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變頻器空壓機改造中的應用
張家口變頻器   2009-05-19 15:43:38 作者:SystemMaster 來源:宏遠工控 文字大小:[][][]
原系統工況
  一、空壓機工作原理簡述:
  工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉子(或稱螺桿)在氣缸內轉動,使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化,空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側,實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端,陰轉子的槽也陽轉子齒被主電機驅動而旋轉。
  原空壓機的主電機功率為75KW,運行方式為星-角減壓起動重于后全壓運行。具體操作程序為:按下啟動按鈕,控制系統接通啟動器線圈并打開斷油閥,空壓機在卸載模式下啟動,這時進氣閥處于關閉位置,而放氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓2秒后空壓機開始加載運行,系統壓力開始上升。如果系統壓力上升到壓力開關上限值,即起跳壓力,控制器使進氣閥關閉,油氣分離器放氣,壓縮機空載運行,直到系統壓力跌到壓力開關下限值后,即回跳壓力下,控制器使進氣閥打開,油氣分離器放氣閥關閉,壓縮機打開,油氣分離器放氣閥關閉,壓縮機滿載運行。


  二、原系統工況存在的問題
  1、 主電機雖然星-角減壓起動,但起動時的電流仍然很大,會影響電網的穩定及其它用
  電設備的運行安全。
  2、 主電機時常空載運行,屬非經濟運行,電能浪費嚴重。
  3、 主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大。
  4、 主電機工頻起動設備的沖擊大,電機軸承的磨損大,所以設備維護工作時對機械量大。
  
  變頻改造方案:
  一、變頻改造方案設計原則
  根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求,空壓機變頻改造后系統應滿足以下要求:
  1、 電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口壓力穩定,壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa。
  2、 系統應具有變頻和工頻兩套控制回路。
  3、 系統具有開環和閉環兩套控制回路。
  4、 一臺變頻器能控制兩臺空壓機組,可用轉換開關切換。
  5、 根據空壓機的工況要求,系統應保障電動機具有恒轉矩運行特性一。
  6、 為了防止非正弦波干擾空壓機控制器,變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施。
  7、 在用電氣量小的情況下,變頻器處在低頻運行時,應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。
  8、 考慮到系統以后擴展問題,變頻器應滿足將來工況擴展的要求。
  二、變頻器的選型
  根據上述原則,經過多方調研、比較,最后我們選擇賽普信公司生的SP500-G系列通用
  型變頻器,使該系統能夠滿足上述工況要求。
  1、V5-G變頻器的頻率精度:數字設定為±0.01%;模擬設定為±0.2%。可使壓力波動范圍滿足設計要求。
  2、系統設計了變頻和工頻兩套主回路。
  3、系統設計了閉環與開環兩套控制回路。
  4、使用轉換開關可使變頻器任意控制兩臺空壓機組中的一臺。
  5、V5-G型變頻器適用恒轉矩特性負載,該變頻器還具有轉矩補償和提升的功能。
  6、 在該變頻器上端加裝輸入電抗器,有效的抑制了變頻器對電網的干擾。
  7、 在該變頻器下端加裝輸出電抗器,保障了低頻運行時電機溫度噪音不超過允許范圍。
  8、 選用90KW的變頻器控制75KW的電動機,在一定程度上滿足了將來工況擴展要求。
  三、改造方案原理
  由變頻器,壓力變送器、電機、螺旋轉子組成壓力閉環控制系統自動調節電機
  轉速,使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定范圍內,進行恒壓控制。
  反饋壓力與設定壓力進行比較運算,實時控制變頻器的輸出步,從而調節電機轉速,使
  儲氣罐內空氣壓力穩定在設定壓力上。
  四、系統調試
  調試工作分成兩部分:
  第一, 先根據工藝要求、電機參數、負載特性預調變頻器參數。
  第二, 系統聯動調試。
  在完成變頻器設定參數調整及空載運行后,進行系統聯動調試。調試的主要步驟:
  1、 將變頻器接入系統。
  2、 進行工頻旁路的運行。
  3、 進行變頻回路的運行,其中包括開環與閉環控制兩部分調試:
  開環:此時主要觀察變頻器頻率上升的情況,設備的運行聲音是否正常,空
  壓機的壓力上升是否穩定,壓力變送器顯示是否正常,設備停機是否正常等。如一切正常,則可進行閉環的調試。
  閉環:主要依據變頻器頻率上升與下降的速度和空壓機壓力的升降相匹配,不要產生壓力振蕩,還要注意觀察機械共振點,將共振點附近的頻率跳過去。
  空壓機變頻改造后的效益
  1、節約能源
  變頻器控制壓縮機與傳統控制的壓縮機比較,能源節約是最有實際意義的,根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運行狀。
  2、運行成本降低
  傳統壓縮機的運行成本由三項組成:初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低44.3%,再加上變頻起動后對設備的沖擊減少,維護和維修量也跟隨降低,所以運行成本將大大降低。
  3、提高壓力控制精度
  變頻控制系統具有精確的壓力控制能力。使壓縮機的空氣壓力輸出與用戶空氣系統所需的氣量相匹配。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高,所以它可以使管網的系統壓力變化保持在3pisg變化范圍,也就是0.2bar范圍內,有效地提高了工況的質量。
  4、延長壓縮機的使用壽命
  變頻器從0HZ起動壓縮機,它的起動加速時間可以調整,從而減少起動時對壓縮機的電
  器部件和機械部件所造成的沖擊,增強系統的可靠性,使壓縮機的使用壽命延長。此外,變頻控制能夠減少機組起動時電流波動,這一波動電流會影響電網和其它設備的用電,變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。
  5、低了空壓機的噪音
  根據壓縮機的工況要求,變頻調速改造后,電機運轉速度明顯減慢,因此有效地降了空
  壓機運行時的噪音。現場測定表明,噪音與原系統比較下降約3至7分貝。
  
  綜上所述,隨著變頻器應用普及時代的來臨,宏遠工控已將變頻器的應用擴展到傳統空壓機改造的領域,不僅擴大了變頻器的應用市場,而且為空壓機的制造業也提出了新的課題。預計在不遠的將來,由于變頻調速技術的介入,空壓機將真正地進入經濟運行時代。

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