凯发AD300变频器空压机改革方案

 

　　氛围紧缩机是一种使用电念头将气体在紧缩腔内举行紧缩并使紧缩的气体具有肯定压力的设置装备摆设。它的用处普遍，可以用于冶金、机器制造、矿山、电力、纺织、煤油化工等各个行业。空压机占大型产业设置装备摆设(风机、水泵、汽锅、空压机等)耗电量的15%。

 

经观察，大局部空压机本身存在着以下几个缺陷:

(1) 当输入压力大于肯定值时，主动翻开泄载阀，使异步电念头空转，严峻糜费动力；

(2) 异步电念头易频仍的启动、中止，影响电机的利用寿命；

(3) 主动化水平低，输入压力的调治是靠人为调治阀的开度来完成的，调治速率慢，动摇大，不波动，精度低；

(4) 空压机工频启动电流大，对电网打击大，电机轴承磨损大，设置装备摆设维护量大。

 

1.2 传统空压机供气体系电能糜费剖析：

 传统空压机供气体系的事情形态次要有两种：一种是加载形态，另一种是空载形态。

 

(1) 加载时的电能斲丧

 加载形态是，在压力到达最小值后，原控制方法决议其压力会持续上升直到最大压力值。在加压历程中,肯定要向外界开释更多的热量，从而招致电能丧失。另一方面，高于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力必要颠末减压阀减压,这一历程异样是一个耗能历程。

 

(2) 卸载时电能的斲丧

　　空载形态时，当压力到达压力最大值时，空压机经过如下办法来降压卸载:封闭进气阀使电机处于空转形态，同时将分散罐中多余的紧缩氛围经过放空阀放空。这种调治办法要形成很大的能量糜费。据凯发测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运转时的10%～25%,这照旧在卸载工夫所占比例不大的状况下。换而言之，该空压机20%左右的工夫处于空载形态，在作无勤奋。很分明在加卸载供气控制方法下，空压机电机存在很大的节能空间。

 

　　传统空压机供气体系的压力控制是上上限控制，起首依据消费设置装备摆设的最高压力要求，设定空压机输入压力的上限，也便是空压机开端加载的压力；再在最高压力上加1帕左右，作为空压机输入压力的下限，即开端卸载的压力。空压机的输入事情压力将在上上限之间动摇。空压机的功率斲丧和输入压力成反比。输入的压力越高斲丧的功率也越大，从输入压力的上限到下限的1帕的压差将多斲丧总功率的7-10%。在传统供气空压机体系中，假如有多台空压机同时运转，每台空压机的输入压力都将随着管网的压力动摇而在上上限之间动摇，以是每台机都多斲丧7-10%的额外功率。

 

　　传统空压机供气体系中运转参数的设定差别也会形成空压机用电量的差别，必需依据用气工况举行设定，才干到达最经济的运转结果。传统空压机供气体系由于电机不容许频仍启动，招致在用宇量少的时分电机仍旧要空载运转，糜费电能。常常卸载和加载招致整个气网压力常常变革，不克不及坚持恒定的事情压力。

 

二、空压机的事情原理：

 

　　螺杆式空压机的事情原理图如图1所示，氛围经氛围过滤器和吸气调治阀而吸入，该调治阀次要用于调治气缸、转子及滑片构成的紧缩腔，阴、阳转子旋转绝对于气缸里偏爱方法运转。滑片安置在转子的槽中，并经过向心力[xiàng xīn lì]将滑片推至气缸壁，高效的注油体系可以确保紧缩机精良的冷却及光滑油的最小安宁耗量，在气缸壁上构成的一层薄薄的油膜可以避免金属部件之间间接打仗而形成磨损。经紧缩后的氛围温度较高，此中混有肯定的油气，颠末油气分散器举行分散之后，油气颠末油冷却器冷却再颠末油过滤器流回储油罐，氛围颠末气冷却器(氛围冷却安装)举行冷却而进入储气罐。

 

三、空压机改革原理：

 

（1）、出气口开释阀所有封闭，取消用出气口开释阀调治供宇量方法，以制止由此招致的电能糜费。代之以变频器调解电机的转速来调解气体流量，使电机输入的功率与流量需求根本上成反比干系，一直使电机高服从事情，以到达分明的节电结果。比方当用宇量是额外供宇量的50%时，节电率可达40%以上

 

（2）、使用变频器的节能形式，可使电机在轻载时以最高服从运转，增加不用要的电能消耗；

 

