一.分析空压机工作原理
启动空压机后,控制系统接通启动器线圈并打开断油阀,空压机在卸载模式下启动,这时进气阀处于关闭位置,而放气阀则打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行,系统压力开始上升。
如果系统压力上升到压力开关上限值,即起跳压力时,控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行(或断电)。当系统压力下降至压力开关下限值,即回跳压力时,控制器使进气阀打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机满载运行。
二.原空压机系统工况的存在问题
a) 主电机虽然以星-角降压起动,但起动时的电流仍然很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
b)电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费
c) 主电机时常空载运行,属非经济运行,电能浪费最为严重。
d) 主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
e) 主电机工频起动设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以对设备的维护量大。
三.能耗分析
交流异步电动机的转速公式为:
n=60f(1-s)/p
其中 n—电机转速 f—运行电频率;
p—电机极对数 s—转差率;
加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin~Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值,即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下,Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:
Pmax=(1+δ)Pmin
δ是一个百分数,其数值大致在15%~30%之间。
(a) 加载时的电能消耗
在压力达到最小值后,原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放
更多的热量,从而导致电能损失。另一方面,高于压力最大值的气体在进入气动元件前,其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。
(b)空载运行,属非经济运行,电能浪费最为严重。
(c) 卸载时电能的消耗
当压力达到压力最大值时,空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态,同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算,空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%~25%(这还是在卸载时间所占比例不大的情况下)。换言之,该空压机20%的时间处于空载状态,在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下,空压机电机存在很很大的节能空间。
(d)其它不足之处
(1)靠机械方式调节进气阀,使供气量无法连续调节,当用气量不断变化时,供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀,会加速进气阀的磨损,增加维修量和维修成本。
(2) 频繁采用打开和关闭放气阀,放气阀的耐用性得不到保障。
四. 恒压供气控制方案的设计
针对原有供气控制方式存在的诸多问题,可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时,我们可以把管网压力作为控制对象,压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能调节器,与压力设定值P0作比较,并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算,产生控制信号送变频调速器VVVF,通过变频器控制电机的工作频率与转速,从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时,该方案可增加工频与变频切换功能,并保留原有的控制和保护系统,另外,采用该方案后,空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动,实现了软启动,避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
五. 变频节能改造技术指标
1. 电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定,压力波动范围不能超过±0.05Mpa。
2. 系统应具有变频和工频两套控制回路。
3. 系统具有开环和闭环两套控制回路。
4. 考虑到系统以后扩展问题,变频器满足将来工控扩展的要求。
5. 系统设计了变频和工频两套主回路。
6. 在该变频器上端加装输入电抗器,有效的抑制了变频器对电网的干扰。
7. 该变频器下端加装输出电抗器,保障了低频运行时电机温度噪音不超过允许范围。
8. 节能效果达到25%
六. 节能改造方案
1.由变频器,压力变送器、电机、转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速,使储气罐内空气压力稳定在设定范围内,进行恒压控制。
2.反馈压力与设定压力进行比较运算,实时控制变频器的输出步,从而调节电机转速,到达节能的目的。
七. 空压机变频改造后的优点
1. 节约能源
变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较,能源节约是最有实际意义的,根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状。节省电费约25%以上,约半年即可回收投入的资金。
2. 运行成本降低
传统压缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%,再加上变频起动后对设备的冲击减少,维护和维修量也跟随降低,所以运行成本将大大降低。
3. 提高压力控制精度
变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高,所以它可以使管网的系统压力变化保持在5pisg变化范围也就是0.5bar范围内,有效地提高了工况的质量。
4. 延长压缩机的使用寿命
变频器从0HZ起动压缩机,它的起动加速时间可以调整,从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击,增强系统的可靠性,使压缩机的使用寿命延长。此外,变频控制能够减少机组起动时电流波动,这一波动电流会影响电网和其它设备的用电,变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
5. 低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求,变频调速改造后,电机运转速度明显减慢,因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明,噪音与原系统比较下降约3至7分贝。
八. 售后服务
1. 服务期限
提供一年免费保养、维修服务;
一年免费保养期满后,我公司定期对该设备进行维护、保养;若需要进行维修或更换零部件,可根据维护、保养实际发生金额作有偿服务。
2. 服务响应
系统故障时,接到通知后4小时响应,派人到现场维护。
3. 技术支持
我公司在系统调试交接时,将提供完整的完工图纸,软、硬件文档,操作、维护手册,设备清
单等,并帮助建立系统的运行、管理和维护文档,以便在发生故障时能及时提供资料,迅速找到并排除
故障,将损失减至最小。
九.硬件配置
PLC |
K7MDR14UE |
模数模块 |
K7FADHA |
变频器 |
HLPA4543B |
压力传感器 |
YSG-3(051088828500) |