空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)改造方案

1、XX 市 XX 礦空壓機(jī)變頻改造可行性方案XX 公司二 0XX 年XX 月空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案一、低壓變頻系統(tǒng)改造方案概述1 、概述空氣壓縮機(jī)是利用電能將空氣壓縮使之作為一種動(dòng)力源的設(shè)備,在工礦企業(yè)中應(yīng)用十分普遍 , 配套電動(dòng)機(jī)的容量一般較大，且大多是常年連續(xù)運(yùn)行的，故節(jié)能的潛力很大。目前常見的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式，不論哪一種工作方式，壓縮機(jī)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)氣量是一定的，目前壓縮機(jī)都采用上下限控制或啟停式控制，也就是說(shuō)， 當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力達(dá)到可設(shè)定值的上限時(shí)，空壓機(jī)通過(guò)本身的壓力或油壓開關(guān)進(jìn)氣閥，這種工作方式頻繁出現(xiàn)加載卸載，而且對(duì)電網(wǎng)、空壓機(jī)本身都有極大的破壞性。2 、系統(tǒng)原工頻運(yùn)行概況行

2、1 、空壓機(jī)工作原理簡(jiǎn)述：原空壓機(jī)的運(yùn)行方式為工頻狀態(tài)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)是針對(duì)全礦滿負(fù)荷用氣量來(lái)設(shè)計(jì)的，并考慮了富余，是按最大量來(lái)設(shè)計(jì)的，而現(xiàn)在的工況是用氣量經(jīng)常變化，且經(jīng)常加載、卸載運(yùn)行，在整性個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)存在著嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，有必要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。為什么要用變頻調(diào)速器呢？隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，采用變頻方式實(shí)施交流電機(jī)調(diào)速達(dá)到控分制要求，已是成熟技術(shù)，它具有較高的功率因數(shù)，靈活簡(jiǎn)便的控制方式，穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，啟停過(guò)程中的軟啟停可消除對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊水，相對(duì)降低20%-40%能耗等明顯優(yōu)點(diǎn)。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)大范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)

3、速，在運(yùn)行過(guò)程中能隨時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況，自動(dòng)析調(diào)整功率輸出， 使電機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)性能好，運(yùn)行效率高。 采用變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，由于使用方便、 可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以得到廣泛應(yīng)用。2 、原系統(tǒng)工況存在的問(wèn)題主電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流很大,會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)工作量大。XX 公司1電話： xxx-xxxxxxxx可行空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案主電機(jī)時(shí)常輕載運(yùn)行，屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。主電機(jī)

4、工頻運(yùn)行致使空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音很大。3、拖動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，電機(jī)的軸功率PL 與轉(zhuǎn)速 n 成正比。大多處于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，但負(fù)載大小常有變動(dòng)，為連續(xù)變動(dòng)負(fù)載。飛輪力矩大，故要求有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；4、壓縮機(jī)的主要控制對(duì)象是空氣的壓力,常見的控制方式有：手動(dòng)調(diào)節(jié)輸入或輸出口的閥門開度；用機(jī)械方式進(jìn)行自動(dòng)卸載與裝載控制；通過(guò)改變?nèi)~片的角度來(lái)調(diào)節(jié)壓力或流量。通過(guò)回流閥的方式調(diào)節(jié)壓力。為滿足提升機(jī)變頻改造中的變頻器要求，我廠本著安全第一、質(zhì)量可靠的方針進(jìn)行認(rèn)真的分析，根據(jù)電機(jī)功率110KW/380V，認(rèn)為配套容量為160KW/380V）系列一拖一帶旁路變頻節(jié)電性調(diào)速系統(tǒng) ,完全能滿

5、足要求，制定出如下技術(shù)方案，此方案具有以下特點(diǎn)：優(yōu)良的調(diào)速性能，滿足生產(chǎn)工藝要求；良好的節(jié)能效果，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率；分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟啟動(dòng)，減小啟動(dòng)沖擊，降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；系統(tǒng)安全、可靠，確保負(fù)載連續(xù)運(yùn)行；控制方便、靈活，自動(dòng)化水平高。析3 低壓變頻器3.1 、變頻器技術(shù)指標(biāo)過(guò)載能力160% 額定電流，允許1 分鐘； 220% 額定電流，允許1.5 秒相數(shù)三相輸允許波動(dòng)：± 2%入頻率范圍50 ±1HzXX 公司2電話： xxx-xxxxxxxx可行性分析空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案允許波動(dòng)：± 20%電壓范圍380V 等級(jí)： 310V-460V設(shè)頻率范圍2-99.

