艾米克變頻器在空壓機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用

1、一、空壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用?？諌簷C(jī)的種類有很多,有活塞式空壓機(jī)、螺桿式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī),但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便,但存在能耗高,進(jìn)氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問(wèn)題。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,高效低耗的技術(shù)已愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),節(jié)省電能同時(shí)改善空壓機(jī)性能,提高供氣品質(zhì)就成為我們關(guān)心的一個(gè)話題。2、空壓機(jī)工作原理目前空壓機(jī)上都采用兩點(diǎn)式控制(上、下限控制或啟停式控制(小型空氣壓縮機(jī),也就是當(dāng)壓縮氣體氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí),空壓機(jī)通過(guò)本身氣壓或油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥,小型空氣壓縮機(jī)則停機(jī)。當(dāng)壓

2、力下降到設(shè)定值下限時(shí),空壓機(jī)打開進(jìn)氣閥,小型空壓機(jī)則又啟動(dòng)。傳統(tǒng)的控制方式容易對(duì)電網(wǎng)造成沖擊,對(duì)空壓機(jī)本身也有一定的損害,當(dāng)用氣量頻繁波動(dòng)時(shí),尤其明顯。正常工作情況下,空氣被壓縮到儲(chǔ)氣罐。空壓機(jī)各點(diǎn)的檢測(cè)(包括壓縮空氣溫度、壓力,鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等和整體控制由主控制單板機(jī)控制。當(dāng)空壓機(jī)出口壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí),通過(guò)油壓分路閥關(guān)閉進(jìn)氣口,同時(shí)打開內(nèi)循環(huán)管路,作自循環(huán)運(yùn)行。此時(shí)用氣單位繼續(xù)用氣。當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí),油壓分路閥關(guān)閉循環(huán)管路,打開空氣進(jìn)口,空氣又由過(guò)濾器經(jīng)壓縮到儲(chǔ)氣罐中。在靜態(tài),原起動(dòng)方式(Y-,及加載、卸載時(shí)對(duì)電網(wǎng)供配電設(shè)備及鏍桿都會(huì)造成極大的沖擊。尤其

3、是能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。主電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,軸功率將下降很多。節(jié)能潛力相當(dāng)大。變頻節(jié)能的效果是十分顯著的,特別是調(diào)節(jié)范圍大的系統(tǒng)及設(shè)備,通過(guò)實(shí)際應(yīng)用可以直觀的看出在流量變化時(shí)只要對(duì)轉(zhuǎn)速(頻率稍作改變就會(huì)使軸功率有更大程度上的改變,就因有此特點(diǎn)使得變頻調(diào)速(節(jié)能方式成為一種趨勢(shì)并且不斷深入的應(yīng)用于各行業(yè)及其各種調(diào)整領(lǐng)域。3、加、卸載供氣控制方式存在的問(wèn)題3.1耗能分析我們知道,加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在PminPmax之間來(lái)回變化。Pmin是最低壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下,Pmin、Pmax之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示:CPmax=(1+Pmin 是一個(gè)百分?jǐn)?shù),其數(shù)值大致在1

4、0% 25%之間。而若采用變頻調(diào)速技術(shù)可連續(xù)調(diào)節(jié)供氣量的話,則可將管網(wǎng)壓力始終維持在能滿足供氣壓力上,即Pmin附近。由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)較之變頻系統(tǒng)控制下的空壓機(jī),所浪費(fèi)的能量主要在2個(gè)部分:(1壓縮空氣壓力超過(guò)Pmin所消耗的能量在壓力達(dá)到Pmin后,原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升(直到Pmax。這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。(2卸載時(shí)調(diào)節(jié)方法不合理所消耗的能量通常情況下,當(dāng)壓力達(dá)到Pmax時(shí),空壓機(jī)通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載:關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。3.2其它不足之處(1靠機(jī)械方式調(diào)節(jié)進(jìn)氣

5、閥,使供氣量無(wú)法連續(xù)調(diào)節(jié),當(dāng)用氣量不斷變化時(shí),供氣壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。用氣精度達(dá)不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥,會(huì)加速進(jìn)氣閥的磨損,增加維修量和維修成本。(2頻繁采用打開和關(guān)閉放氣閥,放氣閥的耐用性得不到保障。4、恒壓供氣控制方案的設(shè)計(jì)針對(duì)原有供氣控制方式存在的諸多問(wèn)題,經(jīng)過(guò)上述分析,應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣。通過(guò)壓力變送器采集實(shí)際壓力P送給PID智能調(diào)速器,與壓力設(shè)定值P0作比較,并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算,產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF,通過(guò)變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速,從而使實(shí)際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。同時(shí),該方案可增加工頻與變頻切換功能

6、,并保留原有的控制和保護(hù)系統(tǒng),另外,采用該方案后,空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來(lái)啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng),避免了啟動(dòng)沖擊電流和啟動(dòng)給空壓機(jī)帶來(lái)的機(jī)械沖擊。5、技術(shù)指標(biāo)和配置磁場(chǎng)定向矢量控制,電機(jī)變量完全解耦,電流閉環(huán)。采用美國(guó)TI公司最新款高性能32位電機(jī)控制專用DSP,高速完成復(fù)雜準(zhǔn)確的控制算法,國(guó)內(nèi)首家產(chǎn)品化應(yīng)用。調(diào)速精度:0.01HZ調(diào)速范圍:0.5-600.00HZ沖擊負(fù)載:180%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩,2秒內(nèi)不跳脫。低頻轉(zhuǎn)矩:0.5Hz,150%額定轉(zhuǎn)矩輸出。150%額定轉(zhuǎn)矩加速和減速。內(nèi)置多功能組合數(shù)字PID調(diào)節(jié)器。內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)485數(shù)據(jù)接口。可編程開關(guān)量輸入端口:8位,輸出端口:2位,?？?/p>

7、編程繼電器輸出端口:1路,常開/常閉可選?？删幊棠M量輸入端口:4通道,輸出端口:1通道。電壓可設(shè)定電源:1路。端子控制電源:1路。獨(dú)立風(fēng)道、無(wú)觸點(diǎn)軟啟動(dòng)開關(guān)、低電感直流母線排高可靠性設(shè)計(jì)。6、改造效果(1整套改造裝置并不改變空壓機(jī)原有控制原理,也就是說(shuō)原空壓機(jī)系統(tǒng)保護(hù)裝置依然有效。并且工頻/變頻切換采用了電氣及機(jī)械雙重聯(lián)鎖,從而大大的提高了系統(tǒng)的安全、可靠性。(2空壓機(jī)改造工程安裝完畢后,一次試車成功,運(yùn)行穩(wěn)定,空壓機(jī)振動(dòng)和噪聲大減低。(3除緩沖缸壓力在部分頻率時(shí)增大0.2公斤外,油壓、油溫及各點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)均在安全數(shù)值內(nèi)被優(yōu)化。(4變頻改造后,起動(dòng)為軟起動(dòng),運(yùn)行時(shí)無(wú)卸載和加載沖擊電流現(xiàn)象,空壓機(jī)本身的機(jī)械性沖擊大大減小。(5在保證管網(wǎng)供氣的情況下,電流大大降低,基本不出現(xiàn)滿載現(xiàn)象,一般在40Hz 左右