南玻电子空压机变频调速系统方案

目 录 一、 概述 1 二、 系统应用目的 1 2.1、设备现状 1 2.2、用户应用目的： 1 2.3、工艺控制预期目标 1 2.4、系统实施的可行性∶ 2 三、 系统方案简介 2 四、 ABB ACS 550系列变频器的功能及特点 4 五、 系统的功能及特点 7 六、 空压机节能效果分析 8 七、 投资概算 9 八、 使用条件及注意事项 10 九、 技术服务 10 一、 概述 随着现代工业的飞速发展及市场竞争的激烈，并且由于能源的供应的紧张和价格的不断提高，人们对生产节能降耗、降低生产成本的意识和要求不断增强。另外，为了提高产品质量，降低生产设备的故障率，延长设备的使用寿命，在工业生产企业中用于电机调速的交流变频调速器得到了越来越广泛的应用，同时用户也取得了良好的经济回报，特别是在大功率风机和泵类设备中，进行变频调速改造具有非常高的经济回报率。 在生产企业中，大量的空压机、风机和泵类设备存在着“大马拉小车”的现象，只有通过旁路、卸载、阀门等方式调整供应流量，或者直接让设备满负荷运行，由于旁路、卸载、阀门等方式是通过提高管道阻力或通过旁路排除掉多余流体来达到降低流量的目的，应用中造成了大量的能源浪费。而且空压机在工频运行时为了保证正常的生产和足够长时间的稳定状态，工作压力波动范围较大，一般在40%左右，所以如果在空压机中采用变频调速可以节约大量的能源，达到降耗节能，并提供压力稳定的压缩空气，提高产品质量的目的。同时还带来其它一系列间接利益。 二、 系统应用目的 2.1、 设备现状 系统配置二台空压机，一用一备。电机功率55kw，4极电机，额定电流112A/380V，空压机生产型号 LS-16 24KT，额定排气压力： 8.0-8.5Bar。正常工作时有一台55kw空压机工作就可满足生产需求,空压机工作压力为5.0~7.5Bar。另外，由于车间用气量存在较大的波动，大多情况下达不到系统设计的流量，所以空压机在工作中存在有一定的能量浪费。为了节约能源提高系统工作效率，决定采用变频调速设备对该空压机进行节能改造。 2.2、 用户应用目的： ● 节能降耗。 ● 提高设备可靠性。 ● 提高供气质量。 ● 提高设备可维护性，降低设备维护费用。 ● 提高设备自动化水平。 2.3、 工艺控制预期目标 ● 供气压力恒定 ● 空压机转速连续可调（变频空压机） ● 增强对电机的保护功能 ● 两台空压机根据需要可分别在变频状态下运行 2.4、 系统实施的可行性∶ 根据我公司长期的空压机、风机和泵类变频工程改造经验和改造后的设备实际运行情况，我公司认为，对贵司的空压机进行变频调速控制可以在保证设备正常生产的情况下大幅度降低空压机的用电量，对节约生产成本，是十分必要和有利的。采用变频控制后可以根据生产实际需求状况对电机的转速进行调节来实现对压缩空气供应量的调节，使空压机在满足工艺要求的前提下处于最佳节能运行状态，大大降低空压机的最高工作压力，从而达到节电节能的目的。同时采用变频控制后还可为空压机的驱动电机及各种管道附属设备提供多项保护性措施，可大大延长设备使用寿命。 所以，对该空压机系统进行变频改造是完全可行的和必要的。 三、 系统方案简介 1、系统的构成∶ 根据现场运行工艺需要和用户要求，变频调速系统采用闭环控制，系统包括变频器、低压切换回路、PID控制回路及喷塑配电控制柜四部分。系统控制框图见下图。变频器、传感器、空气断路器、交流接触器、PID仪表等为进口元件。 变频调速主电路方案如图所示，变频控制系统嵌入原系统运行，变频器设有工频旁路，相关回路间具有必要的电气联锁，以保证两套系统的安全；同时新系统设置了数字PID仪表和信号指示灯，变频器具有完善的保护功能∶缺相、短路、过载、过电流等保护功能；系统自动进行PID调节，维持供气压力恒定。 采用变频调速控制系统运行后，节能效果显著，控制精度高、软启动性能好、技术可靠、性能稳定、保护功能强大。国内诸多企业如宝钢集团、广石化、齐鲁石化等大中型企业均在空压机、水泵风机等设备上采用变频调速技术，运行十分可靠，控制精度大幅提高，节能效果相当明显，是一项十分成熟的技术，无任何风险。 2、系统的工作原理∶ 本变频改造方案为闭环控制系统，系统通过对管网或储气罐的压力进行实时采样，并与设定值比较，根据两者之间的偏差来控制空压机的速度，实现自动恒压的控制方式，从而更好地达到节能、降耗的目的。系统工作方式如下： 本系统主要针对稳定压缩空气管网压力的供气系统专项设计的。设备投运后，控制器通过压力传感器检测管网压力，空压机作变频运行，通过PID控制变频泵转速使管网压力与设定压力值相等。当管网压力低于设定压力时，PID输出控制信号将提高变频器输出频率，通过控制变频空压机使供气管网压力与设定压力值相等。