6、99Hz輸定最高頻率4-99.99Hz 之間任意設(shè)定出模擬設(shè)定 : 最高設(shè)定值的± 0.3%(25 ±10 )以下精度頻數(shù)字設(shè)定 : 最高設(shè)定值的± 0.1%(-10+50 )以下率模擬設(shè)定 : 最高設(shè)定值的 1/2000分辨率數(shù)字設(shè)定 : 0.01Hz轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩提升恒轉(zhuǎn)矩提升矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于 2 倍額定轉(zhuǎn)矩特低頻轉(zhuǎn)矩6Hz 時(shí)大于 1.6 倍的額定轉(zhuǎn)矩控性制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩制制動(dòng)方式直流制動(dòng)、回饋制動(dòng)、能耗制動(dòng)加、減速時(shí)間1 -999S, 加速時(shí)間和減速時(shí)間分別設(shè)定附屬功能工作模態(tài)、低頻補(bǔ)償、額定電流、電流保護(hù)界限設(shè)定運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)操作遠(yuǎn)距離操作頻率設(shè)定模擬信號(hào)： DC0-

7、5V 或 DC0-10V 或 DC4-20mA,多段速端子輸入行狀態(tài)輸出準(zhǔn)備和運(yùn)行信號(hào)輸出，故障繼電器輸出數(shù)碼顯示器（LED） 輸出頻率、輸出電流、輸入電壓等運(yùn)行數(shù)據(jù)，故障代碼顯面板指示：就緒狀態(tài)指示、運(yùn)行指示、故障指示示燈指示 (LED)遠(yuǎn)控指示：上升、下降、故障、減速狀態(tài)指示保護(hù)功能過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、過(guò)熱、開機(jī)連鎖保護(hù)、外部設(shè)備故障輸入冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷防護(hù)等級(jí)IP20XX 公司3電話： xxx-xxxxxxxx空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案3.2 、采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1) 在電網(wǎng)波動(dòng)± 20% 范圍內(nèi)，恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)殡娋W(wǎng)波動(dòng)影響負(fù)載。(2) 實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)力矩大，帶

8、負(fù)載能力強(qiáng)。(3) 電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，加、減速過(guò)程很平滑，電流沖擊小，大大減輕了機(jī)械沖擊的強(qiáng)度。可(4) 采用芯片統(tǒng)一控制和PLC 外端電路接口相結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)具有很高的可靠性。(5) 安全保護(hù)功能齊全，有過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱、短路等保護(hù)。行性分析3.3 口件清單序號(hào)部件名稱規(guī)格型號(hào)制造廠家原產(chǎn)地備注1XXXXXXXX2XXXXXXXX3XXXXXXXX4電解電容6800UF-400VDCXXXX5散熱風(fēng)機(jī)220V 200XXXX6芯片DSPXXXX7無(wú)感電容3.0MFD1200VDCXXXX8光纖EDL-POFXXXXXX 公司4電話： xxx-xxxxxxxx可行性分析空壓機(jī)系統(tǒng)改

9、造方案二、改造效益直接效益1 、節(jié)能計(jì)算空壓機(jī)設(shè)備工況調(diào)查表檢 測(cè)單位名稱及聯(lián)系人XX 礦業(yè)20XX.XX.XX時(shí)間項(xiàng)目數(shù)據(jù)備項(xiàng)數(shù)據(jù)備注注目設(shè)備名稱用途空氣壓縮機(jī)2#型XXX2#號(hào)離心、口往復(fù)、 口螺桿、 其類鼠籠、口同步、口繞線、類型它型XXX電功110Kw壓型號(hào)機(jī)率縮額電380V機(jī)效率定壓額流量數(shù)電235A定m 3/h據(jù)流數(shù)進(jìn)風(fēng)壓力轉(zhuǎn)2975r/pm據(jù)pa速排風(fēng)壓力功率因0.910.7Mpa數(shù)XX 公司5電話： xxx-xxxxxxxx空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案轉(zhuǎn)速2975啟動(dòng)方r/pm式其軸 功 率它目前控制方式口 DCSPLC口其它目前調(diào)節(jié)手段閥門或擋板口液力耦合器口其它365天/運(yùn)行 時(shí)間2