（3）、依据严厉的EMS尺度，高效的PWM 变频器利用高速低耗的IGBT，低落谐波失真和电机的电能丧失；

 

（4）、可使电机起动、加载时的电流陡峭上升，没有任何打击；可使电机完成软停，制止反生电流形成的危害，有利于延伸设置装备摆设的利用寿命；制止因电流峰值带来的电力公司的罚款；

 

（5）、接纳变频控制体系后，可以及时监测供气管路中气体的压力，使供气管路中的气体的压力坚持恒定，进步消费服从和产品格量；

 

（6）、由于电机在高服从形态下运转，功率因数较高，低落了无功消耗，浪费了少量电能；

 

（7）、保管原开释阀体系，在须要时可到场调治，加强体系的牢靠性。

 

 总之，接纳恒压供气智能控制体系后，不光可浪费30%～40%的电力用度，延伸紧缩机的利用寿命，并可完成恒压供气的目标，进步消费服从和产品格量。

 

 

四、变频改革方案设计准绳：

 

4.1 原供气体系介绍:

 

　　某厂聚丙烯供气体系共有四台37kW空压机,是原聚丙烯空压机供气体系事情流程图，接纳三台空压机工频供电运转，另一台空压机作备用。

 

　　存在题目是：由于事情空压机是用工频供电运转，一直处于满负荷运转，赶产量用气岑岭时有气压偏低的征象；用气低谷时，分外是节沐日苏息时，供气压量分外大（该厂聚丙烯供气体系24小时运转）。容易破坏排气阀门或气管爆裂，同时糜费了电能，低落了设置装备摆设利用寿命。盼望恒压供气，三台聚丙烯空压机平衡事情运转。

 

　　针对螺杆式空压机体系供气控制方法存在的诸多题目，凯发对该厂二组（即2台110kW）一对一空压机接纳变频调速技能举行恒压供气控制。利用凯发AD300变频器，对该供气体系举行节能改革。

 

设计方案：

 

　　接纳一对一带工频旁路，同时可转换利用的方法。把聚丙烯空压机供气体系的管网压力作为控制工具，用压力变送器SP收罗储气罐的压力P变化为电信号送给变频器内设PID自整定控制仪，与PID自整定控制仪的压力设定值SV作比力，并依据差值的巨细按既定的PID控制形式举行运算，发生控制信号经过DSP来控制电机的事情频率与转速，从而使实践压力P一直靠近设定压力值SV。预设了报警功效，当丈量值凌驾下限设定值时AL1收回报警信号，当丈量值低于上限设定值时AL2收回报警信号。经过变频器、压力传感器与PID自整定控制仪的无机联合，组成供气闭环主动控制体系，主动调治空压机的输入压力。使每台空压机的使用率均等，增长体系、管道压力的波动性和牢靠性，利便技能员控制和维护设置装备摆设。

 

　　该恒压供气控制体系增长工频与变频切换功效，并保存原有的控制和掩护体系，别的，接纳该方案后，空压机电机从运动到旋转

 

　　事情可由变频器来启动，完成了软启动，制止了启动打击电流和启动给空压机带来的机器打击。

 

五、改革方案原理：

 

　　由变频器（据客户要求可做成工变频转换），压力变送器(远传压力表)、电机、螺旋转子构成压力闭环控制体系主动调治电机转速，使储气罐内氛围压力波动在设定范畴内，举行恒压控制。反应压力与设定压力举行比力运算，及时控制变频器的输入，从而调治转速，使储气罐内氛围压力波动在设定压力上。

 

　　确保消费的正常。在原来的压力检测上，凯发将再增长一个压力检测，检测到的信号将经过PID转换器换算，转换成波动的高精度信号提供变频器利用，变频器将经过该信号公道调治主电机转速，进步整个体系的功能，同时到达精良的节电目标。

 

　　凯发AD300系列变频器自带过压和欠压掩护，过流掩护，温渡过高掩护等掩护体系；自带散热排风体系；确保呆板的波动。压力传感在变频器启动后，时候将数据传输到变频器，反应实践的压力数值，用于电机的速率控制。当压差比力大，变频器将进步电机转速，确保压力满意输入要求；当压差增加，变频器将低落电机转速，到达节能的目标。当压力到达目的要求，空压机进入空车形态，变频器依据空压机微电脑的信号，进入停机形态，储气罐内氛围压力波动在设定压力上。

 

