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解决方案

宝米勒空压机专用驱动器的应用

发布时间:2016/01/08


一、概述:

  常见大中型空压机为螺杆式或活塞式压缩机。工作时由一台电动机带动螺杆或活塞向气罐充气,当气罐压力升至设定的最高

压力时离合片动作,电机自动卸载,电机空转,螺杆或活塞停止压缩空气。

二、改造前的设备状况


                      传统空压机的工作图

传统空压机的问题:

1、电能浪费严重 

传统的加卸载式空压机,能量主要浪费在: 

(1)加载时的电能消耗 

    在压力达到所需工作压力后,传统控制方式决定其压力会继续上升直到卸载压力。在加压过程中,一定会产生更多的热量和噪音,

从而导致电能损失。另一方面,高压气体在进入气动元件前,其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样耗能。 

( 2)卸载时电能的消耗 

   当达到卸载压力时,空压机自动打开卸载阀,使电机空转,造成严重的能量浪费??昭够对厥钡墓脑颊悸厥钡?0%~50%,可

见传统空压机有明显的节能空间。 

2、工频启动冲击电流大 

    主电机虽然采用Y-△减压起动,但起动电流仍然很大,对电网冲击大,易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂,数倍的额定电流冲击,可能导致其他设备异常。 

3、压力不稳,自动化程度底低

   传统空压机自动化程度低,输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的,调节速度慢,波动大,精度低,输出压力不稳定。 

4、设备维护量大 

    空压机工频启动电流大,高达5~8倍额定电流,工作方式决定了加卸载阀必然反复动作,部件易老化,工频高速运行,轴承磨损大,设备维护量大。 

5、噪音大 

    持续工频高速运行,超过所需工作压力的额外压力,反复加载、卸载,都直接导致工频运行噪音大。

三、变频改造的优势


1、节能 

   节能原理:变频调速系统以输出压力作为控制对象,由变频器,压力传感器、电机组成闭环恒压控制系统,工作压力值可由操作面板直接设置,现场压力由传感器来检测,转换成4~20mA电流信号后反馈到变频器,变频器通过内置PID进行比较计算,从而调节其输出频率,达到空压机恒压供

气和节能的目的,变频节能表现在:

(1)、变频器通过调整电机的转速来调整气体流量,使电机的输出功率与流量需求成正比,保持电机高效率工作,功率因数高,无功损耗小,节电效果明显; 

(2)、按严格的EMS标准设计,高速低耗的IGBT以及采用了高效的失量控制算法,使得变频器谐波失真和电机的电能损耗最小化;
(3)、自动快速休眠使得空载时间变短,电机完全停止,最大程度节能。无冲击启动及低频大转矩特性保证变频器随时带载起停。 

节能空间:
灰色:变频空压机功耗曲线
绿色:节能部分A,变频空压机比普通空压机节省的能量
浅蓝色:节能部分B,变频空压机可能节省的能量。B为当变频空压机已进入空久?;菝呓锥?,而普通空压机没有进入休眠时,变频空压机节省的能量。如果变频空压机也没有进入休眠,则B=0。
刚启动或休眠后启动时,普通空压机和变频空压机均运行在额定功率附近。因此变频空压机可以保证充气的快速性。

2、启动电流小,对电网无冲击
变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升,没有任何冲击;可使电机实现软停,避免反生电流造成的危害,有利于延长设备的使用寿命
3、输出压力稳定
采用变频控制系统后,可以实时监测供气管路中气体的压力,使供气管路中的气体的压力保持恒定,提高生产效率和产品质量;


4、设备维护量小  
    空压机变频启动电流小,小于2倍额定电流,加卸载阀无须反复动作,变频空压机根据用气量自动调节电机转速,运行频率低,转速慢,轴承磨损小,设备使用寿命延长,维护工作量变小。 
    5、噪音低  
    变频根据用气需要提供能量,没有太多的能量损耗,电机运转频率低,机械转动噪音因此变小,由于变频以调节电机转速的方式,不用反复加载、卸载,频繁加卸载的噪音也没有了,持续加压,气压不稳产生的噪音也消了。  总之,采用变频恒压控制系统后,不但可节约一笔数目可观的电力费用,延长压缩机的使用寿命,还可实现恒压供气的目的,提高生产效率和产品质量。

