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空壓機變頻改造



 一、概述
    空氣壓縮機是利用電能將空氣壓縮使之作為一種動力源的設備,在工礦企業中應用十分普遍, 配套電動機的容量一般較大,且大多是常年連續運行的,故節能的潛力很大。
    目前常見的壓縮機有活塞式、螺桿式、離心式,不論哪一種工作方式,壓縮機單位時間內產氣量是一定的,目前壓縮機都采用上下限控制或啟停式控制,也就是說,當氣缸內的壓力達到設定值的上限時,空壓機通過本身的壓力或油壓開關閉進氣閥,這種工作方式頻繁出現加載卸載,而且對電網、螺桿空壓機本身都有極大的破壞性。
二、系統原工頻運行概況
1、空壓機工作原理簡述:
    原空壓機的運行方式為工頻狀態。壓力采用兩點式控制(上、下限控制),也就是當空壓機氣缸內壓力達到設定值上限時,空壓機通過本身的油壓關閉進氣閥,當壓力下降到設定值下限時,空壓機打開進氣閥。生產的工作狀況決定了用氣量的時常變化,這樣就導致了空壓機在半載或輕載下運行,或者經常是加載幾分鐘,卸載幾分鐘,頻繁的卸載和加載,對電動機、空壓機和電網造成很大的沖擊。再說,空壓機卸荷運行時,不產生壓縮空氣,電動機處于空載狀態,其用電量為滿負載的60%左右,這部分電能被白白的浪費。
    系統在設計時是針對全廠滿負荷用氣量來設計的,并考慮了富余,是按最大量來設計的的,而現在的工況是用氣量經常變化,且經常在半載下運行,在整個系統運行時存在著嚴重的“大馬拉小車”的現象。為了解決這種現象,節約能源,提高經濟效益,有必要對現有系統進行變頻改造。
2、原系統工況存在的問題
  1)主電機全壓起動,起動時的電流很大,會影響電網的穩定及其它用電設備的運行安全,對機械設備的沖擊大,電機軸承的磨損大,所以設備維護工作量大。
  2)主電機時常輕載運行,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)經常卸載和加載導致整個氣網壓力經常變化,不能保持恒定的工作壓力。
3、拖動系統的特點:
  1)機械特性具有恒轉矩性質,電機的軸功率PL與轉速n 成正比。
  2)大多處于長時間連續運行狀態,但負載大小常有變動,為連續變動負載。
  3)飛輪力矩大,故要求有較大的啟動轉矩;
  4)有自動卸載與裝載裝置,在自動卸載或裝載時,負載將突變。
4、壓縮機的主要控制對象是空氣的壓力,常見的控制方式有:
  1)手動調節輸入或輸出口的閥門開度;
  2)用機械方式進行自動卸載與裝載控制;
  3)通過改變葉片的角度來調節壓力或流量。
三、采用變頻調速拖動系統必要性
    隨著電力電子技術的發展,變頻器在調速領域中的應用越來越廣泛。它具有性能穩定,操作方便,節能效果明顯等優點。它是一種較為成熟的高科技產品,越來越受到國內外工程技術人員和管理人員的關注和重視。因此,對空壓機進行變頻改造具有很高的經濟效應和社會效益。
 1、從節能的角度看:
    由于壓縮機不能排除在滿負載狀態下長時間運行的可能性,所以,只能按最大需求來決定電動機的容量,故設計容量一般偏大。在實際運行中,輕載運行的時間所占的比例是非常高的。如采用變頻調速,可大大提高運行時的工作效率。因此,節能潛力很大。
  有些調節方式(如調節閥門開度和改變葉片的角度等),即使在需求量較小的情況下,也不能減小電動機的運行功率。采用了變頻調速后,當需求量較小的情況下,可降低電動機的轉速,減小電動機的運行功率,從而進一步實現節能。
 2、從運行質量的角度看:
單電動機拖動系統大多不能根據負載的輕重連續地調節。而采用了變頻調速后,則可以十分方便地進行連續調節,能保持壓力、流量等參數的穩定,從而大大提高壓縮機的工作性能。
 3、從減少運行成本方面看
  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20%-40%,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。
 4、從提高壓力控制精度方面看
  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。不再頻繁的加載和卸載,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恒定,有效地提高了工況的質量。
 5、從延長壓縮機的使用壽命方面看
  變頻器從2HZ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。
 6、從降低噪音,改善工作環境來看
  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,有效地降了空壓機運行時的噪音,提高了操作工人的工作環境。

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