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                        變頻器對空壓機的改造工程

                        發布時間:09-01  
                        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,實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。空壓機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,系統壓力開始上升。如果系統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,會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全。?
                        2、?主電機時常空載運行,屬非經濟運行,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,達到很好的節電效果。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,達到更好的節電效果。?
                        采用恒壓供氣變頻控制系統所帶來的效果如下:
                        (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,始終使電機高效率工作,以達到明顯的節電效果。例如當用氣量是額定供氣量的50%時,節電率可達40%以上;?
                        (2)、利用變頻器的節能模式,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)、采用變頻控制系統后,可以實時監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,提高生產效率和產品質量;?
                        (6)、由于電機在高效率狀態下運行,功率因數較高,降低了無功損耗,節約了大量電能。?
                        (7)、保存原釋放閥系統,在必要時可參加調節,增強系統的可靠性。?
                        總之,采用恒壓供氣智能控制系統后,不但可節約30~40%的電力費用,延長壓縮機的使用壽命,并可實現"恒壓供氣"的目的,提高生產效率和產品質量。?
                        三、變頻改造方案設計原則?
                        根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求,空壓機變頻改造后系統應滿足以下要求:?
                        1、?電機變頻運行狀態保持儲氣罐出口壓力穩定,壓力波動范圍不能超過±0.02Mpa。?
                        2、?系統應具有變頻和工頻兩套控制回路。?
                        3、?系統具有開環和閉環兩套控制回路。?
                        4、?一臺變頻器能控制兩臺空壓機組,可用轉換開關切換。?
                        5、?根據空壓機的工況要求,系統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?
                        根據上述原則,經過多方調研、比較,最后我們選擇安邦信公司生產的G9系列通用型變頻器,使該系統能夠滿足上述工況要求。?
                        1、G9變頻器的頻率精度:數字設定為±0.01%;模擬設定為±0.2%。可使壓力波動范圍滿足設計要求。?
                        2、系統設計了變頻和工頻兩套主回路。?
                        3、系統設計了閉環與開環兩套控制回路。?
                        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控制系統自動調節電機轉速,使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定范圍內,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,從而調節電機轉速,使儲氣罐內空氣壓力穩定在設定壓力上。?
                        六、空壓機變頻改造后的效益?
                        1、節約能源
                        變頻器控制壓縮機與傳統控制的壓縮機比較,能源節約是最有實際意義的,根據空氣量需求來供給的壓縮機工況是經濟的運行狀。?
                        2、運行成本降低?
                        傳統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,所以它可以使管網的系統壓力變化保持在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。現場測定表明,噪音與原系統比較下降約3至7分貝。?
                        投資分析?
                        1、項目費用?
                        空壓機節電改造費用為: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:?
                        空壓機每月節電電費:XXXXWH×25%×XX元/KWH=XXX元?
                        投資回報期=投資總額/每月節約金額=XXXX≈21個月?
                        節電改造投資在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濟運行時代。
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