四、宝米勒MC200K变频器的特点


针对空压机的特殊控制需求:一体化的专用变频器 + 用户可选的操作界面,对比一般采用标准变频器+专用控制器的方式。有更多优点:
变频器与空压机的运行特性紧密的结合,这是普通专用控制器无法做到的,不能专门针对空压机工况:满压启动、高环境温度设计、电压
波动能力等方面进行设计。未来向高端发展,如:网络化控制,远程智能管理上,普通控制器也很难做到。
为了将变频器更好地融入到空压机控制系统当中,采用一体化的结构设计,更紧密贴近空压机行业需求,实现了更加优异的控制性能:
1、内置的控制器完成空压机的所有控制功能。
控制器与变频器完美地结合成了一个有机整体,用户再不用配备额外的控制器,同时也大大简化了用户的安装接线和保养维护操作。
2、与变频器快速的交换数据,较传统方式快5-10倍。
变频器能根据压力传感器反馈的压力信号,经过处理后直接调整电机的输出频率,而不需要像传统方式那样,通过控制器处理后给出一个
模拟量作为变频器频率给定。这就大大降低了模拟量波动所带来的精度不稳,同时通过485通讯,数据能以更快速更准确的方式进行交换。
3、更有效的压力控制精度和响应时间
变频器的频率给定可以精确到0.01Hz,开环矢量控制稳速精度可±0.2%,甚至可以一转一转地控制电机转速,并且能自动补偿高负载时马达的转速变动。这就大大提高了系统的压力控制精度,快速精确地响应实际压力的变化

五、变频改造方案设

根据对客户现场了解,乐橙彩票app下载选用内置式一体化解决方案,选配合适的MC200G2500T4K   1台,并配置相应的交流接触器、压力传感器等器件,使空压机实现变频控制。并保留原有的工频控制方式,如变频出现故障时可以采用工变频切换方式。


                                        控制原理图


六、节能率估算:

1、耗能分析:螺杆压缩机的运行原理决定了压缩机的能耗,当压缩机的产气量大于用气量时压缩机会卸载,当设备用气量大于产气量时压缩机会加载,这样不停加卸载造成管网压力很不稳定,电流波动也比较大

2、节能空间分析:

1)、压缩机卸载时压缩机做的全部是无用功

2)、当压缩机加载时上升的压力也是不必要的,因为加载压力设定就是你的最低需求压力

3)、一般的空气压缩机压缩空气的能耗就是这两部分

4)、这两部分的能耗都有计算方法。

3、能耗计算方法:

1)、卸载能耗约占压缩机功率的52% (可以测电流得到精确数据)220A/ 420A= 52%   (压缩机功率满载约250KW)  ,卸载功率=250×52% = 130KW ,加载功率在250KW. 
2)、KP 压力上升1KG,能耗约占整个系统的7% 
3)、压力设定在5.7-7.0之间,把空压机的进气门一直打开,空压机理论上是出于一直加载状态
4)、统计今年自10月21日9时至10月30日22时期间共230小时的运行记录,5号机的平均加载率是:57.7%。,平均卸载率42.3%,空压机月平均运行时间700小时。
5)、一月节约计算:月卸载时做无用功=卸载功率×卸载率×运行时间=130kw*42.3%*700=38493度
月加载时升高1公斤压力耗电量=加载功率×加载率×运行时间×KP=250*57.7%*700*7%=7068.2度=45561度
月总节电量=月卸载时做无用功+月加载时升高1公斤压力耗电量=38493+7068.2=45561度
但是压缩机改造变频后不能完全的消除卸载,因为螺杆压缩机在变频到25HZ后再不能再降低转速,降低后效率急速下降,所以卸载的20%能耗不能节约,这样每月总节约为:45561*80%=36449度电用电记录:5号每耗电量为158760度,节电率=36449/158760=23%.



 





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