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變頻器對空壓機的改造工程
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前言 
一、空壓機工作原理簡述: 
  工作原理是由一對相互平行齒合的陰陽轉子(或稱螺桿)在氣缸內轉動,使轉子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化,空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側,實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程?諌簷C的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端,陰轉子的槽也陽轉子齒被主電機驅動而旋轉。 
  原空壓機的主電機運行方式為星-角或自藕減壓起動重于后全壓運行。具體操作程序為:按下啟動按鈕,控制系統(tǒng)接通啟動器線圈并打開斷油閥,空壓機在卸載模式下啟動,這時進氣閥處于關閉位置,而放氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓2秒后空壓機開始加載運行,系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關上限值,即起跳壓力,控制器使進氣閥關閉,油氣分離器放氣,壓縮機空載運行,直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關下限值后,即回跳壓力下,控制器使進氣閥打開,油氣分離器放氣閥關閉,壓縮機打開,油氣分離器放氣閥關閉,壓縮機滿載運行。 
二、原系統(tǒng)工況存在的問題 
  1、 主電機雖然星-角減壓起動,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 
  電設備的運行安全。 
  2、 主電機時?蛰d運行,屬非經(jīng)濟運行,電能浪費嚴重。 
  3、 主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大。 
  4、 主電機工頻起動設備的沖擊大,電機軸承的磨損大,所以設備維護工作時對機械量大。 


變頻改造方案: 
一、 節(jié)能原理及效果 
    我們知道,用調整電機轉速的方法同樣可以調整供氣量。由于空壓機基本上屬于恒轉矩負載,用變頻調速的方法調整供氣量能使電機的輸出功率基本與轉速(供氣量)成正比關系,達到很好的節(jié)電效果。兩種調節(jié)方法用電情況如圖1所示。  
我們采用具有矢量控制功能的AMB變頻器,可使電機在低速時也能提供滿足負載需要的轉矩。同時,AMB變頻器的自動節(jié)能模式,可使電機在滿足負載轉矩要求下以最小電流運行,達到更好的節(jié)電效果。  
    采用恒壓供氣變頻控制系統(tǒng)所帶來的效果如下: 
 

(1)、出氣口釋放閥全部關閉,取消用出氣口釋放閥調節(jié)供氣量方式,以避免由此導致的電能浪費。代之以變頻器調整電機的轉速來調整氣體流量,使電機輸出的功率與流量需求基本上成正比關系(如圖1所示),始終使電機高效率工作,以達到明顯的節(jié)電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時,節(jié)電率可達40%以上; 
(2)、利用變頻器的節(jié)能模式,可使電機在輕載時以最高效率運行,減少不必要的電能損耗; 
(3)、根據(jù)嚴格的EMS標準,高效的PWM變頻器使用高速低耗的IGBT,降低諧波失真和電機的電能損失。 
(4)、可使電機起動、加載時的電流平緩上升,沒有任何沖擊;可使電機實現(xiàn)軟停,避免反生電流造成的危害,有利于延長設備的使用壽命;避免因電流峰值帶來的電力公司的罰款; 
(5)、采用變頻控制系統(tǒng)后,可以實時監(jiān)測供氣管路中氣體的壓力,使供氣管路中的氣體的壓力保持恒定,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量; 
(6)、由于電機在高效率狀態(tài)下運行,功率因數(shù)較高,降低了無功損耗,節(jié)約了大量電能(如圖2所示)。 
(7)、保存原釋放閥系統(tǒng),在必要時可參加調節(jié),增強系統(tǒng)的可靠性。 
總之,采用恒壓供氣智能控制系統(tǒng)后,不但可節(jié)約30~40%的電力費用,延長壓縮機的使用壽命,并可實現(xiàn)"恒壓供氣"的目的,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。 
  
三、變頻改造方案設計原則 
如圖所示:




根據(jù)原工況存在的問題并結合生產(chǎn)工藝要求,空壓機變頻改造后系統(tǒng)應滿足以下要求:
  1、 電機變頻運行狀態(tài)保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定,壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa。
  2、 系統(tǒng)應具有變頻和工頻兩套控制回路。
  3、 系統(tǒng)具有開環(huán)和閉環(huán)兩套控制回路。
  4、 一臺變頻器能控制兩臺空壓機組,可用轉換開關切換。
  5、 根據(jù)空壓機的工況要求,系統(tǒng)應保障電動機具有恒轉矩運行特性一。
  6、 為了防止非正弦波干擾空壓機控制器,變頻器輸入端應有抑制電磁干擾的有效措施。
  7、 在用電氣量小的情況下,變頻器處在低頻運行時,應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍。
  8、 考慮到系統(tǒng)以后擴展問題,變頻器應滿足將來工況擴展的要求。
四、變頻器的選型
  根據(jù)上述原則,經(jīng)過多方調研、比較,最后我們選擇安邦信公司生產(chǎn)的G9系列通用型變頻器,使該系統(tǒng)能夠滿足上述工況要求。
  1、G9變頻器的頻率精度:數(shù)字設定為±0.01%;模擬設定為±0.2%。可使壓力波動范圍滿足設計要求。
  2、系統(tǒng)設計了變頻和工頻兩套主回路。
  3、系統(tǒng)設計了閉環(huán)與開環(huán)兩套控制回路。
  4、使用轉換開關可使變頻器任意控制兩臺空壓機組中的一臺。
  5、 G9型變頻器適用恒轉矩特性負載,該變頻器還具有轉矩補償和提升的功能。
  6、 在該變頻器上端加裝輸入電抗器,有效的抑制了變頻器對電網(wǎng)的干擾。
  7、 在該變頻器下端加裝輸出電抗器,保障了低頻運行時電機溫度噪音不超過允許范圍。


五、改造方案原理
  由變頻器,壓力變送器、電機、螺旋轉子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)自動調節(jié)電機
  轉速,使儲氣罐內空氣壓力穩(wěn)定在設定范圍內,進行恒壓控制。
  反饋壓力與設定壓力進行比較運算,實時控制變頻器的輸出步,從而調節(jié)電機轉速,使
  儲氣罐內空氣壓力穩(wěn)定在設定壓力上。


六、空壓機變頻改造后的效益
  1、節(jié)約能源
  變頻器控制壓縮機與傳統(tǒng)控制的壓縮機比較,能源節(jié)約是最有實際意義的,根據(jù)空氣量需求來供給的壓縮機工況是經(jīng)濟的運行狀。
  2、運行成本降低
  傳統(tǒng)壓縮機的運行成本由三項組成:初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的77%。通過能源成本降低44.3%,再加上變頻起動后對設備的沖擊減少,維護和維修量也跟隨降低,所以運行成本將大大降低。
  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。變頻控制壓縮機的輸出氣量隨著電機轉速的改變而改變。由于變頻控制電機速度的精度提高,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,有效地提高了工況的質量。
  4、延長壓縮機的使用壽命
  變頻器從0HZ起動壓縮機,它的起動加速時間可以調整,從而減少起動時對壓縮機的電
  器部件和機械部件所造成的沖擊,增強系統(tǒng)的可靠性,使壓縮機的使用壽命延長。此外,變頻控制能夠減少機組起動時電流波動,這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設備的用電,變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。
  5、低了空壓機的噪音
  根據(jù)壓縮機的工況要求,變頻調速改造后,電機運轉速度明顯減慢,因此有效地降了空
  壓機運行時的噪音。現(xiàn)場測定表明,噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝。
  
  
投資分析
1、項目費用
空壓機節(jié)電改造費用為:XXXXXX元
2、投資回報分析
制瓶車間單臺空壓機改造前每月用電約為:
160KW×24小時/天×30天/月×0.8=XXXXKWH
空壓機機節(jié)電率可達:20-30%之間波動,月均值在:25%;電費價格為0.52元XXX/KWH 則:
空壓機每月節(jié)電電費:XXXXWH×25%×XX元/KWH=XXX元
投資回報期=投資總額/每月節(jié)約金額=XXXX≈21個月
節(jié)電改造投資在XXXX個月內收回全部收回。


結束語
    隨著變頻器應用普及時代的來臨,將變頻器的應用擴展到傳統(tǒng)空壓機改造的領域,不僅擴大了變頻器的應用市場,而且為空壓機的制造業(yè)也提出了新的課題。預計在不遠的將來,由于變頻調速技術的介入,空壓機將真正地進入經(jīng)濟運行時代。
 

狀 態(tài): 離線

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產(chǎn)品目錄
供應信息

公司名稱: 德力西(杭州)變頻器有限公司
聯(lián) 系 人: 銷售部
電  話: 0571-85243781
傳  真: 0571-85243783
地  址: 中國杭州留下鎮(zhèn)小和山18號
郵  編: 310023
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