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欧纶变频器空压机解决方案

文章出处:深圳市欧纶电气有限公司官方网站   发表时间:2017-04-19

项目简介

方案描述                                            

□应用概述
  气动技术生产过程自动化和机械化的最有效手段之一,具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点,空压机是气动系统中机电引气源装置中的主体,可实现将气体进行压缩增压,然后输送到用气动系统,可用于冶金、纺织、电力、矿山、机械制造、生产加工等行业。


□应用挑战
 提供高质量供气,压力波动小;
 实现节能运行,降低运行成本;
 降低设备运行噪声,改善运行环境;
 避免机械共振,提高系统稳定性;

解决方案:

  
  螺杆空压机的负载特性为恒转矩负载,通过螺杆的压缩将气体增加输送至管网,传统项目中,空压机电机一直运行于工频50Hz,气压达到要求时,就关闭进气阀进入卸载运行,此时的电机仍处于工频运行状态,做的是无用功。
  变频方案的控制原理是:利用变频节能技术,降低空载运行时电机的运行频率,达到减少功耗的目的,方案还可实现设备的软启动,进一步降低启动电流,减少电网冲击,同时低频率运行噪声也会将低,各器件承受的压力会降低,改善运行的工况,提高系统可靠性。

1.产品介绍及应用  

相关产品                                          


    


  空压机专用变频器一体柜


  

  •   空压机节能改造方案


  空压机专用陛得变频器一体柜

  

  产品简介

   空压机专用变频器一体柜主要是针对空压机代理商变频改造市场而研发的,以往大部分空压机代理商都是被动做空压机改造,客户有需求的时候主动要求空压机的代理商来做空压机变频节能改造,原因主要是大部分空压机代理商没有具备装配和安装调试的实力或不成规模,现在我们推出的就是一款集成式一体化节能柜,自带空压机驱动系统,不需要对原系统进行大改动,简单调试,安装方便。


  产品特点

  更强劲的性能
■ 卓越的V/F和SVC控制性能,起动力矩大,速度稳
■ V/F分离,电压频率分别调节,适用于专业应用
■一体化机箱设计,方便快捷的操作面板,随时根据工况修改参数,达到最优控制
■ 有转速、转矩控制两种模式,转矩模式响应快,精度高
■ 更多的V/F曲线,可适应更多
■ 节能效果明显,大多数情况下具有15%~45%的节电率

  更完善的保护
■ 集成独立的工变频切换系统
■ 41个的故障检测代码
■ 上电周围设备自检,更安全
■ 优化过压失速控制和保护,更稳定
■ 故障时的保护动作可选,保护更准确
■ 优化的电源瞬停判断功能,降低误停机概率
■ 更高的硬件冗余设计,更为可靠
■ 独立风道设计,有效的解决控制柜内的散热问题

  更灵活的应用
■ 输入输出信号类型、电源公共端子通过跳线可选(表格或图)
■ 有共直流母线功能
■ 丰富的选件和扩展卡:有LCD面板、IO扩展卡、通讯卡等
■ 有PT100、PT1000接口可选,供检测电机温度
■ 兼容多种有源传感器信号
■ 端子有效电平可定义,系统设计更灵活

  更丰富的功能
■ 多功能面板,用户参数可自定义
■ 优化的PID控制—两段PID参数等
■ 输入输出功能新增:虚拟端子功能、模拟量通道用作数字输入等
■ 转速追踪再启动,更快速
■ AI曲线设置、选择和校正
■ PID反转截止功能;AI可扩展为DI功能;参数备份功能

  

技术参数

  

  

      

  比亚迪厂区空压机专用变频器

    

  四、空压机节能改造方案及具体分析

  》行业概述
     空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。它的用途广泛,可以用于冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石油化工等各个行业。空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机 等)耗电量的15%。经考察,大部分空压机自身存在着以下几个缺点:
1、输出压力大于一定值时,自动打开泄载阀,使异步电机空转,严重浪费能源。
2、异步电动机易频繁启动、停止,影响电机的使用寿命。
3、工作条件恶劣,噪音大 。
4、自动化程度低,输出压力调节靠人为调节阀开度来实现,调节速度慢,波动大,不稳定,精度低。
5、空压机工频启动电流大,对电网冲击大,电机轴承磨损大,设备维护量大。
针对以上问题,可使用变频器实现对螺杆式空气压缩机的节能改造,改造后自动化程度高,节能效果显著。

