伺服節(jié)能器技術(shù)優(yōu)勢(shì).doc

文件編號(hào)：20120218-6伺服無(wú)感矢量控制節(jié)能器節(jié)能改造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)一空壓機(jī)系統(tǒng)能耗分析 壓力分析空壓機(jī)系統(tǒng)加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在PminPmax之間來(lái)回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下，Pmax、Pmin之間關(guān)系可以用下式來(lái)表示： Pmax(1)Pmin 是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在15%30%之間。 在加、卸載供氣控制方式下的空壓機(jī)，所浪費(fèi)的能量主要在4個(gè)部分： 加載時(shí)的電能消耗 在壓力達(dá)到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升直到最大壓力值。在加壓過(guò)程中,一定要向外界釋放更多的熱量，從而導(dǎo)致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的氣體在進(jìn)入氣動(dòng)元件前，其壓力需要經(jīng)過(guò)減壓閥減壓,這一過(guò)程同樣是一個(gè)耗能過(guò)程。 卸載時(shí)電能的消耗 當(dāng)壓力達(dá)到壓力最大值時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)如下方法來(lái)降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)氣閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)將分離罐中多余的壓縮空氣通過(guò)放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。據(jù)測(cè)算，空壓機(jī)卸載時(shí)的能耗約占空壓機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的35%。換言之，該空壓機(jī)35%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無(wú)用功。很明顯在加卸載供氣機(jī)存在很大的節(jié)能空間?？刂品绞较拢諌簷C(jī)電機(jī)存在很大的節(jié)能空間。 電機(jī)啟動(dòng)的浪費(fèi)空壓機(jī)電機(jī)均為Y-啟動(dòng)，這樣的起動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)造成了一定的電流沖擊,不但增加了電機(jī)的磨損,而且浪費(fèi)了電能。起動(dòng)方式 電機(jī)功率 起動(dòng)電流 直接起動(dòng) 小于90KW額定電流的7倍大于90KW額定電流的6倍星三角起動(dòng) 轉(zhuǎn)換成三角形方式額定電流的3倍 星形起動(dòng)時(shí) 額定電流的2.5倍自耦降壓器起動(dòng) 降壓比是0.8時(shí) 額定電流的4倍 降壓比是0.6時(shí) 額定電流的2.5倍 電壓浪費(fèi)：空壓機(jī)電機(jī)的運(yùn)行電壓均在390V以上，而空壓機(jī)電機(jī)設(shè)計(jì)電壓為380V，空壓機(jī)運(yùn)行中處于加、卸載狀態(tài)，電機(jī)常時(shí)間的頻繁啟動(dòng)會(huì)造成電壓的波動(dòng)，不但沖擊了電網(wǎng)，也增加了電機(jī)的溫升，同時(shí)也浪費(fèi)了電能?？諌簷C(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)例:臺(tái)灣復(fù)盛螺桿式空壓機(jī)：（電壓等級(jí)380 V）型號(hào)：SA-90A 額定功率90KW 額定轉(zhuǎn)速：1480r/min 啟動(dòng)方式：Y設(shè)定加載壓力：0.70Mpa 卸載壓力：0.88Mpa 、 生產(chǎn)需求壓力：不低于0.75Mpa系統(tǒng)如無(wú)任何故障全天24小時(shí)運(yùn)行.二、伺服節(jié)能器在空壓機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用1、節(jié)能原理分析： 調(diào)速節(jié)電：由流體力學(xué)原理知道，在正常情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速N與流量Q、壓力H、軸功率P之間有下面的關(guān)系式：NN0QQ0（NN0）HH0（NN0）3PP0（1）式中：N轉(zhuǎn)速N0初轉(zhuǎn)速Q(mào)流量 Q0 初流量 H揚(yáng)程 H0 初揚(yáng)程 P軸功率 P0初軸功率由（1）式可以看出，將管網(wǎng)(或儲(chǔ)氣罐)的壓力信號(hào)傳輸給節(jié)電器，由節(jié)電器來(lái)調(diào)節(jié)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速以滿足供氣量的要求，與用閘閥增加阻力法相比，節(jié)能效果非常明顯。例如，預(yù)計(jì)將供氣量控制到原來(lái)的一半時(shí)，則把電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制到原來(lái)的一半就可實(shí)現(xiàn)，而此時(shí)所需要的軸功率僅為原來(lái)的12。