時間:2015-10-13 15:57:19來源:江蘇吉泰科電氣股份有限公司
目前常見的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式,不論哪一種工作方式,壓縮機(jī)單位時間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的,壓縮機(jī)都采用上下限控制或啟停式控制,也就是說,當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值的上限時,空壓機(jī)通過本身的壓力或油壓開關(guān)閉進(jìn)氣閥,這種工作方式頻繁出現(xiàn)加載卸載,而且對電網(wǎng)、螺桿空壓機(jī)本身都有極大的破壞性??諌簷C(jī)卸荷運(yùn)行時,不產(chǎn)生壓縮空氣,電動機(jī)處于空載狀態(tài),其用電量為滿負(fù)載的60%左右,這部分電能被白白的浪費(fèi)。并且系統(tǒng)在設(shè)計時是針對全廠滿負(fù)荷用氣量來設(shè)計的,并考慮了富余,而現(xiàn)在的工況是用氣量經(jīng)常變化,且經(jīng)常在半載下運(yùn)行,在整個系統(tǒng)運(yùn)行時存在著嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象,節(jié)約能源,有必要對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。
一、采用變頻調(diào)速系統(tǒng)必要性
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,變頻器在調(diào)速領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。它具有性能穩(wěn)定,操作方便,節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品,越來越受到國內(nèi)外工程技術(shù)人員和管理人員的關(guān)注和重視。因此,對空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造具有很高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會效益。
1、 從節(jié)能的角度看:
由于壓縮機(jī)不能排除在滿負(fù)載狀態(tài)下長時間運(yùn)行的可能性,所以,只能按最大需求來決定電動機(jī)的容量,故設(shè)計容量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中,輕載運(yùn)行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調(diào)速,可大大提高運(yùn)行時的工作效率。有些調(diào)節(jié)方式(如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片的角度等),即使在需求量較小的情況下,也不能減小電動機(jī)的運(yùn)行功率。采用了變頻調(diào)速后,當(dāng)需求量較小的情況下,可降低電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,減小電動機(jī)的運(yùn)行功率,從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
2、 從運(yùn)行質(zhì)量的角度看:
單電動機(jī)拖動系統(tǒng)大多不能根據(jù)負(fù)載的輕重連續(xù)地調(diào)節(jié)。而采用了變頻調(diào)速后,則可以十分方便地進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié),能保持壓力、流量等參數(shù)的穩(wěn)定,從而大大提高壓縮機(jī)的工作性能。
3、 從減少運(yùn)行成本方面看
傳統(tǒng)壓縮機(jī)的運(yùn)行成本由三項組成:初始采購成本、維護(hù)成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機(jī)運(yùn)行成本的77%。通過能源成本降低20%-40%,再加上變頻起動后對設(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、 從提高壓力控制精度方面看
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。不再頻繁的加載和卸載,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)壓力變化保持恒定,有效地提高了工況的質(zhì)量。
5、 從延長壓縮機(jī)的使用壽命方面看
變頻器從2HZ起動壓縮機(jī),它的起動加速時間可以調(diào)整,從而減少起動時對壓縮機(jī)的電器部件和機(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。此外,變頻控制能夠減少機(jī)組起動時電流波動,這一波動電流會影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電,變頻器能夠有效的將起動電流的峰值減少到最低程度。
