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  • 空壓機中的應用

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    空壓機中的應用

    變頻器在空壓機中的應用

    • 變頻器在空壓機中的應用

    產品詳情

           1、空壓機的種類有很多,有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機,但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便,但存在能耗高,進氣閥易損壞、供氣壓力不穩定等諸多問題。隨著社會的發展和進步,高效低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術,節省電能同時改善空壓機性能,提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。

           2、空壓機工作原理

           目前空壓機上都采用兩點式控制(上、下限控制)或啟停式控制(小型空氣壓縮機),也就是當壓縮氣體氣缸內壓力達到設定值上限時,空壓機通過本身氣壓或油壓關閉進氣閥,小型空氣壓縮機則停機。

           當壓力下降到設定值下限時,空壓機打開進氣閥,小型空壓機則又啟動。傳統的控制方式容易對電網造成沖擊,對空壓機本身也有一定的損害,當用氣量頻繁波動時,尤其明顯。

           正常工作情況下,空氣被壓縮到儲氣罐??諌簷C各點的檢測(包括壓縮空氣溫度、壓力、螺桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等)和整體控制由主控制單片機控制。

           當空壓機出口壓力達到設定值上限時,通過油壓分路閥關閉進氣口,同時打開內循環管路,作自循環運行。此時用氣單位繼續用氣。

           當壓力下降到設定值下限時,油壓分路閥關閉循環管路,打開空氣進口,空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態,原起動方式(Y-△),及加載、卸載時對電網供配電設備及螺桿都會造成極大的沖擊,尤其是能源的嚴重浪費。

           主電機轉速下降,軸功率將下降很多,節能潛力相當大。變頻節能的效果是十分顯著的,特別是調節范圍大的系統及設備,通過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速(頻率)稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變,就因有此特點使得變頻調速(節能)方式成為一種趨勢并且不斷深入的應用于各行業及其各種調整領域。

           3、加、卸載供氣控制方式存在的問題

           3.1耗能分析我們知道,加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin~Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下, Pmin、Pmax之間關系可以用下式來表示:CPmax=(1+δ)Pmin 是一個百分數,其數值大致在10%~25%之間。而若采用變頻調速技術可連續調節供氣量的話,則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上,即Pmin附近。由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統控制下的空壓機,所浪費的能量主要在2個部分:

           (1)壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin后,原控制方式決定其壓力會繼續上升(直到Pmax)。這一過程同樣是一個耗能過程。

           (2)卸載時調節方法不合理所消耗的能量,通常情況下,當壓力達到Pmax時,空壓機通過如下方法來降壓卸載:關閉進氣閥使電機處于空轉狀態,同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。

           3.2其它不足之處

           (1)靠機械方式調節進氣閥,使供氣量無法連續調節,當用氣量不斷變化時,供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節進氣閥,會加速進氣閥的磨損,增加維修量和維修成本。

           (2)頻繁采用打開和關閉放氣閥,放氣閥的耐用性得不到保障。

           4、 恒壓供氣控制方案的設計     

           針對原有供氣控制方式存在的諸多問題,經過上述分析,應用變頻調速技術進行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實際壓力P送給PID智能調速器,與壓力設定值P0作比較,并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算,產生控制信號送變頻調速器VVVF,通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速,從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。

           同時,該方案可增加工頻與變頻切換功能,并保留原有的控制和保護系統,另外,采用該方案后,空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動,實現了軟啟動,避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。

           5、技術指標和配置

           磁場定向矢量控制,電機變量完全解耦,電流閉環。采用美國TI公司最新款高性能32位電機控制專用DSP,高速完成復雜準確的控制算法,國內首家產品化應用。

           調速精度:0.01HZ

           調速范圍:0.5-600.00HZ

           沖擊負載:180%電機額定轉矩,10秒內不跳脫。

           低頻轉矩:0.5Hz,150%額定轉矩輸出。

           150%額定轉矩加速和減速。

            內置多功能組合數字PID調節器。

            內置標準485數據接口。

            可編程開關量輸入端口:7位,輸出端口:1位,。

            可編程繼電器輸出端口:2路,常開/常閉可選。

            可編程模擬量輸入端口:2通道,輸出端口:2通道。

            獨立風道、無觸點軟啟動開關、低電感直流母線排高可靠性設計。

            6、 改造效果

            (1)整套改造裝置并不改變空壓機原有控制原理,也就是說原空壓機系統保護裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機械雙重聯鎖,從而大大的提高了系統的安全、可靠性。

            (2)空壓機改造工程安裝完畢后,一次試車成功,運行穩定,空壓機振動和噪聲大減低。

            (3)除緩沖缸壓力在部分頻率時增大0.2公斤外,油壓、油溫及各點的檢測數據均在安全數值內被優化。

            (4)變頻改造后,起動為軟起動,運行時無卸載和加載沖擊電流現象,空壓機本身的機械性沖擊大大減小。

            (5)在保證管網供氣的情況下,電流大大降低,基本不出現滿載現象,一般在40Hz左右,和以前相比,節電率在30%以上,約10個月可以收回投資。

            (6)空壓機、供配電設備及機械設備因供氣穩定,維修量大大減小,綜合效益明顯。

            (7)改造后空壓機的運行安全、可靠,同時達到了用氣的工藝要求。

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