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空压机变频恒压供气节能改造 |
引言
空压机在工业生产中有着广泛地应用。它担负着为所有气动元件，包括各种气动阀门，提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响生产工艺。空压机的种类主要有活塞式、螺杆式，但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。
2 电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费
2.1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;
2.2 空压机加、卸载供气控制方式存在的问题
1) 能耗分析
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。
在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分：
(1) 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。
(2) 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，空压机电机存在很大的节能空间。
2) 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。
3 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。
4 系统元器件的选配及系统的安装与调试
4.1
用户：台湾统一集团下属企业深圳市宝安区长营电器厂
系统压力要求：最小压力6.2KG,最大压力7.8KG.
空压机：75KW 4极电机 转速1470r/min
变频器： “日业牌”SY3200-G-075T4系列通用型变频器
压力传感器1 只（10KG）
4.2 系统的安装与调试
(1) 安装
控制柜安装在空压机房内，与原控制柜分离，但与压缩机之间的主配线不要超过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线，双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装置，变频器接地端子一定不能与动力接地混用，以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。
(2) 调试
a) 变频器功能设定（不同的工况及控制方式，功能设定可能不同）
01-00=1设定为1：运行指令由外部端子控制
01-05=20加速时间：设定为20S,具体数值根据工况及生产要求
01-06=20减速时间：设定为20S
01-10=50最大频率：设定为50Hz(等于电机额定频率)
01-24=1 (设为标准电机)
01-25=100-105 电机过载保护水平：具体数值根据工况及生产要求
05-00=1 PI控制方式：设为有效 |
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