無感矢量變頻器在空壓機節(jié)能改造上的應(yīng)用

無感矢量變頻器在空壓機節(jié)能改造上的應(yīng)用1.空氣壓縮機的概況1.1空氣壓縮機的工作原理我們知道，壓縮機在1640年由德國試制成功到目前已有幾百年歷史。壓縮機是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機器，例如：活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮?？諝鈮嚎s機在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的許多部門中應(yīng)用極廣，特別是在石油、化工、動力等工業(yè)領(lǐng)域中已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設(shè)備。提供自動化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會影響產(chǎn)品品質(zhì)。1.2原系統(tǒng)存在的問題由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導(dǎo)致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。空壓機的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降幅度比較小。綜上所述，若能采用變頻調(diào)速技術(shù)，當流量需要量減少時，就可降低電動機的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，便可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。2.變頻改造方案設(shè)計要求根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：1)主電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不超過±0.02Mpa；2)系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護時，不影響生產(chǎn)；3)在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運行時，應(yīng)保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。3.空壓機變頻改造的注意事項1)空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況，建議選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行；2)空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差，會加快磨損。所以工作的下限頻率應(yīng)不低于20Hz；3)為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機運行噪音和溫升，提高電動機的穩(wěn)定性。4.變頻調(diào)速改造方案***某輪胎廠原有132KW空壓機5臺，65KW空壓機1臺，空氣壓力調(diào)節(jié)范圍較大，壓力不穩(wěn)定，且不在用氣高峰時，有一臺空壓機在空轉(zhuǎn)，耗能較大。由于該公司生產(chǎn)主要集中在白天，而晚上用氣量小，到晚上就出現(xiàn)嚴重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象了，空載時間較長，造成巨大的能源浪費。20**年3月公司設(shè)備科，經(jīng)過反復(fù)的技術(shù)研討，決定對該廠的空壓站開展變頻節(jié)能改造。4.1系統(tǒng)參數(shù)1)空壓機型號：L型兩級雙缸復(fù)動水冷空氣壓縮機4L20/82)主電機型號：Y315M26額定功率132Kw，額定電壓380V，額定電流250A960r/min3)變頻器：科姆龍無感矢量變頻器KV2000G13204T額定電流253A4)遠傳壓力表：VTP10AG10B4.2系統(tǒng)工作原理根據(jù)該廠要求，我們采用兩個選擇開關(guān)和兩個交流接觸器，可對兩臺空壓機中的任意一臺開展變頻控制，同時保存原有的Y-△降壓啟動柜，當變頻故障時可切換至工頻運行。變頻調(diào)速系統(tǒng)以輸出壓力作為控制對象。該系統(tǒng)采用科姆龍無速度傳感器矢量變頻器和遠傳壓