力上升到压力开关上限值,即起跳压力,控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行,直到系 统压力跌到压力开关下限值后,即回跳压力下,控制器使进气阀打开,油气分 离器放气阀关闭,压缩机打开,油气分 离器放气阀关闭,压缩机满载运行。

  1.空压机 运行中自身存在的问题

  主电机虽然采用Y-△降压起动,但起动 时的电流仍然很大,并且有 一定的启动时间,这段时 间消耗的电能不容忽视。另外启 动时大电流的冲击会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。

  主电机 时常工作在满负荷上,但能量 浪费在出口阀门上,属非经济运行,电能浪费严重。

  主电机 工频运行致使空压机运行时噪音很大。

  主电机 工频起动设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以设 备维护工作时机械量大。

  当卸荷 运行时那部分电流不是做有用功的, 而是机 械在额定转速下的空转损耗.这种机 械式调节装置虽然也能起到压力调节作用,但是压力调节精度低,压力波动大;压缩机 总是在额定转速下工作,机械磨损大、电耗高。

  2.空压机变频节能原理

  由于许 多空压机运行方式是加载、卸载方式。卸载时电机空转,造成能源浪费。变频控 制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量,从而达 到控制管路的压力。

  控制原理是:通过压 力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较,得到偏差,经PID调节器 计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频 器输出相应频率和幅值的交流电,调节马达的转速,空压机 输出相应的压缩空气至储气罐,使之压力变化,直到管 网压力与给定压力值相同。

  3.空压机 变频改造后的效益节约能源。变频器 控制压缩机与传统控制的压缩机比较,能源节 约是最有实际意义的,根据空 气量需求来供给的压缩机工况是经济的运行状。

  运行成本降低。传统压 缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能 源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低24.3%,再加上 变频起动后对设备的冲击减少,维护和 维修量也跟随降低,所以运 行成本将大大降低。

  提高压力控制精度。变频控 制系统具有精确的压力控制能力。使压缩 机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控 制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变 频控制电机速度的精度提高,所以它 可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围,也就是0.2bar范围内,有效地 提高了工况的质量。

  延长压 缩机的使用寿命。变频器从0HZ起动压缩机,它的起 动加速时间可以调整,从而减 少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击,增强系统的可靠性,使压缩 机的使用寿命延长。此外,变频控 制能够减少机组起动时电流波动,这一波 动电流会影响电网和其它设备的用电,变频器 能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。

  降低了空压机的噪音。根据压 缩机的工况要求,变频调速改造后,电机运 转速度明显减慢,因此有 效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明,噪音与 原系统比较下降约3-7dB。

  4.变频器改造要求

  现场空压机功率:30KW,最大工作电流59A。

  设计要求:主电机 变频器运行状态保持储气罐出口压力稳定,压力波动范围不超过±0.01Mpa;保持原 有的工频控制系统,以确保 变频器出现异常保护时,可以直接切入工频,不影响生产;在用气 量较小的情况下,变频器 处于低频运行或者进入休眠状态,应保障 电机绕组温度不超过允许的范围。

  根据现场状况:选用台达B系列变频器:VFD300B43A;额定电流:60A;过载能力:变频器额定输出电流150%,1min。

  5.结束语

  综上所述,由于空 压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行,电机输 入功率大大下降,辅以压力闭环控制,实现空 压机的供气压力与转速的动态匹配,减少了 电机的实际输入功率,达到节能目的。即电机 的转速由供气压力来控制,压缩机 需要多大的功率,电机就 输出多大的功率,而不必做无用功,从而取 得良好的节能效果,其次,空压机停止了空转,电机不存在轻载运行,这部分能量很可观。相应带 来的其它好处是:供气压力稳定,通过压力调节器,可使空 压机保持在设定的压力值下工作,压力稳定可靠性高,而且压 力可以无级设定,随时可调。电机实现软启动,压缩机 的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机 排气量由空压机的转速来控制,气缸内 气阀片不再反复地开启和关闭,阀座、弹簧等 工作条件大大改善,避免了高温、高压气 体急剧的流动与冲击,维修工作量减少。


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