10、4 小時(shí)/天全年運(yùn)行時(shí)間電價(jià)0.7 元/度可年工作時(shí)行性14.4 (小時(shí) )9.6( 小時(shí) )間運(yùn)行電流 180A40AA空壓機(jī)加載運(yùn)行約9 分鐘 ,運(yùn)行電流為180A,6分鐘卸載 ，運(yùn)行電流約40A.已知：安裝變頻器前根據(jù)運(yùn)行電流可求出電動(dòng)機(jī)功率：P = 1.732I 2 U 2 cos 空載：P 負(fù)載 =95(KW)負(fù)載：P 空載 =21(KW)分按照負(fù)載9 分鐘，空載 6 分鐘計(jì)算平均功率為 95 ×9÷15 +21 ×6÷15 =57+8.4 65.4KW安裝變頻器后根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速，則使用變頻后頻率調(diào)節(jié)至高速40HZ ，低速 25hz即可滿足析要求

11、。根據(jù)公式： 風(fēng)機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，即P1/P2= （ N1/N2 ） 3每小時(shí)運(yùn)行于40HZ時(shí)的時(shí)間為：60分鐘×9÷15=32分鐘每小時(shí)運(yùn)行于25HZ時(shí)的時(shí)間為：60分鐘×6÷15=24分鐘P2=P ×9 ÷15 ×(40/50) 3=110 ×0.6 ×0.512= 33.7 KWP3= P ×6÷15 ×(25/50) 3=110 ×0.4 ×0.125 =5.5KW則使用變頻器后，每小時(shí)的消耗功率為P4=P3+P2=39.2KW/hXX

12、 公司6電話： xxx-xxxxxxxx空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案節(jié)電率：變頻器效率估算為92% = （ W 工 - W變 ）÷W 工×92% ×100% =（65.4-39.2）÷65.4 ×92% ×100% 36%由于現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性未考慮在內(nèi)，節(jié)能量沒(méi)有這么大，保守估計(jì)25% 還是有的2 、間接效益（ 1）運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。（ 2）節(jié)能效果較為顯著，大大降低了電耗?？桑?3）電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、 軟停運(yùn)， 變頻器提供給電機(jī)的無(wú)諧波干擾的正弦波電流，降低了電機(jī)的故障次數(shù)。 同時(shí)，變頻器設(shè)置共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)頻率， 避免了電機(jī)會(huì)處于共振點(diǎn)運(yùn)行

13、的可能性，使電機(jī)工作平穩(wěn)，軸承磨損減少，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命和維修周期，提高了設(shè)備的使用行壽命。（ 4）變頻器自身保護(hù)功能完善，同原來(lái)繼電保護(hù)比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，大大加強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的保護(hù)。性（ 5）變頻器同現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采用可靠的連接方式，控制方便，性能可靠，滿足生產(chǎn)的需要。變頻器內(nèi)置有 PLC，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接入靈活。在控制邏輯上，由現(xiàn)場(chǎng)（為變頻器提供一對(duì)高速、低速節(jié)點(diǎn)，變頻器按照節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)自動(dòng)高速、低速往復(fù)運(yùn)行；由變頻器自身的頻率輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)定，分可以取消原來(lái)同電機(jī)相連的測(cè)速器，由變頻器為現(xiàn)場(chǎng)直接提供電機(jī)轉(zhuǎn)速指示。（ 6）設(shè)備適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)，有時(shí)電網(wǎng)電壓高或者再低變頻器仍能正常運(yùn)行。由