也就是說(shuō)，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到50%時(shí)，功率則下降約50%。在工程設(shè)計(jì)中，供氣系統(tǒng)中空壓機(jī)電機(jī)的功率都是根據(jù)最大供氣量或要求來(lái)選擇的，但實(shí)際使用中用氣量隨各種因素而變化（工藝、產(chǎn)量等），往往比最大氣量小的多。要減少氣量時(shí)，通常情況下只能調(diào)節(jié)閥門的開度，這樣在閥門上造成很大的能量損耗。因此，在有空壓機(jī)的機(jī)械中，采用調(diào)速控制方式調(diào)節(jié)供氣量，這在節(jié)能節(jié)電上是個(gè)非常有效的方法。 軟起動(dòng)節(jié)電電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定時(shí)的35倍，不僅損耗大，對(duì)電網(wǎng)沖擊也大，機(jī)械磨損，振動(dòng)都大，如果用桑田智能節(jié)電器控制電機(jī)起動(dòng)，可以將起動(dòng)電流限制到0-1倍額定電流下，這樣起動(dòng)耗電大大降低，既不沖擊電網(wǎng)，又不沖擊機(jī)械。 輕載降壓節(jié)電任何利用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為電力傳動(dòng)方式的生產(chǎn)機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的功率是按最大負(fù)荷期額定負(fù)荷選擇的。而工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載很小，也會(huì)有很多時(shí)間輕載運(yùn)行，由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性可以知道，電動(dòng)機(jī)只有運(yùn)行在滿載時(shí)才是效率最高、功率因數(shù)最佳狀況,輕載時(shí)造成許多不必要的電能損耗。桑田智能節(jié)電器采用伺服技術(shù)，瞬時(shí)檢測(cè)負(fù)載的運(yùn)行情況，根據(jù)負(fù)載的變化，適時(shí)調(diào)整定子輸出，從而提高效率。這是因?yàn)楫?dāng)輕載、空載時(shí)定子電流有功分量很小，而主要是勵(lì)磁的無(wú)功電流，因此COS很低，而空載損耗中占主要成份的是定子滿電壓的鐵損耗，絲毫沒(méi)有減少，所以效率很低。如果輕載時(shí)適當(dāng)降低定子電壓，見電機(jī)定子感應(yīng)電勢(shì)公式：U1E1=4.44F1N1KN1m其中: N1定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；KN1由于輕載、空載時(shí)定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1E1，當(dāng)其他條件不變時(shí)，降低定子電壓U1，則m比例下降,也即勵(lì)磁無(wú)功電流IM也成比例下降，這樣定子電流中的無(wú)功分量減少了，COS就提高了，適當(dāng)控制可以接近最佳值。另外，其他條件不變，定子鐵耗：PFel= pFeIN (U1/ UIN)2其中：PFel定子鐵耗；pFeIN 定子額定鐵耗；UIN 定子額定端電壓?？梢钥闯觯S著U1下降，PFel以平方比例迅速下降，這樣輕載、空載時(shí)占主要損耗的鐵耗大量減少，使電機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，這就是輕載降壓節(jié)電的道理。 提升功率因數(shù)節(jié)電：因桑田智能節(jié)電器內(nèi)置了功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，可將功率因數(shù)大幅度提高，這樣可以節(jié)省很大的無(wú)功損耗，一般可節(jié)省3%左右，企業(yè)中的大容量設(shè)備后加裝桑田智能節(jié)電器,可以增加不少新設(shè)備而不需擴(kuò)容。 自動(dòng)調(diào)功節(jié)能：利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電感換流技術(shù)回收電網(wǎng)中剩余的電流及無(wú)功功率實(shí)現(xiàn)節(jié)能.以上所述的這些節(jié)電功能利用微電腦技術(shù)全集成于桑田智能節(jié)電控制器一身，即：桑田智能節(jié)電器=智能模塊+動(dòng)態(tài)調(diào)功器+浪涌諧波抑制器+動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償器+軟起動(dòng)器2.產(chǎn)品說(shuō)明-智能伺服節(jié)電系統(tǒng)說(shuō)明： 簡(jiǎn)介：空壓機(jī)智能伺服節(jié)電系統(tǒng)是一種專門用于節(jié)能降耗的高科技產(chǎn)品。本產(chǎn)品核心部分采用國(guó)際最先進(jìn)的伺服系統(tǒng)，采用當(dāng)今世界上最先進(jìn)、可編程技術(shù)和操作方法，由桑田節(jié)能獨(dú)家開發(fā)，并運(yùn)用在機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域。根據(jù)用氣量或者壓力變化、自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)跟蹤，從而使系統(tǒng)始終保持在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)?？