  》工作原理和控制方式分析
     螺杆式空压机的工作原理如下图所示,空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入。该调节阀主要用于调节气缸、转子 及滑片形成的压缩腔,阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中,并通过离心力将滑片推至 气缸壁,高效的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的最小舒适耗量,在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以 防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高,其中混有一定的油气,经过油气分离器进行分离之 后,油气经过油冷却器冷却再经过油过滤器流回储油罐,空气经过气冷却器(空气冷却装置)进行冷却而进入储气罐。

  控制方式分析
空压机变频改造后系统应满足以下要求:
■ 电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定,压力波动范围不超±0.05Mpa。
■ 系统具有变频和工频两套控制回路。
■ 系统具有开环和闭环两套控制回路。
■ 一台变频器能控制两台空压机组,可用转换开关切换。
■ 根据空压机的工况要求,系统应保障电动机具有恒转矩运行特性。
■ 为防止谐波干扰空压机控制器,变频器输入端应有抑制电磁干扰的措施。
■ 在用电气量小的情况下,应保障电机绕组温度和电机噪音不超过允许范围。
■ 考虑到系统以后扩展问题,变频器应满足将来工况扩展的要求。

  》系统方案选型
系统选用深圳市欧纶电气有限公司空压机专用陛得系列变频器,具有以下特性:
■ 频率精度:数字设定为0.01Hz;模拟设定为±0.1%,可使压力波动范围满足设计要求。
■ 过载能力强:150%额定电流60s;180%额定电流1s。
■ 失速控制功能:有效防止频繁过流过压跳闸。
■ 内置PID:可方便实现闭环控制系统。
■ 转矩补偿和提升功能:对空压机这种恒转矩负载适用性较好。
■ AVR功能:当电网电压变化时,能自动保持输出电压恒定。
■ 自动节能:轻载情况下自动降低输出电压,达到节能效果。
在变频器输入端加装输入电抗器,能有效抑制变频器对电网的干扰。在变频器输出端加装输出电抗器,能保障低频 运行时电机温度和噪音不超过允许范围。

  》控制电气图&现场应用


》参数设定

》方案优点
1、节约能源
     变频器控制压缩机与传统压缩机比较:根据空气量需求来调节压缩机工况是非常经济的运行状态,节约能源效 果最显著。

  2、降低运行成本
     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70%左右。通过降低能源成本30~40%,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。

  3、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±0.002Mpa范围内,有效地提高了工况的质量。

  4、延长压缩机使用寿命
     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气部件和机械部件所造成 的冲击,增强系统可靠性,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。空压机专用变频器能够有效地将起动电流的峰值减少到最低。

  5、低了空压机的噪音
     根据压缩机的工况要求,变频节能改造后,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至7分贝。

  6、以贵单位车间单台空压机22kW实际改造为例:
■ 改造前每月用电约为:
P动= U*I*cosφ   =1.732×0.38KV×44A×0.85≈24.62kW
(cosφ=0.85  电网电压U=380V  空压机在工频50Hz运行时I=44A )
■ 根据经验数据,加装空压机变频器运行后电流平均值大约为35A:
P变=U1*I1*cosφ =1.732×0.38KV×35A×0.85≈19.58kW
(cos=φ0.85  U1=380V  I1=35A,上限频率50Hz,下限频率设定在25-30Hz之间)

  工频每月用电 :24.62kW×24×26≈15363kW.h

  变频每月用电 :19.58kW×24×26≈12218kW.h

  每月用电节电: 15363kW-12218kW≈3145kW.h

  节电率为:(24.62-19.58)/24.62≈21%

  每月节电电费:3145kW.h×0.75元/kW.h≈2359元

  每年节电电费:2359元×12月≈28308元

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