空壓機變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上空壓機變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用淺析空壓機變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵詞：變頻器 調(diào)速控制 空氣壓縮機 節(jié)能降耗作者：楊玉文 摘要：作為玻纖行業(yè)一種主動力源有著重要的用途。本文通過對變頻節(jié)能原理及空壓機節(jié)能潛力的分析，闡述了變頻節(jié)能技術(shù)在空壓機中的應(yīng)用，對生產(chǎn)型企業(yè)怎樣有效的提高生產(chǎn)效率、工藝、節(jié)能降耗從而降低生產(chǎn)成本，保住產(chǎn)品優(yōu)勢有著現(xiàn)實的意義。 引言隨著微機技術(shù)的日新月異、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代調(diào)速控制理論的長足進(jìn)步，通用變頻器作為一種智能調(diào)速“元件”，以其多用途、高可靠性和明顯的 節(jié)電效果迅速廣泛地應(yīng)用于各種大型自動化生產(chǎn)線和各類電機控制上?？諝鈮嚎s機是利用電能將空氣壓

2、縮，使其達(dá)到一個設(shè)定的壓力，作為一種穩(wěn)定動力源推動一般 產(chǎn)業(yè)機器。其電動機的容量一般都較大，而它本身不能調(diào)速，不能按使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的目的，并且大多數(shù)是連續(xù)工作，達(dá)不到經(jīng)濟運 行，造成很大的浪費，正因如此，其節(jié)能潛力很大。而80 年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機時代。它一改普通電機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得 電動機及其拖動負(fù)載在無須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運行的目的。80年代末，該技術(shù)引入我國并 得到推廣。傳統(tǒng)的控制方式容易對電網(wǎng)造成沖擊，對本身也

3、有一定的損害。變頻節(jié)能是在流量變化時只要對轉(zhuǎn)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(diào)速方式成為一種趨勢并且不斷深入的應(yīng)用于各行各業(yè)及其各種調(diào)速領(lǐng)域。變頻調(diào)速器為交流調(diào)速帶來一場革命。空壓機概況及采用變頻調(diào)速的必要性1、空壓機概況據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國，電能的60是被各行各業(yè)中廣泛使用的風(fēng)機、水泵所消耗，而空壓機則占了60中的15左右，可想而知其年耗電量有多大。而空壓 機不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電機容童，設(shè)計冗余量一般偏大。在運行中，輕載運行時間所占的比例是很高的。同時 空壓機是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通用設(shè)備，工作時間長，配備電機功率較

4、大，盡管我們加強日常運行管理如減少泄漏、合理潤滑、定期維護，但是其蘊藏的節(jié)能潛力遠(yuǎn)未被挖掘 出來。如果采用變頻調(diào)速，可大大提高輕載運行時的工作效率，降低空壓機的功耗。2、改造的必要性空壓機的驅(qū)動軸上所需要的軸功率，與排氣壓力、空壓機轉(zhuǎn)速有直接的關(guān)系，即在實際運行中，由于壓縮空氣的使用隨時在變化，空壓機并不經(jīng)常在額定工況下運行，而空壓機排氣壓力的高低則直接影響實際軸功率的大小。排氣壓力越高，所需軸功率也越大。另外，為滿足用氣量隨時變化的要求，儲氣罐內(nèi)氣體必須保持一定的壓力，對于空壓機氣量的供求關(guān)系表現(xiàn)為排氣壓力的變化?？諌簷C排氣量正好滿足生產(chǎn)用氣量要 求時，儲氣壓力保持不變，若能維持這種狀態(tài)當(dāng)然

5、最佳，但實際上用氣量是隨時變化的，而且設(shè)計選型中空壓機排氣量都要偏大于用氣量，如果空壓機仍恒速運轉(zhuǎn)， 則儲氣罐內(nèi)氣體越積越多，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升達(dá)到設(shè)定壓力時，一般采用兩種辦法：一種是空壓機卸荷運行，不產(chǎn)生壓縮氣體，電動機處于空載運行，其用電量仍為滿 負(fù)載的30% -60%，這部分電能被白白浪費掉；另外一種辦法是停止空壓機運行，這樣似乎空壓機空轉(zhuǎn)或不斷放空所浪費的電能被消除了，但是若無容積較大的儲氣罐，將會 帶來電動機的頻繁啟動，空壓機的空載啟動電流大約是額定電流的57倍，對電網(wǎng)及其他用電設(shè)備沖擊較大，同時空壓機的使用壽命也會縮短。的 有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或用膨脹閥調(diào)節(jié)卸載等）即使在需要流量較

6、小的情況下，電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降值很小。采用變頻調(diào)速后，當(dāng)用氣量減小時，就可 降低電動機的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動運行功率，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能的目的，同時還能十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，能保持壓力、流量、溫度等參數(shù)的穩(wěn)定，從而大 幅度提升了控制品質(zhì)。情況變頻調(diào)速節(jié)能原理及實現(xiàn)方案1、節(jié)能原理由交流異步電動機的基本原理可知，轉(zhuǎn)差功率Ps=SPM，與轉(zhuǎn)差率S成正比。從能量轉(zhuǎn)換的角度看，通用變頻器的調(diào)速類型屬于轉(zhuǎn)差功率不變型，因此在種類繁多的調(diào)速類型中它的效率最高。通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Qn,Hn2,Pn3，即，流量與轉(zhuǎn)速成

