變頻器在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用

1、變頻器在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)概述：空氣壓縮機(jī)在出廠時(shí)配套的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，多數(shù)為關(guān)閉進(jìn)氣管式壓力調(diào) 節(jié)器，其工作原理是當(dāng)儲(chǔ)氣罐(風(fēng)包)內(nèi)空氣壓力超過設(shè)定的壓力時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn) 氣管上碟閥自動(dòng)關(guān)閉，壓縮機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)卸荷狀態(tài)，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣壓力低于設(shè) 定壓力時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)氣管碟閥自動(dòng)開啟，壓縮機(jī)又進(jìn)入到滿載工作狀態(tài)?？諝鈮?縮機(jī)的排氣量和壓力，在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不是不變的，常因工況變化導(dǎo)致用氣量變化， 所以空氣壓縮機(jī)工作時(shí)總是在重復(fù)滿載卸荷工作方式。滿載時(shí)的工作電流接近 電動(dòng)機(jī)的額定電流，卸荷時(shí)的空轉(zhuǎn)電流約為 30-50電動(dòng)機(jī)額定電流，這部分電流 不是做有用功，而是機(jī)械在額定轉(zhuǎn)速下的空轉(zhuǎn)損耗。這

2、種機(jī)械式調(diào)節(jié)裝置雖然也 能起到壓力調(diào)節(jié)作用，但是壓力調(diào)節(jié)精度低，壓力波動(dòng)大。壓縮機(jī)總是在額定轉(zhuǎn) 速下工作，機(jī)械磨損大，電耗高。根據(jù)空氣壓縮理論，壓縮機(jī)的軸功率、排氣量和軸轉(zhuǎn)速符合下列公式：N=Mr 衣 n/9553 (KW)Vd1 = K 衣 Vh1 衣 n2 (m3/min)式中：N 壓縮機(jī)的軸功率(kw)Mr 壓縮機(jī)輸入的平均軸轉(zhuǎn)矩(N.m)n 壓縮機(jī)的軸轉(zhuǎn)速 (r/min)Vd1 在 n2 轉(zhuǎn)速下的排氣量(m3/min)K 與汽缸容積、壓力、溫度和泄漏有關(guān)的系數(shù)Vh1 一級(jí)缸容積( m3 )n2調(diào)節(jié)后的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)根據(jù)上述理論分析，在空氣壓縮機(jī)的汽缸容積不能改變的條件下，只有

3、調(diào)節(jié) 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速才能改變排氣量；空氣壓縮機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，壓縮機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)速 呈正比變化。在壓縮機(jī)總排氣量大于總用氣量時(shí)，通過降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供風(fēng) 壓力，是達(dá)到壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效方法。在可以選用的壓縮機(jī)變極電動(dòng)機(jī)、改 變皮帶輪傳動(dòng)比、串極調(diào)速等調(diào)速方法中，變頻調(diào)速與其他調(diào)速方法相比，具有 無極調(diào)速、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不用改變?cè)O(shè)備結(jié)構(gòu)和安裝量小的特點(diǎn)。變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是壓力給定方便，根據(jù)用氣量的變化隨時(shí)調(diào)整設(shè)定值，能夠?qū)?現(xiàn)壓力閉環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的恒壓供應(yīng)。二、空氣壓縮機(jī)選用變頻器時(shí)的有關(guān)要求： 空氣壓縮機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)選用通用型變頻器，壓縮機(jī)選用變頻器托動(dòng)的 主要目的是按需要的用風(fēng)量，

