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变频器在空压机行业的应用方案

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  • 发布日期:2022-03-05

一、空压机使用情况分析

空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备,主要有吸气、压缩、作功输送和排气四个主要过程。常见有活塞式、螺杆式、和离心式等。它的用途广泛,可以用于冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石油化工等各个行业。空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机等)耗电量的15%。经考察,大部分空压机自身存在着以下几个缺点:

(1) 当输出压力大于一定值时,自动打开泄载阀,使异步电动机空转,属非经济运行,造成严重的能源浪费。

(2) 异步电动机易频繁的启动、停止,影响电机的使用寿命;

(3) 工作条件恶劣,自动排空放气时噪音极大,造成环境污染。

(4) 自动化程度低,输出压力的调节是靠人为调节阀的开度来实现的,调节速度慢,波动大,不稳定,精度低;

(5) 空压机工频启动电流大,对电网冲击大,电机轴承磨损大,设备维护量大。

(6)上下限压力不易调节。压力调得太小则易造成不断的起停而烧毁电机及电磁开关;调节的太大则易造成管路的高压力、高的传送损失、漏气、管路破裂的危险,而且压力范围太大也无法满足现代化工艺要求。



二、空压机变频改造原理介绍(以螺杆机为例)

变频调速技术近年来发展迅速,并在许多领域发挥了重要的作用。由于许多螺杆式空压机运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转,那么能源都被白白的浪费了,而电动机转速自身不能改变,只能通过改变电机频率来调节转速。变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量,从而达到控制管路的压力。
原理如下:通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较,得到偏差,经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电,使电动机上得到相应的转速。那么空压机输出相应的压缩空气至储气罐,使之压力变化,直到管网压力与给定压力值相同。

三、空压机变频改造后的效益

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况是经济的运行状况。


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3pisg变化范围,也就是0.2bar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。

四、总结

通过变频器改造,由于空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行,电机输入功率大大下降,辅以压力闭环控制,实现空压机的供气压力与转速的动态匹配,减少了电机的实际输入功率,达到节能目的。即电机的转速由供气压力来控制,压缩机需要多大的功率,电机就输出多大的功率,而不必做无用功,从而取得良好的节能效果,节能的第二方面是空压机停止了空转,电机不存在轻载运行,这部分能量很可观。相应带来的其它好处是:供气压力稳定,通过压力调节器,可使空压机保持在设定的压力值下工作,压力稳定可靠性高,而且压力可以无级设定,随时可调。电机实现软启动,压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制,气缸内气阀片不再反复地开启和关闭,阀座、弹簧等工作条件大大改善,避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击,维修工作量减少。

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