14、此可見， 在滿足生產(chǎn)要求的條件下， 采用變頻調(diào)速便可將耗費(fèi)的電能節(jié)約下來(lái)，經(jīng)濟(jì)效益析可觀，而這個(gè)節(jié)約的意義將是企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。三、系統(tǒng)裝置出廠前的功能和性能測(cè)試1. 進(jìn)廠檢驗(yàn)1 ） 抽樣檢驗(yàn) :分立器件：電阻、插頭、熔芯、電壓互感器、電流互感器、電纜電線等。集成電路：CPU 、 PLC 等2 ） 全檢 :功率器件：整流橋，可控硅，IGBT，電容、開關(guān)電源，電壓互感器，電流互感器。XX 公司7電話： xxx-xxxxxxxx空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案器件：真空接觸器，隔離開關(guān)。2. 元器件成型、回流焊、補(bǔ)焊、目測(cè)元器件插到電路板上后， 由品質(zhì)部人員進(jìn)行首件確認(rèn)。 目的是對(duì)照設(shè)計(jì)文件， 檢查所加工的電

15、路板及元器件是否符合設(shè)計(jì)要求及工藝要求。3. 高低溫循環(huán)試驗(yàn)電路板加工完畢后，進(jìn)行電氣性能的調(diào)試及試驗(yàn)。目的是了解電路板是否能正常工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工過(guò)程的變異；可電路板進(jìn)行高低溫循環(huán)試驗(yàn)。目的是考核所用電路板在儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用過(guò)程中，經(jīng)受空氣溫度迅速變化的能力，同時(shí)考核印制板組裝件的焊點(diǎn)質(zhì)量及對(duì)早期失效的元器件進(jìn)行篩選。條件： -40 +60 各三十分鐘，共循環(huán)五次，間隔23 分鐘行4. 調(diào)試檢驗(yàn)高低溫循環(huán)后，電路板進(jìn)行調(diào)試/ 檢驗(yàn)（貼合格證/ 噴防護(hù)漆），主要為以下項(xiàng)目：1 ） 電路板用電源；性2 ） 系統(tǒng)電壓過(guò)、欠壓值的調(diào)整及保護(hù)；3 ） 旁路保護(hù)；4 ） 過(guò)熱保護(hù)；分5 ） 驅(qū)動(dòng)板電源、

16、上下橋臂的互鎖時(shí)間； 6 ） 過(guò)電流保護(hù)值；7 ） 控制程序運(yùn)行是否正常。析5. 空載試驗(yàn)電路板及其它器件組裝后進(jìn)行空載情況的電氣試驗(yàn)。在輸入端加上三相輸入標(biāo)稱電壓、進(jìn)行功能試驗(yàn)：1 ） 直流母線的過(guò)壓、欠壓及功能；2 ） 過(guò)熱保護(hù)及功能；3 ） 旁路運(yùn)行功能。6. 通電XX 公司8電話： xxx-xxxxxxxx可行性空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案進(jìn)行額定輸入電壓下的高溫老化試驗(yàn)1 ） 條件： 55 、72h ；2 ） 被試品包括：控制系統(tǒng)、光纖；3 ） 手段：通過(guò)測(cè)試程序來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)是否正常。7. 系統(tǒng)檢驗(yàn)一主要根據(jù)設(shè)計(jì)文件、工藝文件、檢驗(yàn)柜內(nèi)裝置的器件型號(hào)、規(guī)格及一、二次接線方式1 ） 檢查柜內(nèi)元件的

17、安裝及規(guī)格型號(hào)；PLC、控制系統(tǒng)、開關(guān)電源、導(dǎo)線、空開、冷卻風(fēng)機(jī)、電流互感器、電壓互感器、低壓繼電器等。2 ） 低壓導(dǎo)線的規(guī)格型號(hào)；3 ） 一、二次接線方式的電氣聯(lián)接是否正常。8. 系統(tǒng)檢驗(yàn)二控制柜通電，檢查控制系統(tǒng)工作是否正常；1 ） PLC、主控箱、繼電器等是否正常工作；2 ） 模擬輸入、輸出通道是否正常；3 ） 依據(jù)調(diào)試說(shuō)明和客戶具體要求做一些特殊項(xiàng)目試驗(yàn)。分4 ） 報(bào)警功能是否正常： 9. 系統(tǒng)檢驗(yàn)三絕緣試驗(yàn)，介電強(qiáng)度試驗(yàn)；析檢查系統(tǒng)絕緣性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。10. 系統(tǒng)檢驗(yàn)三通電試驗(yàn)，測(cè)量以下項(xiàng)目工作是否正常。1 ） 主回路加電；2 ） 輸入電壓；3 ） 系統(tǒng)過(guò)、欠壓保護(hù)；4 ） 系

