Danfoss变频器在Atlas空压机变频改造中的应用

　　涪陵卷烟厂动力车间空压站由3台ATLAS40M3/MIN空压机组成，其主电机功率为250KW，主要为卷包和制丝车间提供生产所需的压缩空气。每台空压机自带独立的电控系统，其核心为西门子公司的ELEKTRONIKON(E1)程序控制器，控制空压机的起/停和加/卸载动作,并实时监测系统运行参数，电机起动方式为星一角降压起动后全压运行。原系统主要存在的问题如下： 

　　（1）主电机虽然采用星一角降压起动，但是电机功率大，起动时的电流仍然很大，影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。 
　　（2）电机经常卸载运行，属非经济运行，电能浪费严重。 
　　（3）三台空压机组电控系统间没有实现控制联锁，需要操作人员值守，容易产生责任事故。 
　　（4）压力采用上、下限两点式控制，压力罐中的空气压力波动范围大，出口压力不稳定，影响产品质量。 

　　变频改造后，保留原系统工频系统控制功能，增加变频功能，做到了工频／变频互锁切换。变频系统采用压力闭环调节方式，在压力罐出口处加装一个压力传感器，PLC采集储气罐出口实际压力信号与压力设定值进行比较运算后进行PID调节，输出控制信号，变频器根据该信号输出频率，改变电动机的转速，从而调节供气压力，保持压力的恒定，使空压机始终处于节电运行状态。 

　　变频调速控制的空压机其独特之处就在于输出的空气量由变频器频率大小来控制，它不同于传统的控制方式是通过压力的加载/卸载方式来维持压力在一个较大范围之内，因此有更高的效率。变频改造后，其特点主要体现在以下方面： 

　　（1）空压机由变频器启动，无峰值电流，减小了启动时的冲击。 
　　（2）大幅度降低压缩机系统的噪声。 
　　（3）实现空压机集中自动控制，简便高效，可靠，保护功能齐备，无需专人值守。 
　　（4）运行平稳，延长压缩机系统寿命，减少维护量。 
　　（5）保证供气压力恒定，使系统管道压力变化保持设定值附近，有效地提高了供气质量。 
　　（6）空压机运行期间能节约25%的电能。 

　　变频改造前空压机工作在工频状态。压力采用上、下限两点式控制，也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时，空压机通过本身的油压关闭进气阀；当压力下降到设定值下限时，空压机打开进气阀。如果用气量时常变化，就会导致空压机频繁的卸载和加载，对电动机、空压机和电网造成很大的冲击。再者，空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，这部分电能被白白浪费。 

　　2.系统组成 

　　该系统需要加装PLC控制柜和变频器柜，系统工作前选择变频机组和各空压机工作方式。下图1为该系统的主回路原理图： 

　　图1：系统原理图 

　　（1）空压站变频控制系统配置1套PLC控制系统，作为空压机变频系统主控制器，实现3台空压站的远程控制功能和自动控制系统。 
　　（2）配置1台人机操作员终端，用于整个空压站系统状态监控和参数设置。 
　　（3）配置1台丹佛斯变频器，通过切换变频机组实现三台空压机变频控制。 
　　（4）在空压站空气罐出口处安装1只压力变送器，采集出口压力作为压力反馈信号，系统具有闭环PID调节功能和开环控制功能。 
　　（5）变频器输出端通过切换连接到空压机电机控制回路，实现变频/工频的切换，保留原系统的单机控制功能。 

　　3.注意事项 

　　该系统改造应注意以下几个问题 

　　（1）电机的散热问题，电动机经过变频改造后，低频运行时转速降低，其电机电扇的散热效果也降低，可视情况增加散热风扇。 
　　（2）空压机的润滑问题，空压机的转速越低，润滑油的耗量也就越少；其润滑效果越差，若变频器启动时间过短或频率过低，容易造成润滑泵供油不足，系统无法运行。 
　　（3）控制器干扰问题，原来的空压机模拟量信号为电压型，抗干扰能力较差，变频器改造后干扰尤为突出，施工过程中应注意动力电缆和信号电缆务必分开敷设，若能对原控制器采集的信号进行滤波将电压型测量信号改为电流型。  　　　　

　　（4）由于变频器变频运行时对原有空压机控制系统干扰比较大，为提高系统的可靠性，安装输入电抗器、输出电抗器及滤波器更佳。 

　　4.改造后的效益 

　　空压机变频改造后，能源节约是最有实际意义的，根据所需压缩空气来供给的空压机是最经济的运行状况，就目前设备的运行状况来看，节电率可达25%。变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以大大降低了维护成本。变频起动较少了对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。从而此外，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，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。变频控制系统具有精确的压力控制能力，使管网的系统压力变化基本保持不变，保证了供气质量。