六、空压机变频改革后的效益：

 

 1）浪费动力

　　变频器控制紧缩机与传统控制的紧缩机比力，动力浪费是最有实践意义的，依据氛围量需求来供应的紧缩机工况是经济的运转形态。

 

2）运转本钱低落

　　传统紧缩机的运转本钱由三项构成：初始推销本钱、维护本钱和动力本钱。此中动力本钱约莫占紧缩机运转本钱的77%。经过动力本钱低落44.3%，再加上变频起动后对设置装备摆设的打击增加，维护和维修量也追随低落，以是运转本钱将大大低落。

 

3）进步压力控制精度

　　变频控制体系具有准确的压力控制才能。使紧缩机的氛围压力输入与用户氛围体系所需的宇量相婚配。变频控制紧缩机的输入宇量随着电机转速的改动而改动。由于变频控制电机速率的精度进步，以是它可以使管网的体系压力变革坚持在3pisg变革范畴，也便是0.2bar范畴内，无效地进步了工况的质量。

 

4）延伸紧缩机的利用寿命

 

　　变频器从0Hz起动紧缩机，它的起动减速工夫可以调解，从而增加起动时对紧缩机的电器部件和机器部件所形成的打击，加强体系的牢靠性，使紧缩机的利用寿命延伸。别的，变频控制可以增加机组起动时流动摇，这一动摇电流会影响电网和别的设置装备摆设的用电，变频器可以无效的将起动电流的峰值增加到最低水平。将上限频率调至40Hz，然后用红外线测温仪对空压机电机的温升及管路的油温举行了永劫间、严厉的监测，电机温升约2-4℃之间，属正常温升范畴，油温根本无变革，排气温度降落5℃。以是40Hz上限频率运转对空压机机组的事情很宁静。

 

5）低落了空压机的乐音

　　依据紧缩机的工况要求，变频调速改革后，电机运转速率分明减慢，因而无效地降了空压机运转时的乐音。现场测定标明，乐音与原体系比力降落约3至7分贝。

 

七、现场状况及参数设置

 

　　某电子有限公司是一家专业从事精细塑料布局件配套产品加工办事的公司，次要为客户提供：产品布局设计，模具设计。公司消费用气十分量十分大，在车间楼顶安置了两台阿特拉斯110KW的空压机，由于只开一台空压机时，宇量满意不了消费需求，而开两台时，宇量又太大，形成电机永劫间空转糜费电能，且易对电机形成不用要的磨损，减短电机利用寿命。以是用户选择凯发凯发AD300的电流矢质变频器举行节能改革。

 

空压机详细参数：

 

　　消费必要的宇量是0.76MPa，现场装有一只远传压力传感器，它可以将气罐压力以4-20mA电流信号反应给变频器，让整个体系能用变频器PID 完成闭环控制。当压力抵达设定压力下限时，空压机开端卸载，同时变频器让空压机以上限频率运转；

 

　　当压力低于设定频率肯定值时，空压机开端加载，同时变频器让空压机减速到下限频率运转。如许既能疾速高效满意消费需求，又能最大限制的浪费电能，也可以延伸空压机的利用寿命，一举多得。

 

响应参数设置如下：

参数  设定值  表明

F0.02 = 1（ 端子控制）

F0.03 = 7（ PID 控制设定）

F0.13 = 25（下线频率）

F0.19 = 据现场状况详细设定（减速工夫）

F0.20 =  据现场状况详细设定（加速工夫）

F1.08 = 1（自在停车）

F2.12 = 1（克制反转）

F6.01 = 1 （正转运转）

F8.00 = 0 （PID数字给定）

F8.01 =1 （AI2端子）

F8.02 =据现场状况详细设定 （模仿PID数字给定）

 

八、方案好处：

1、线路成熟，波动性高，功效满意用户利用要求；

2、可选择工频/变频两用，机动利便转换，变频产生妨碍时，仍旧可以包管呆板正常事情，确保企业的消费；

3、接纳两路压力检测，PID控制器迷信换算压力数据，使空压机体系气压更安稳，压力精度高；

4、凯发接纳的变频器，性价比高，质量牢靠，质量保18个月；

5、本钱低，为宽大企业用户节流本钱开支。

 

凯发变频器在空压机上的使用

 

一、氛围紧缩机体系概述：

 