7、正 比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比?？梢娮冾l節(jié)能的核心就是變頻控制能根據(jù)被控制對象的實際需要，實現(xiàn)動態(tài)匹配，并達(dá)到最高的功率轉(zhuǎn) 換效率。2、實現(xiàn)方案變頻調(diào)速系統(tǒng)以輸出壓力作為控制對象。由壓力傳感器取出的反饋信號，接到PID調(diào)節(jié)器，與預(yù)置的壓力給定信號相比較，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后的綜合信號接到變頻器 的輸入給定端，從而按壓力的變動量決定電動機的工作頻率和轉(zhuǎn)速的大小，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)方式。如果變頻器本身PID調(diào)節(jié)功能時，則不需外加PID調(diào)節(jié)器。近年來螺桿式空壓機以其良好的性能成為空壓機型中的佼佼者，工業(yè)使用量逐漸增多，它的啟動運行及保護多數(shù)采用PLC 智能控制。在對這類空壓機進(jìn)行改造時

8、應(yīng)特別注意，在保留原工頻系統(tǒng)基礎(chǔ)上加裝變頻器，做到工頻變頻互鎖切換，保持原系統(tǒng)噴油溫度、油過濾器、空氣過濾器、 軸承溫度、排氣溫度等五大保護不被破壞，同時應(yīng)注意變頻器所控電機不要再設(shè)熱繼電器作為工作過流保護，要通過對外部電路的合理設(shè)計，使空壓機起停操作規(guī)程 依然如前，操作簡單，安全。圖1為一拖二空壓機系統(tǒng)改造方案：性能選擇1、變頻器容量的選擇選擇容 量的基本原則：最大負(fù)載電流不能超過變頻器的額定電流。一般情況下，按照變頻器使用說明書中所規(guī)定的配用電動機容量進(jìn)行選擇。但選擇時應(yīng)注意，變頻器的過 載能力允許電流瞬時過載為150額定電流（lmin）或120額定電流（1min），這對于設(shè)定電動機的起動

9、和制動過程才有意義，而和電動機短時過載 200以上、時間長達(dá)幾分鐘是無法比擬的。凡是在工作過程中可能使電動機短時過載的場合，變頻器的容量都應(yīng)加大一檔。必須說明，空壓機變頻改造后，在運行中隨著實際轉(zhuǎn)速與設(shè)計轉(zhuǎn)速的偏離，電機性能參數(shù)逐漸變差，低速時尤甚。由于某些通用變頻器低速特性不理想，所以最低頻 率越高越好，而且運行頻率最好設(shè)定不要低于30Hz。從電機溫升的角度考慮，為了不降低電機的壽命，溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)，這要看空壓機的運行 工況，如果電機每次在最低頻率時連續(xù)工作的時間不長，則可留用原選電機，反之則電機的容量應(yīng)提高一檔。2、變頻器類型選擇為達(dá)到最佳節(jié)能效果，改造應(yīng)注意：變頻器內(nèi)部由

10、交- 直-交逆變器產(chǎn)生的是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波，稱為SPWM波，這就不可避免地在異步電機的定子中含有高次諧波，諧波損耗的產(chǎn)生將使 電機溫升比變頻改造前有所提高，噪音有所增加，所以我們期望變頻器高次諧波分量越少越好，這也是檢驗通用變頻器性能是否優(yōu)良的重要標(biāo)志之一，所以要慎重選 擇變頻器的類型。由于空壓機同時具備了變轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特性，根據(jù)負(fù)載對供風(fēng)系統(tǒng)的動、靜態(tài)指標(biāo)要求，要選擇帶壓力反饋的矢量控制方式的變頻器， 能夠四象限運行。如德國原裝的TP2200A系列變頻器，或?qū)ｉT用于風(fēng)機的臺灣普傳變頻器PI-168F系列，它們均采用多種控制模式包括磁場定向矢量控 制、直接轉(zhuǎn)

11、矩控制等，可以保證變頻器足夠的轉(zhuǎn)矩輸出。效果綜上所述，由于可 以在保證生產(chǎn)所需要的最低壓力下運行，電機輸入功率大大下降，輔以壓力閉環(huán)控制，實現(xiàn)空壓機的供氣壓力- 轉(zhuǎn)速的動態(tài)匹配，即電機的轉(zhuǎn)速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，而不必做無用功，減少了電機的實際輸入功率，達(dá)到節(jié)能目 的。節(jié)能的第二方面是空壓機停止了空轉(zhuǎn)，電機不存在輕載運行，這部分能量很可觀。眾多的改造資料顯示，改造節(jié)電率可達(dá)525%。相應(yīng)帶來的其他好處是：通過壓力調(diào)節(jié)器可使空壓機保持在設(shè)定的壓力值工作，壓力穩(wěn)定可靠性高，控制品質(zhì)大為提高。電機實現(xiàn)軟啟動，壓縮機的使用壽命及檢修 周期都將得到大大延長?？諌簷C排氣量由空壓機的轉(zhuǎn)速來控制，氣缸內(nèi)閥片不再反復(fù)地開啟和關(guān)閉，閥座、彈簧等工作條件大大改善，避免了高溫、高壓氣體急劇的 流動與沖擊，維修工作量減少。同時變頻控制裝置，再設(shè)一套帶閉鎖功能的切換電路，即可實現(xiàn)1臺變頻主機帶2臺壓風(fēng)機，這樣減少了1臺變頻器投入，經(jīng)濟效益 將會更加顯著。結(jié)語風(fēng)機、泵類等設(shè)備采用變頻調(diào)整技