18、統(tǒng)旁路（選項(xiàng)） ；XX 公司9電話： xxx-xxxxxxxx空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案5 ） 光纖報(bào)警；6 ） 測(cè)量輸出側(cè)電壓互感器是否正常，調(diào)整給定壓頻比是否線性；7 ） 系統(tǒng)連續(xù)24 小時(shí)帶電機(jī)運(yùn)行；8 ） 校準(zhǔn)輸入、輸出電壓、電流精度。11. 編寫出廠檢驗(yàn)報(bào)告及產(chǎn)品合格證整理原始數(shù)據(jù)， 將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)填在報(bào)告內(nèi)。 根據(jù)出廠檢驗(yàn)報(bào)告編寫產(chǎn)品合格證并蓋上品質(zhì)專用章。12. 包裝前及出貨檢驗(yàn)可1 ） 外觀檢驗(yàn)。 機(jī)柜表面是否嚴(yán)重刮， 劃傷； 柜門（鎖）開啟是否靈活到位； 緊固件是否有松動(dòng)，脫落現(xiàn)象；標(biāo)示是否正確，清晰，完整；2 ） 隨機(jī)文件是否完整，齊全；附件是否與裝箱清單一致。行四、施工安裝性分析環(huán)境

19、要求為了變頻器能長(zhǎng)期穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行，對(duì)變頻器的安裝環(huán)境作如下要求：最低環(huán)境溫度0，最高環(huán)境溫度40 ，工作環(huán)境的溫度變化不大于5 /h 。如果環(huán)境溫度超過(guò)允許值，考慮配備相應(yīng)的空調(diào)設(shè)備；本變頻器的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品安裝高度要小于海拔1000 米。一般 1000 米以下可以不考慮這些因素，但在此高度以上時(shí)，每升高1000 米，變頻器需要降容5% 。針對(duì)高海拔的特殊條件，風(fēng)光變頻器在設(shè)計(jì)時(shí)即考慮變頻器的裕量問(wèn)題，并且加強(qiáng)變頻器自身的通風(fēng)散熱。 尤其需要提出的是，針對(duì)高海拔， 對(duì)變頻器內(nèi)置的移相整流變壓器也需要提出特殊的設(shè)計(jì)要求，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。環(huán)境濕度要求小于95% （20 ），相對(duì)濕度的變化率每

20、小時(shí)不超過(guò)5% ，避免凝露；不要將變頻器安裝在有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導(dǎo)電粉塵等空氣污染的環(huán)境里。1、機(jī)械安裝為了保證操作、維護(hù)的方便性和通風(fēng)散熱效果，變頻器正面距墻距離不小于1.5 米，背面和頂部距墻距離不小于1 米。XX 公司10電話： xxx-xxxxxxxx可行性分析空壓機(jī)系統(tǒng)改造方案所有柜體牢固安裝于基座之上，并和廠房大地可靠連接。變壓器接地端子PE 也接至廠房大地。各柜體之間相互連接成為一個(gè)整體。安裝過(guò)程中要防止變頻器受到撞擊和震動(dòng),所有柜體不得倒置,傾斜角度不得超過(guò)30 °。2 、電氣安裝電氣安裝主要包括柜體到現(xiàn)場(chǎng)的輸入輸出電纜、柜體之間的連接線、柜體和現(xiàn)場(chǎng)的控制及信號(hào)線的配線。1) 電源及電機(jī)線的連接輸入電源線連接到端子L1、 L2、 L3；電機(jī)線連接到U 、V、 W ，并注意相序關(guān)系；確保輸入電壓滿足要求；確保電源線的線徑及耐壓滿足要求；2 ）控制線的連接控制柜連線主要包括控制電源進(jìn)線、遠(yuǎn)程控制接線、檢測(cè)信號(hào)線、模擬量輸入線、模擬量輸出線、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)接線、開關(guān)量輸出接線。如果用戶有特殊要求，可以根據(jù)用戶需求重新配置。3 ）