　　氛围紧缩机在出厂时配套的排气压力调治安装，少数为封闭进气管式压力调治器，其事情原理是当储气罐（风包）内氛围压力凌驾设定的压力时，紧缩机进气管上碟阀主动封闭，紧缩机进入空转卸荷形态，当储气罐内的氛围压力低于设定压力时，紧缩机进气管碟阀主动开启，紧缩机又进入到满载事情形态。氛围紧缩机的排宇量和压力，在运转中也不是稳定的，常因工况变革招致用宇量变革，以是氛围紧缩机事情时总是在反复满载－卸荷事情方法。满载时的事情电流靠近电念头的额外电流，卸荷时的空转电流约为30-50％电念头额外电流，这局部电流不是做有效功，而是机器在额外转速下的空转消耗。这种机器式调治安装固然也能起到压力调治作用，但压力调治精度低，压力动摇大。紧缩机总是在额外转速下事情，机器磨损大，电耗高。 

 

　　依据氛围紧缩实际，紧缩机的轴功率、排宇量和轴转速切合下列公式：

N=MrY*n/9553（KW）  

Vd1＝K＊Vh1＊n2（m3/min）

 

式中：N－紧缩机的轴功率（kw）

Mr－紧缩机输出的均匀轴转矩 （N.m）

n －紧缩机的轴转速 （r/min） 

Vd1 ————在n2 转速下的排宇量 （（m3/min）

K ——————与汽缸容积、压力、温度和走漏有关的系数

Vh1 ————一级缸容积（m3 ）

n2——————调治后的紧缩机转速（r/min） 

 

　　依据上述实际剖析，在氛围紧缩机的汽缸容积不克不及改动的条件下，只要调治紧缩机的转速才干改动排宇量；氛围紧缩机是恒转矩负载，紧缩机轴功率与转速呈反比变革。在紧缩机总排宇量大于总用宇量时，经过低落紧缩机转速调治供风压力，是到达紧缩机经济运转的无效办法。在可以选用的紧缩机变极电念头、改动皮带轮传动比、串极调速等调速办法中，变频调速与其他调速办法相比，具有无极调速、容易完成主动控制，不必改动设置装备摆设布局和安置量小的特点。  

 

　　变频调速的好处是压力给定利便，依据用宇量的变革随时调解设定值，可以完成压力闭环运转，完成紧缩机的恒压供给。

 

二、氛围紧缩机选用变频器时的有关要求：

 

　　氛围紧缩机属于恒转矩负载，选用公用型变频器，紧缩机选用变频器托动的次要目标是按必要的用风量，公道调治供气压力的设定值，完成稳压节能运转。按配套电念头额外功率选用相反容量的恒转矩变频器。变频器要有内置PID调治功效和4-20mA,或0-10V模仿信号接口；利用所在的电压变化率要在变频器容许输出电压范畴内。 

 

三、运转及结果：  

 

　　压力传感器安置在贮气罐上，反应输入的压力信号转换成变频器可以辨认的模仿电压信号或电流信号（ 0-10V,4-20mA ），假如是一台式运转可以间接利用变频器的内置PID功效，假如是多台式运转，必要增长一个外置的控制器以到达利用目标。在设计施工中，最好保存工频备用安装，一旦变频器呈现妨碍，可以利用工频体系，包管消费的持续。    

 

　　事情压力坚持恒定，由变频器控制紧缩机的主动运转。设置装备摆设改革后可以完成供风压力闭环控制，增加了紧缩机的启停次数，加重了操纵职员的休息强度；低落了耗电量和机器磨损，延伸了机器的利用寿命，进步了经济效益。

 

四、空压机效益：

 

1、浪费动力

　　变频器控制紧缩机与传统控制的紧缩机比力，动力浪费是最有实践意义的，依据用宇量需求来供应的紧缩机工况是经济的运转形态。 

 

2、进步压力控制精度

　　变频控制体系具有准确的压力控制才能。使紧缩机的氛围压力输入与用户氛围体系所需的宇量相婚配。变频控制紧缩机的输入宇量随着电机转速的改动而改动，无效地进步了工况的质量。

 

 3、延伸紧缩机的利用寿命

　　变频器从低频起动紧缩机，它的起动减速工夫可以调解，从而增加起动时对紧缩机的电器部件和机器部件所形成的打击，加强体系的牢靠性，使紧缩机的利用寿命延伸。别的，变频控制可以增加机组起动时电流动摇，这一动摇电流会影响电网和别的设置装备摆设的用电，变频器可以无效的将起动电流的峰值增加到最低水平。