變頻器在空氣壓縮機上的應(yīng)用

1、變頻器在空氣壓縮機上的應(yīng)用、空氣壓縮機系統(tǒng)概述：空氣壓縮機在出廠時配套的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，多數(shù)為關(guān)閉進氣管式壓力調(diào) 節(jié)器，其工作原理是當(dāng)儲氣罐(風(fēng)包)內(nèi)空氣壓力超過設(shè)定的壓力時，壓縮機進 氣管上碟閥自動關(guān)閉，壓縮機進入空轉(zhuǎn)卸荷狀態(tài)，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的空氣壓力低于設(shè) 定壓力時，壓縮機進氣管碟閥自動開啟，壓縮機又進入到滿載工作狀態(tài)?？諝鈮?縮機的排氣量和壓力，在運轉(zhuǎn)中也不是不變的，常因工況變化導(dǎo)致用氣量變化， 所以空氣壓縮機工作時總是在重復(fù)滿載卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近 電動機的額定電流，卸荷時的空轉(zhuǎn)電流約為 30-50電動機額定電流，這部分電流 不是做有用功，而是機械在額定轉(zhuǎn)速下的空轉(zhuǎn)損耗。這

2、種機械式調(diào)節(jié)裝置雖然也 能起到壓力調(diào)節(jié)作用，但是壓力調(diào)節(jié)精度低，壓力波動大。壓縮機總是在額定轉(zhuǎn) 速下工作，機械磨損大，電耗高。根據(jù)空氣壓縮理論，壓縮機的軸功率、排氣量和軸轉(zhuǎn)速符合下列公式：N=Mr 衣 n/9553 (KW)Vd1 = K 衣 Vh1 衣 n2 (m3/min)式中：N 壓縮機的軸功率(kw)Mr 壓縮機輸入的平均軸轉(zhuǎn)矩(N.m)n 壓縮機的軸轉(zhuǎn)速 (r/min)Vd1 在 n2 轉(zhuǎn)速下的排氣量(m3/min)K 與汽缸容積、壓力、溫度和泄漏有關(guān)的系數(shù)Vh1 一級缸容積( m3 )n2調(diào)節(jié)后的壓縮機轉(zhuǎn)速(r/min)根據(jù)上述理論分析，在空氣壓縮機的汽缸容積不能改變的條件下，只有

3、調(diào)節(jié) 壓縮機的轉(zhuǎn)速才能改變排氣量；空氣壓縮機是恒轉(zhuǎn)矩負載，壓縮機軸功率與轉(zhuǎn)速 呈正比變化。在壓縮機總排氣量大于總用氣量時，通過降低壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供風(fēng) 壓力，是達到壓縮機經(jīng)濟運行的有效方法。在可以選用的壓縮機變極電動機、改 變皮帶輪傳動比、串極調(diào)速等調(diào)速方法中，變頻調(diào)速與其他調(diào)速方法相比，具有 無極調(diào)速、容易實現(xiàn)自動控制，不用改變設(shè)備結(jié)構(gòu)和安裝量小的特點。變頻調(diào)速的優(yōu)點是壓力給定方便，根據(jù)用氣量的變化隨時調(diào)整設(shè)定值，能夠?qū)?現(xiàn)壓力閉環(huán)運行，實現(xiàn)壓縮機的恒壓供應(yīng)。二、空氣壓縮機選用變頻器時的有關(guān)要求： 空氣壓縮機屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，應(yīng)選用通用型變頻器，壓縮機選用變頻器托動的 主要目的是按需要的用風(fēng)量，

4、合理調(diào)節(jié)供氣壓力的設(shè)定值，實現(xiàn)穩(wěn)壓節(jié)能運行。 按配套電動機額定功率選用相同容量的恒轉(zhuǎn)矩變頻器。變頻器要有內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié) 功能和4-20Ma,或0-10V模擬信號接口；使用地點的電壓變動率要在變頻器允許輸 入電壓范圍內(nèi)。QZKM2KM1控制電源開關(guān)電源指示燈三段開關(guān)KM2_ KM1L1EA ECl2變頻運行指示燈KM1KM2L3工頻運 行指示燈L4 指 M10三、改造后的運行及效果：壓力傳感器安裝在總排風(fēng)管上，反饋輸出的壓力信號轉(zhuǎn)換成變頻器可以識別的 模擬電壓信號或電流信號(0-5V, 0-10V,4-20mA)，如果是一臺式運行可以直接使 用變頻器的內(nèi)置PID功能，如果是多臺式運行，需要增

5、加一個外置的控制器以達 到使用目的。在設(shè)計施工中，應(yīng)保證保留工頻備用裝置，一旦變頻器出現(xiàn)故障， 可以使用工頻系統(tǒng)，保證生產(chǎn)的繼續(xù)。壓縮機變頻改造后運行平穩(wěn)，工作壓力保持恒定，由變頻器控制壓縮機的自動 運行。設(shè)備改造后可以實現(xiàn)供風(fēng)壓力閉環(huán)控制，減少了壓縮機的啟停次數(shù)，減輕 了操作人員的勞動強度；降低了耗電量和機械磨損，延長了機械的使用壽命，提 高了經(jīng)濟效益。四、空壓機變頻改造后的效益 4.1 節(jié)約能源變頻器控制壓縮機與傳統(tǒng)控制的壓縮機比較，能源節(jié)約是最有實際意義的，根據(jù)空氣量需求 來供給的壓縮機工況是經(jīng)濟的運行狀況。4.2運行成本降低傳統(tǒng)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

6、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(shè)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。4.3 提高壓力控制精度變頻控制系統(tǒng)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(tǒng)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(zhuǎn)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(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在 3pisg 變化范圍，也就是 0.2bar 范 圍內(nèi)，有效地提高了工況的質(zhì)量。4.4 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(diào)整，從而減少起動時對壓縮機的電器部 件和

7、機械部件所造成的沖擊，增強系統(tǒng)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(wǎng)和其它設(shè)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。4.5 低了空壓機的噪音 根據(jù)壓縮機的工況要求，變頻調(diào)速改造后，電機運轉(zhuǎn)速度明顯減慢，因此有效地降了空壓機 運行時的噪音。、結(jié)束語 綜上所述，由于空壓機可以在保證生產(chǎn)所需要的最低壓力下運行，電機輸入功率大大下降， 輔以壓力閉環(huán)控制，實現(xiàn)空壓機的供氣壓力與轉(zhuǎn)速的動態(tài)匹配，減少了電機的實際輸入功率， 達到節(jié)能目的。即電機的轉(zhuǎn)速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大 的功率，而不必做無用功，從而取得良好的節(jié)能效果，節(jié)能的第二方面是空壓機停止了空轉(zhuǎn)， 電機不存在輕載運行，這部分能量很可觀。相應(yīng)帶來的其它好處是：供氣壓力穩(wěn)定，通過壓 力調(diào)節(jié)器，可使空壓機保持在設(shè)定的壓力值下工作，壓力穩(wěn)定可靠性高，而且壓力可以無級