4、合理調(diào)節(jié)供氣壓力的設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓節(jié)能運(yùn)行。 按配套電動(dòng)機(jī)額定功率選用相同容量的恒轉(zhuǎn)矩變頻器。變頻器要有內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié) 功能和4-20Ma,或0-10V模擬信號(hào)接口；使用地點(diǎn)的電壓變動(dòng)率要在變頻器允許輸 入電壓范圍內(nèi)。QZKM2KM1控制電源開關(guān)電源指示燈三段開關(guān)KM2_ KM1L1EA ECl2變頻運(yùn)行指示燈KM1KM2L3工頻運(yùn) 行指示燈L4 指 M10三、改造后的運(yùn)行及效果：壓力傳感器安裝在總排風(fēng)管上，反饋輸出的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻器可以識(shí)別的 模擬電壓信號(hào)或電流信號(hào)(0-5V, 0-10V,4-20mA)，如果是一臺(tái)式運(yùn)行可以直接使 用變頻器的內(nèi)置PID功能，如果是多臺(tái)式運(yùn)行，需要增

5、加一個(gè)外置的控制器以達(dá) 到使用目的。在設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)保證保留工頻備用裝置，一旦變頻器出現(xiàn)故障， 可以使用工頻系統(tǒng)，保證生產(chǎn)的繼續(xù)。壓縮機(jī)變頻改造后運(yùn)行平穩(wěn)，工作壓力保持恒定，由變頻器控制壓縮機(jī)的自動(dòng) 運(yùn)行。設(shè)備改造后可以實(shí)現(xiàn)供風(fēng)壓力閉環(huán)控制，減少了壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，減輕 了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；降低了耗電量和機(jī)械磨損，延長(zhǎng)了機(jī)械的使用壽命，提 高了經(jīng)濟(jì)效益。四、空壓機(jī)變頻改造后的效益 4.1 節(jié)約能源變頻器控制壓縮機(jī)與傳統(tǒng)控制的壓縮機(jī)比較，能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的，根據(jù)空氣量需求 來供給的壓縮機(jī)工況是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況。4.2運(yùn)行成本降低傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項(xiàng)組成：初始采購(gòu)成本、維護(hù)成本和能源成

6、本。其中能源成本大約占?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行成本的 77%。通過能源成本降低 44.3% ，再加上變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊 減少，維護(hù)和維修量也跟隨降低，所以運(yùn)行成本將大大降低。4.3 提高壓力控制精度變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力。使壓縮機(jī)的空氣壓力輸出與用戶空氣系統(tǒng)所需的氣 量相匹配。變頻控制壓縮機(jī)的輸出氣量隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。由于變頻控制電機(jī)速度 的精度提高，所以它可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在 3pisg 變化范圍，也就是 0.2bar 范 圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。4.4 延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命變頻器從 0HZ 起動(dòng)壓縮機(jī)，它的起動(dòng)加速時(shí)間可以調(diào)整，從而減少起動(dòng)時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的電器部 件和

7、機(jī)械部件所造成的沖擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。此外，變頻控 制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng)，這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電，變頻器能夠 有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。4.5 低了空壓機(jī)的噪音 根據(jù)壓縮機(jī)的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機(jī) 運(yùn)行時(shí)的噪音。、結(jié)束語 綜上所述，由于空壓機(jī)可以在保證生產(chǎn)所需要的最低壓力下運(yùn)行，電機(jī)輸入功率大大下降， 輔以壓力閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)的供氣壓力與轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)匹配，減少了電機(jī)的實(shí)際輸入功率， 達(dá)到節(jié)能目的。即電機(jī)的轉(zhuǎn)速由供氣壓力來控制，壓縮機(jī)需要多大的功率，電機(jī)就輸出多大 的功率，而不必做無用功，從而取得良好的節(jié)能效果，節(jié)能的第二方面是空壓機(jī)停止了空轉(zhuǎn)， 電機(jī)不存在輕載運(yùn)行，這部分能量很可觀。相應(yīng)帶來的其它好處是：供氣壓力穩(wěn)定，通過壓 力調(diào)節(jié)器，可使空壓機(jī)保持在設(shè)定的壓力值下工作，壓力穩(wěn)定可靠性高，而且壓力可以無級(jí)