当管网压力高于设定压力时，PID输出控制信号将降低变频器输出频率，通过控制变频空压机使供气管网压力与设定压力值相等。 为了保护空压机电机本体散热，在系统中设置转速下限。 3、主体设备的选择及特点∶ 目前ABB变频器已经是中国市场的主流变频器，根据用户的实际需要及现场实际应用情况，我公司为用户设计了采用高档原装进口产品 ABB ACS550系列变频器。 芬兰ABB公司生产的ACS550系列变频器采用无速度传感器矢量控制技术，具有很宽的功率范围，优良的速度控制及转矩控制特性，可以满足绝大多数应用要求。同时，该系列变频器内部集成PID 控制功能，提高了系统应用的方便性与可靠性。 PID控制器采用亚特克AL808仪表，外围配置传感器、交流接触器、开关等元件采用优质进口产品。变频器根据该PID输出信号输出相应的频率来驱动电机运行。操作非常简便。整套系统能够按照预先设定的压力自动运行。根据用户要求，在控制系统中集成双机切换功能，通过一台变频器控制两台空压机的启动及切换。 四、 ACS 550系列变频器的功能及特点 ABB公司凭借雄厚的技术实力，优越的产品性能，可靠的质量、及完善的售后服务体系，在国内市场享有很高的产品知名度，得到了用户的充分认可。其中ACS 550系列变频器是ABB公司推出的新一代产品，该产品采用当今世界先进的标准传动技术，具有低速满转矩特性，优良的速度控制特性，可以满足绝大多数应用要求。 ACS 550系列变频器的功能及特点 ◇ 摆动式电抗器： 摆动式电抗器可以根据不同的负载匹配电感量，抑制和减少总偕波（THD）、能显著提高变频器的功率因数、改善负载特性、使输出电流波形几进完美。 ◇ 无速度传感器矢量控制 提高电机控制特性、能够进行更大范围的应用，无速度传感器矢量控制是矢量控制变频器中的最新产品，它可以通过侦测负载电流就可以达到很高的电机控制精度。在低俗时获得较大的力矩。 ◇ 内置EMC滤波器 ACS550系列变频器内置RFI滤波器作为标准配置，它可以在不增加成本的情况下，实现在第一和第二环境应用符合EMC要求。 ◇ 内置Modbus总线 ACS550将Modbus现场总线作为标准配置，用户可以方便的通过RS485总线轻松组网而不用增加任何硬件成本。同时ABB还可提供多种可选内部安装的总线适配器。 ◇ 助手型控制盘： 容易调试、快速启动、易于配置、快速故障诊断、快速进入参数 液晶显示 语言选择 与变频器的连接可以随时插拔 启动向导 参数拷贝（参数上传、下载） 相关帮助文字 4行LCD显示、同时显示3个参数、有进度条指示 ◇ 通过UL、CUL、CE认证 ◇ 诊断向导 内置的诊断向导在变频器故障时激活、可以帮助用户快速查找故障，缩端故障维修时间。给初次使用或者不太熟悉的使用者提供完美的帮助。 ◇ 维护向导 内置的维护向导可以监视运行小时或电机旋转，使用中能一目了然的掌握设备的运转情况，方便进行传动、电机或运行工况的预防性维护。 ◇ 启动向导 内置的启动向导可以用户设置参数而无须进入参数列表、很容易进行参数设置，这个向导功能可以帮助用户请轻松上轻轻松松的完成变频器的启动。 ◇ 变频器的技术规范： 电源电压：3相380V-480V，+10%/-15% 自动识别输入电压 电源频率：48~63HZ 功率因数：0.98 输出电压：0~输入电压 输出频率：0~500HZ 过载能力： 一般使用110%*I2N 每十分种允许一分钟 重载使用150%*I2N 每十分种允许一分钟 最大使用180%*I2N 每60秒允许2秒 ◇ I/O 端口：2路模拟输入 2路模拟输出 6路数字输入 3路继电器输出 ◇ 串行通讯：RS485 Modbus协议 ◇ 产品标准：低压产品指导：73/23/EEC 机械指导：98/37/EC EMC指导：89/336/EEC 质量控制系统：ISO9001 环境保护系统：ISO14001 CE、UL和cUL认证 ◇ 其它特点 ▲ 有多种可编程停止模式，包括：斜坡运行、惯性、直流制动、斜坡保持和S曲线运行，有两个独立的可以分别编程的加速和减速时间。 ▲ 有满负载条件下主电源掉电跨越能力。在电源恢复以后，可以重新启动恢复运行。 ▲ 有自动故障检测能力，可以利用人机接口模块查找运行故障并采取相应的纠正措施。 ▲ 有2个可设置的差动隔离式的模拟信号输人(4-20mA或+/-10V(双极性))，2个可设置的隔离式的模拟信号输出。6个数字输入和3个继电器输出(C型(1个常开点- 1 常闭点))，I/O板本身能提供24V直流输出，不需外置供电模块。 ▲ 可以提供7个预置速度，并可在0.0Hz至500Hz间编程设定。 ▲ 可以提供3个可调整的设定点跳过可能引起机械共振的频率