空壓機變頻技術(shù)改造書

1、.利爾化學股份有限公司空壓機節(jié)能改造項目方案設(shè)計書制作人：廖家平：2014年8月8日Word文檔.需方：利爾化學股份有限公司供方：供、需兩方經(jīng)友善磋商就緒需方空壓站的空壓機技術(shù)要求達成以下協(xié)議，本協(xié)議奏效后即作為空壓機設(shè)計、制造、交貨及查收的依照并作為合同附件。一、概略：需方復盛空氣壓縮機1臺，額定功率分別為220KW一臺；額定工作壓力1.0Mpa。額定功數(shù)品牌型號工作壓力率量SA22復盛220KW10220KW空壓機電氣控制柜*1套ER控制設(shè)施：220KW電機，電源380V，額定電流457A；控制方式：工頻/變頻控制方式.變頻器面板設(shè)置,顯示電流、電壓，運轉(zhuǎn)、故障、報警指示;電柜設(shè)置原工頻控

2、制及變頻控制切換選擇；節(jié)能改造前后機器操作保持不變;Word文檔.1.2元件明細序產(chǎn)品名稱型號規(guī)格單數(shù)品牌號位量1機柜2000*800*800戶臺1非標訂制式靜電噴塑2中間繼電器RXM2LB2P71只施耐德3中間繼電器RXZE1M2C1只施耐德插座4指示燈（綠）XB2BVM3LC1只施耐德5指示燈（黃）XB2BVM4LC1只施耐德6變換開關(guān)XB2BD25C1只施耐德7變頻器PT200-250G/280P-31臺8溝通接觸器LC1-D620M7C2個施耐德9導電銅條40*52米優(yōu)良01電扇200FZY4-D380V2個優(yōu)良Word文檔.01200*2002網(wǎng)罩個優(yōu)良1電線（二次線路用）、漣漪管、

3、線1槽、導軌、標牌、1輔材套國優(yōu)2螺釘、環(huán)繞管、銅鼻子、熱縮管、接線柱、標件等二、變頻行業(yè)介紹從前的通用變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件組成，弊端好多，諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。最近幾年來，跟著電力技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日臻完美，發(fā)展起來的一些新式器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們組成的通用變頻器，性能優(yōu)秀，能夠?qū)崿F(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不單擁有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高，已經(jīng)代替了擋板和閥門的調(diào)理方式。其穩(wěn)固安全的運轉(zhuǎn)性能、簡單方便的操作方式、以及完美的功能，將使變頻最后達到高效率的運轉(zhuǎn)目的。跟著變頻技術(shù)的不斷成熟，變頻器在各個領(lǐng)域獲

4、得了寬泛應用。變頻器應用上的巨大節(jié)能潛力和優(yōu)秀的調(diào)速性能，使得它擁有強烈的發(fā)展動力和廣闊的市場空間。當前，變頻技術(shù)已經(jīng)成為電力傳動領(lǐng)域的熱點話題之一，關(guān)于大容量電力傳動系統(tǒng)進行變頻改造已成為一種趨向，它為使用大功率傳動裝備的公司和行業(yè)帶來了很大的節(jié)能效益。三、空氣壓縮機介紹1、前言空壓機的主要功能在于壓縮空氣儲蓄和傳遞能源以供設(shè)施使用，一個空氣壓縮系統(tǒng)，常常就能為工廠大部分的機器供給動力，所以，不需要無數(shù)個分別式的電力馬達?？諌簷C在工業(yè)生產(chǎn)中有著寬泛的應用，種類有好多，但其供氣控制方式大多采納的是加、卸載控制方式。該供氣控制方式固然動作原理簡單，但存在Word文檔.電能浪費大，啟動電流大，對電