6、 從降低噪音,改善工作環(huán)境來看
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,有效地降了空壓機(jī)運(yùn)行時的噪音,提高了操作工人的工作環(huán)境。
二、GK600矢量型變頻器的在空壓機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢
吉泰科GK600矢量型變頻器適用于無需安裝編碼器的中高端傳動應(yīng)用場合應(yīng)用。針對空壓機(jī)傳動系統(tǒng)的特點(diǎn),GK600變頻器都能輕松應(yīng)對:
采用真正電流矢量控制變頻器;其特點(diǎn)是低頻啟動力矩大,運(yùn)行電流小,無PG矢量1在0.5Hz可輸出180%的起動轉(zhuǎn)矩;無PG矢量2在0.25Hz可輸出180%的起動轉(zhuǎn)矩,適用空壓機(jī)飛輪力矩大,較大啟動轉(zhuǎn)矩的需要;
GK600特有的無PG矢量控制1和無PG矢量控制2兩種開環(huán)的矢量控制方式,無PG矢量控制方式,可以在電機(jī)做靜態(tài)辨識后,達(dá)到比較好的運(yùn)行效果,方便客戶在無法脫開電機(jī)負(fù)載時進(jìn)行電機(jī)參數(shù)的辨識并達(dá)到很好的運(yùn)行性能;
當(dāng)用氣量小時,可以休眠,完全停機(jī);沒有長時間下限頻率運(yùn)行的過程;既達(dá)到最大限度的節(jié)能,電機(jī)也根本沒有發(fā)熱。很好解決目前廠家頭痛的問題;
休眠后,氣壓低于喚醒值,可以直接帶載啟動不跳閘.這是利用了矢量變頻器低頻啟動特性好的優(yōu)勢。
效率高。通過實(shí)測在同樣是50Hz、額定負(fù)荷的工作條件下,4極的異步電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速比較:工頻直接驅(qū)動時,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分;采用普通V/F變頻器控制時,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1420轉(zhuǎn)/分,或更低;采用GK600矢量控制時,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。空壓機(jī)機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì),電機(jī)的軸功率PL與轉(zhuǎn)速n 成正比。所以,采用GK600變頻器工作在矢量模式下,比普通V/F變頻器,效率高出3%。
速度特性:速度控制精度為±0.2%,速度波動±0.3%,適應(yīng)空壓機(jī)大多處于長時間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài),但負(fù)載大小常有變動,為連續(xù)變動負(fù)載。
免跳閘運(yùn)行:除對電流、電壓、溫度的抑制外,還具有對轉(zhuǎn)矩沖擊的抑制,適應(yīng)空壓機(jī)在自動卸載或裝載時,負(fù)載突變。
寬電壓范圍設(shè)計:電源電壓范圍可以為:323VAC---528VAC,應(yīng)對于不同地區(qū)的電壓不平衡問題。
上圖是以工頻/變頻切換的方式為例設(shè)計,也支持直接變頻控制方式,以下為具體變頻調(diào)試次序:
1、 通電后的邏輯調(diào)試:如:主要檢測相序是否正確,壓力傳感器和主變頻器通訊是否正常。
2、電機(jī)參數(shù)辨識:脫開電機(jī)的負(fù)載(采用矢量控制時最好進(jìn)行電機(jī)的空載參數(shù)辨識),能達(dá)到較高的控制精度,特別是對于大功率的機(jī)器,一定要求電機(jī)參數(shù)辨識;
3、設(shè)置變頻器參數(shù):
頻率給定方式設(shè)置為PID,設(shè)置PID參數(shù)
運(yùn)行控制采用端子控制(支持總線控制)
設(shè)置加減速時間
設(shè)置下限頻率
設(shè)置故障輸出功能等
4、 試運(yùn)行,確定電機(jī)運(yùn)行方向:
5、 觀察運(yùn)行的穩(wěn)定性,特別是電流情況,壓力情況,壓力穩(wěn)定性等。
四、節(jié)能效果
以一臺200KW的螺桿機(jī)組為例,平均產(chǎn)氣只占額定排氣量的70%,一年運(yùn)行7200小時(按300天算),電費(fèi)0.7元/度,與變頻機(jī)組相比,普通機(jī)組將產(chǎn)生兩個損耗:
A、空載損耗 B、壓差損耗
其中:A、空載損耗 = 30%卸載時間×卸載時所產(chǎn)生的空載電流損耗(45%×200KW/小時×0.7)×7200小時/年×0.7元/度=95256元/年
B、壓差損耗 = 70%加載時間×高出2bar壓差所帶來的損耗(14%×200KW/小時)× 7200小時/年×0.7元/度=98784元/年。
綜上所述,變頻機(jī)組交普通機(jī)組節(jié)能95256+98784=194040元/年,基本與實(shí)測結(jié)果吻合。
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