諌簷C(jī)智能伺服節(jié)能器主要特點(diǎn)是：最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行費(fèi)用，最大的限度節(jié)能，盡可能的保護(hù)環(huán)境。這些特點(diǎn)正是工廠、企業(yè)所必須的。 伺服控制系統(tǒng)主要特點(diǎn)：1、節(jié)電率達(dá)15%-50% 最大可以達(dá)到50% 2、有效防止機(jī)械磨損，延長(zhǎng)電機(jī)使用的壽命；3、采用最第四代IGBT功率模塊靜音技術(shù)運(yùn)行；4、瞬時(shí)輸出電壓自動(dòng)調(diào)整，即使輸入電網(wǎng)存在較大的波動(dòng)，輸出電壓也基本保持不變；5、顯示屏數(shù)字鍵盤，控制方式靈活、方便；6、回升制動(dòng)等功能，適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合;7、內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；8、液晶字符、顯示方式隨時(shí)設(shè)定，人機(jī)界面友好；9、鍵盤互動(dòng)切換控制，本機(jī)、遠(yuǎn)程操作自由選擇；10、保護(hù)功能完善，具備電流限幅、過(guò)壓時(shí)保護(hù)。失速保護(hù)、短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓時(shí)系統(tǒng)均能自動(dòng)轉(zhuǎn)換成旁路的功效。11、智能伺服節(jié)電器具有（旁路與節(jié)電）轉(zhuǎn)換功能。并有故障報(bào)警系統(tǒng)。 恒壓供氣節(jié)能具體改造方案針對(duì)原有供氣控制方式存在的諸多問(wèn)題，在原有的主電路中串接公司自主研發(fā)生產(chǎn)的空壓機(jī)專用智能節(jié)電器, 它采用了交流變頻技術(shù)和諧波抑制能量回饋系統(tǒng)的智能控制技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)波形、電壓、電流等參數(shù)，調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡，并且通過(guò)吸收、抑制諧波消除無(wú)用功損耗，以達(dá)到減少系統(tǒng)電耗的目的。原理圖如下圖;改造后效益：、空壓機(jī)自動(dòng)運(yùn)行在最佳的節(jié)電狀態(tài)。、由于啟動(dòng)電流小，機(jī)械沖擊及震動(dòng)大大減小了，因此空壓機(jī)使用壽命延長(zhǎng)，降低了維修成本。、空壓機(jī)系統(tǒng)得到了良好的短路、過(guò)載、缺相、接地保護(hù)。、空壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟啟、軟停、啟動(dòng)電流小，電網(wǎng)沖擊大大減小，功率因素高（0.95以上）,改善了供電品質(zhì)。、節(jié)電系統(tǒng)根據(jù)用氣量的變化智能調(diào)節(jié)電機(jī)功率與供氣量所需功率匹配，節(jié)約大量的電能。系統(tǒng)節(jié)電率預(yù)測(cè)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)審及計(jì)算，空壓機(jī)節(jié)能改造后預(yù)測(cè)節(jié)電為:15-50%伺服節(jié)電器使用壽命超過(guò)15年。三.桑田伺服節(jié)能控制系統(tǒng)與同行節(jié)能器的比較：1. 桑田伺服智能節(jié)能器是采用伺服控制模式，其它廠家采用單純的變頻控制；2. 桑田在線可編程控制：在線控制程序是由桑田公司自行研發(fā)的空壓機(jī)專用程序，已將有關(guān)空壓機(jī)的運(yùn)行特性參數(shù)設(shè)置在伺服節(jié)能系統(tǒng)內(nèi)，在空壓機(jī)運(yùn)行中自動(dòng)選擇運(yùn)行模式。其它同行均采用固有程序，不能實(shí)現(xiàn)在線編程；3. 實(shí)行多層次多方位取樣，編碼，PID閉環(huán)檢測(cè)是桑田公司獨(dú)家技術(shù)應(yīng)用。4. 伺服節(jié)能器采用了扭矩和速度成正比控制方式，簡(jiǎn)稱第三代最新產(chǎn)品。是目前最先進(jìn)的技術(shù)。變頻節(jié)能器僅采用V/F控制方式，簡(jiǎn)稱第一或第二代產(chǎn)品；5. 伺服節(jié)能器主機(jī)溫升低，運(yùn)行穩(wěn)定，他有自動(dòng)低速補(bǔ)償控制讓電機(jī)保持最小電流運(yùn)行，延長(zhǎng)主機(jī)使用壽命。變頻器主機(jī)不穩(wěn)定，溫升高，易損壞主機(jī)；6. 伺服控制技術(shù)的應(yīng)用明顯降低主機(jī)噪音，而變頻技術(shù)降噪不明顯；7. 伺服控制技術(shù)能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載輸出功率，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)控制。變頻節(jié)能器將不具有此功能；8. 伺服節(jié)能器大大提升節(jié)電率到15-50%，而變頻節(jié)能器節(jié)電率僅在8-20之間；9. 伺服節(jié)能器可檢測(cè)主機(jī)內(nèi)部參數(shù)并隨時(shí)修正，其它節(jié)能器將不具有此功能；四伺服節(jié)能器施工要求1、節(jié)電設(shè)備要求安裝相應(yīng)環(huán)境符合安裝條件。不要求特別的環(huán)境條件，適應(yīng)性強(qiáng)。2、節(jié)電設(shè)備采用固定底座，落