5、網(wǎng)沖擊大，供氣壓力不穩(wěn)固，進氣閥簡單破壞等諸多問題。依據(jù)節(jié)能減排的要求，大部分公司都采納最新的電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)施低耗高效的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)。2、空壓機工作原理空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔進行壓縮并使壓縮的氣體擁有必定壓力的設(shè)施，主要有吸氣、壓縮、作功輸送和排氣四個主要過程。已有幾百年的應用歷史，在機械構(gòu)造方面也經(jīng)過了100年的發(fā)展，原理是成熟的，在構(gòu)造上分常有有螺桿式、活塞式和離心式等。螺桿式空壓機工作原理空壓機是由一對互相平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子(或稱螺桿)在氣缸轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實現(xiàn)空壓機的吸氣、壓

6、縮和排氣的全過程?？諌簷C的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩頭，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子的齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。活塞式空壓機工作原理螺桿式空壓機是由電動機帶動皮帶輪經(jīng)過聯(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸作來去運動，達成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐。此中，活塞組件，活塞與汽缸壁及汽缸蓋組成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸作來去運動以實現(xiàn)汽缸氣體的壓縮。離心式空壓機工作原理在離心式空壓機體中裝有適當?shù)乃鳎ㄓ偷纫后w）為工作液。當葉輪按順時針方向旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向周圍，因為離心力的作用，水形成了一個決定于空壓機腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水

7、環(huán)的下部分表面恰巧與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部表面恰巧與葉片頂端接觸(實質(zhì)上葉片在水環(huán)有必定的插入深度)。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分紅和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。假如以葉輪的下部0為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔斷；當葉輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，負氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出空壓機外。3、空壓機系統(tǒng)控制空壓機供氣系統(tǒng)詳細工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通接觸器線圈并翻開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于封閉地點，而放氣閥翻開以排放油氣分

8、別器的壓力。等降壓n秒（由時間繼電器控制）后空壓機開Word文檔.始加載運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)壓力開始上漲。假如系統(tǒng)壓力上漲到壓力開關(guān)上限值，即卸載壓力，控制器使進氣閥封閉，油氣分別器放氣，壓縮機空載運轉(zhuǎn)，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關(guān)下限值后，即加載壓力下，控制器使進氣閥翻開，油氣分別器放氣閥封閉，壓縮機翻開，油氣分別器放氣閥封閉，壓縮機滿載運轉(zhuǎn)。4、空壓機系統(tǒng)剖析在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務就是要知足用戶對流量的需求。當前，常有的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)速控制方式兩種。（1）加、卸載供氣控制加、卸載供氣控制方式即為進氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達到上限時關(guān)閥，壓

9、縮機進人輕載運轉(zhuǎn)；壓力到達下限時開閥，壓縮機進入滿載運轉(zhuǎn)。因為空壓機不可以清除在滿負荷狀態(tài)下長時間運轉(zhuǎn)的可能性，所以只好按最大需要來決定電動機的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)施時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)施保護量大。固然都是降壓啟動，但起動時的電流仍舊很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)固及其余用電設(shè)施的運轉(zhuǎn)安全，并且大部分是連續(xù)運轉(zhuǎn)，因為一般空氣壓縮機的拖動電機自己不可以調(diào)速，所以就不可以直接使用壓力或流量的改動來實現(xiàn)降速調(diào)理輸出功率的般配，電機不一樣意屢次啟動，致使在用肚量少的時候電機仍舊要空載運轉(zhuǎn)，電能浪費巨大。常常卸載和加載致使整個氣網(wǎng)壓力常常變化，不可以保持恒定的工作壓力延伸壓縮機的使用

10、壽命?？諌簷C的有些調(diào)理方式（如調(diào)理閥門或調(diào)理卸載等方式）即便在需要流量較小的狀況下，因為電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率降落幅度比較小。能耗剖析：加、卸載控制方式使得壓縮氣體的壓力在PminPmax之間往返變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般狀況下，Pmax、Pmin之間關(guān)系能夠用下式來表示:Pmax(1)Pmin注：是一個百分數(shù)，其數(shù)值大概在15%30%之間。在加、卸載供氣控制方式下的空壓機，所浪費的能量主要在2個部分:加載時的電能耗費當壓力達到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會持續(xù)上漲直到最大壓力值。在加壓過程中,必定要向外界開釋更多的熱量，進而致使電能損失。另一方面，高

