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三晶变频器在空压机上的节能改造应用

--三晶变频器在空压机上的节能改造应用

供稿:广州三晶电气股份有限公司 2010/7/23 15:33:00

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  • 关键词: 三晶 变频器 空压机
  • 摘要:空气压缩机在国民经济和国防建设的许多部门中应用极广,特别是在纺织、化工、动力等工业领域中已成为必不可少的关键设备,是许多工业部门工艺流程中的核心设备。提供自动化生产所需的压缩空气足够的供气压力,是生产流程顺畅之要素,瞬间的压降,即会影响产品品质。随着变频技术的成熟,变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。其控制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的。

    空气压缩机在国民经济和国防建设的许多部门中应用极广,特别是在纺织、化工、动力等工业领域中已成为必不可少的关键设备,是许多工业部门工艺流程中的核心设备。提供自动化生产所需的压缩空气足够的供气压力,是生产流程顺畅之要素,瞬间的压降,即会影响产品品质。随着变频技术的成熟,变频器在电气传动领域中应用越来越广泛。其控制方式的多样性、完善的电机保护功能以及其特有的优点是目前在工控领域其它无可比拟的。

一﹑螺杆式空压机的工作原理
    螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时,螺杆与壳体的齿沟相互啮合,空气由进气口吸入,同时也吸入机油,由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小,油气受到压缩;当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时,较高压力的油气混合气体排出机体。

二﹑压缩气供气系统组成及空压机控制原理
压缩气供气系统组成:
    工厂空气压缩气供气系统一般由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备组成。

空气压缩机的控制原理:
    在工厂的空气压缩机控制系统中, 普遍采用后端管道上安装的压力继电器来控制空气压缩机的运
行。空压机启动时,加载阀处于不工作态,加载气缸不动作,空压机头进气口关闭,电机空载启动。当空气压缩机启动运行后, 如果后端设备用气量较大, 储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限
值,则控制器动作加载阀,打开进气口,电机负载运行,不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气,后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高,当达到压力上限设定值时,压力控制器发出卸载信号,加载阀停止工作,进气口关闭,电机空载运行。

三﹑螺杆式空气压缩机变频改造
空压机工频运行和变频运行的比较:
    空压机电机功率一般较大,启动方式多采用空载(卸载)星-三角启动,加载和卸载方式都为瞬时。这使得空压机在启动时会有较大的启动电流,加载和卸载时对设备机械冲击较大;不光引起电源电压波动,也会使压缩气源产生较大的波动;同时这种运行方式还会加速设备的磨损,降低设备的使用年限。由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速,因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配,电机不允许频繁启动,导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行,电能浪费巨大。
对空压机进行变频改造,能够使电机实现软起软停,减小启动冲击,延长设备使用年限;同时由于电机运行频率可变,实现了空压机根据用气量的大小自动调节电机转速,减少了电机频繁的加载和卸载,从而较大幅度减小电动机的运行功率,使得供气系统气压维持恒定,便可以实现节能的目的。

四﹑变频改造方案设计原则
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求,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,压力波动范围不能超过±0.02Mpa。
·系统应具有变频和工频两套控制回路。
·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一。
·为了防止非正弦波干扰空压机控制器,变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
·在用电气量小的情况下,变频器处在低频运行时,应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范
  围。
·生产工艺要求,变频改造后,适当降低压缩气供气系统的供气压力,将原来的高压变流量供气改变为
  变频恒压变流量供气方式。

五﹑变频器的选型
    根据上述原则,选择广州三晶电气SAJ系列通用型变频器,装有工变频切换装置,只需加一只压力变送器即可组成闭环控制系统。传感器反馈的气压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口,而压力设定可以使用变频器的键盘设定,使该系统能够满足上述工况要求。

SAJ变频器特点:
·采用32位电机控制专用微处理器,高精度频率输出
·新颖的功率累计功能,观察节能效果更直观方便。
·内置RS-485接口,可计算机联网控制。多信号输入,内置简易PLC, 自动化控制更方便。
·载波频率可调,静音运行。
·控制方式多样化,通用性强。
·内置PID调节功能,闭环控制简单低速额定转矩输出,运行稳定。
·键盘操作方便,可在运行时在线调整和设定有关参数。
·低频转矩输出180% .低频运行特性良好.
·输出频率最大600HZ,可控制高速电机
·全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起 动,
·加速、减速、动转中失速防止等保护功能
·减速停止成自然停止,自动复归,直流制动

    多样的变频器运行状态参数显示,对控制信号和负载运行状况一目了然。在进行变频改造时我们将尽量保持原有设备主电路和控制电路的完整性,对其电路不作改动;这有利于在变频器发生故障或是检修时,空压机可以很方便地改动回到原有的控制方式上去,这保证了空压机在变频和工频状态下都可以运行。

接线原理图:
三晶变频器

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