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变频调速器在空压机中的应用

编辑:安徽荣光变频器有限公司   时间:2014/05/08   字号:
摘要:变频调速器在空压机中的应用

1、变频调速器在空压机的使用广泛,节能环保。艾米克空压机专用变频器已收到市场大力欢迎。空压机的种类有很多,有活塞式空压机、螺杆式空压机、离心式空压机,但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。该供气控制方式虽然原理简单、操作简便,但存在能耗高,进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。随着社会的发展和进步,高效低耗的技术已愈来愈受到人们的关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术,节省电能同时改善空压机性能,提高供气品质就成为我们关心的一个话题。
      2、空压机工作原理目前空压机上都采用两点式控制(上、下限控制)或启停式控制(小型空气压缩机),也就是当压缩气体气缸内压力达到设定值上限时,空压机通过本身气压或油压关闭进气阀,小型空气压缩机则停机。

    当压力下降到设定值下限时,空压机打开进气阀,小型空压机则又启动。传统的控制方式容易对电网造成冲击,对空压机本身也有一定的损害,当用气量频繁波动时,尤其明显。

    正常工作情况下,空气被压缩到储气罐。空压机各点的检测(包括压缩空气温度、压力,镙杆温度、冷却水压力、温度和油压、油温等等)和整体控制由主控制单板机控制。

    当空压机出口压力达到设定值上限时,通过油压分路阀关闭进气口,同时打开内循环管路,作自循环运行。此时用气单位继续用气。

     当压力下降到设定值下限时,油压分路阀关闭循环管路,打开空气进口,空气又由过滤器经压缩到储气罐中。在静态,原起动方式(Y-△),及加载、卸载时对电网供配电设备及镙杆都会造成极大的冲击。尤其是能源的严重浪费。

     主电机转速下降,轴功率将下降很多。节能潜力相当大。)变频节能的效果是十分显著的,特别是调节范围大的系统及设备,通过实际应用可以直观的看出在流量变化时只要对转速(频率)稍作改变就会使轴功率有更大程度上的改变,就因有此特点使得变频调速(节能)方式成为一种趋势并且不断深入的应用于各行业及其各种调整领域。

3、加、卸载供气控制方式存在的问题

    3.1耗能分析我们知道,加、载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin~Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值,即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下, Pmin、Pmax之间关系可以用下式来表示:CPmax=(1+δ)Pmin 是一个百分数,其数值大致在10%~25%之间。而若采用变频调速技术可连续调节供气量的话,则可将管网压力始终维持在能满足供气压力上,即Pmin附近。由此可知,在加、卸载供气控制方式下的空压机较之变频系统控制下的空压机,所浪费的能量主要在2个部分:

    (1)压缩空气压力超过Pmin所消耗的能量在压力达到Pmin后,原控制方式决定其压力会继续上升(直到Pmax)。这一过程同样是一个耗能过程。

     (2)卸载时调节方法不合理所消耗的能量通常情况下,当压力达到Pmax时,空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态,同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。

     3.2其它不足之处

      (1)靠机械方式调节进气阀,使供气量无法连续调节,当用气量不断变化时,供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀,会加速进气阀的磨损,增加维修量和维修成本。

      (2)频繁采用打开和关闭放气阀,放气阀的耐用性得不到保障。

4、 恒压供气控制方案的设计     

     针对原有供气控制方式存在的诸多问题,经过上述分析,应用变频调速技术进行恒压供气。通过压力变送器采集实际压力P送给PID智能调速器,与压力设定值P0作比较,并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算,产生控制信号送变频调速器VVVF,通过变频器控制电机的工作频率与转速,从而使实际压力P始终接近设定压力P0。

     同时,该方案可增加工频与变频切换功能,并保留原有的控制和保护系统,另外,采用该方案后,空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动,实现了软启动,避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。

5、技术指标和配置

      磁场定向矢量控制,电机变量完全解耦,电流闭环。采用美国TI公司最新款高性能32位电机控制专用DSP,高速完成复杂准确的控制算法,国内首家产品化应用。

     调速精度:0.01HZ

     调速范围:0.5-600.00HZ

     冲击负载:180%电机额定转矩,2秒内不跳脱。

     低频转矩:0.5Hz,150%额定转矩输出。

     150%额定转矩加速和减速。

      内置多功能组合数字PID调节器。

      内置标准485数据接口。

      可编程开关量输入端口:8位,输出端口:2位,。

      可编程继电器输出端口:1路,常开/常闭可选。

      可编程模拟量输入端口:4通道,输出端口:1通道。

      电压可设定电源:1路。

       端子控制电源:1路。

       独立风道、无触点软启动开关、低电感直流母线排高可靠性设计。

6、 改造效果

      (1)整套改造装置并不改变空压机原有控制原理,也就是说原空压机系统保护装置依然有效。并且工频/变频切换采用了电气及机械双重联锁,从而大大的提高了系统的安全、可靠性。

      (2)空压机改造工程安装完毕后,一次试车成功,运行稳定,空压机振动和噪声大减低。

      (3)除缓冲缸压力在部分频率时增大0.2公斤外,油压、油温及各点的检测数据均在安全数值内被优化。

      (4)变频改造后,起动为软起动,运行时无卸载和加载冲击电流现象,空压机本身的机械性冲击大大减小。

      (5)在保证管网供气的情况下,电流大大降低,基本不出现满载现象,一般在40Hz左右,和以前相比,节电率在30%以上,约10个月可以收回投资。

      (6)空压机、供配电设备及机械设备因供气稳定,维修量大大减小,综合效益明显。

      (7)改造后空压机的运行安全、可靠,同时达到了用气的工艺要求。

 

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