11、于壓力最大值的氣體在進入氣動元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓,這一過程同樣是一個耗能過程。卸載時電能的耗費Word文檔.當壓力達到壓力最大值時，空壓機經(jīng)過以下方法來降壓卸載:封閉進氣閥使電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將分別罐中剩余的壓縮氣體放空造成很大的能量浪費。據(jù)我們測算，空壓機卸載時的能耗約占空壓機滿載運轉(zhuǎn)時的10%25%(壓縮空氣經(jīng)過放空閥放空。這類調(diào)理方法主要仍是在卸載時間所占比率不大的狀況下)。換言之，該空壓機20%的時間處于空載狀態(tài)，在作無用功。很顯然在加卸載供氣控制方式下，空壓機電機存在很大的節(jié)能空間。其余不足之處靠機械方式調(diào)理進氣閥，使供肚量沒法連續(xù)調(diào)理，當用肚量不斷變化時，供氣壓力不

12、行防止地產(chǎn)生較大幅度的顛簸。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調(diào)理進氣閥，會加快進氣閥的磨損，增添維修量和維修成本。屢次采納翻開和封閉放氣閥，放氣閥的耐用性得不到保障。（2）轉(zhuǎn)速控制即經(jīng)過改變空壓機的轉(zhuǎn)速來調(diào)理流量，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當空壓機轉(zhuǎn)速改變時，供氣系統(tǒng)的揚程特征隨之改變，而管阻特征不變。在這類控制方式下，經(jīng)過變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機電機的轉(zhuǎn)速，空壓機的供氣流量可跟著用氣流量的改變而改變，達到真實的供需均衡，在節(jié)能的同時，也可使整個系統(tǒng)達到最正確工作效率。變頻器鑒于交向來一交電源變換原理，可依據(jù)控制對象的需要輸出頻次連續(xù)可調(diào)的溝通電壓。電動機轉(zhuǎn)速與電源頻次成正比，

13、所以，用變頻器輸出頻次可調(diào)的溝通電壓作為空壓機電動機的電源電壓，可方便地改變空壓機的轉(zhuǎn)速。長久實踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變空壓機的轉(zhuǎn)速來調(diào)理管道中的流量，以代替閥門調(diào)理方式，能獲得顯然的節(jié)能成效，此外，變頻器的軟啟動功能及光滑調(diào)速的特色可實現(xiàn)對流量的安穩(wěn)調(diào)理，同時減少啟動沖擊并延伸機組及管組的使用壽命；變頻器置的直流電抗器也能夠減少電動機的無功消耗，有效提高電動機的功率要素。項目建議方案一、項目概略此SA220空壓機，功率220KW，加載時間為42分鐘，加載時最低壓力0.8Mpa，卸載時間為8分鐘，卸載時最高壓力為0.98Mpa，加載時電流為430A，卸載時Word

14、文檔.電流為165A。依據(jù)實質(zhì)狀況剖析我司建議以下方案，采納工變頻變換電路，正常生產(chǎn)時采納變頻自動控制，當變頻器出現(xiàn)故障時采納工頻控制，這樣可既能達到節(jié)能的目的又能夠降低節(jié)能投資成本。二、方案配置依據(jù)項目的實質(zhì)需求，我們決定采納恒壓供氣的方案。把管網(wǎng)壓力作為控制對象，壓力傳感器將儲氣罐的壓力轉(zhuǎn)變成電信號接入變頻器，與變頻器中設(shè)定的目標壓力進行PID運算，經(jīng)過PID指令運算，變頻器經(jīng)過改變頻次來改變電機的轉(zhuǎn)速，進而達到改變壓力肚量的目的。在平時生產(chǎn)中，將變頻控制柜開關(guān)打到節(jié)能檔變頻運轉(zhuǎn)，變頻器依據(jù)用肚量狀況動向地調(diào)整輸出頻次，直到達到一個新的壓力恒定狀態(tài)，當用肚量減小時，變頻器在下限頻次運轉(zhuǎn)；當

15、變頻器故障時可將開關(guān)打到市電檔工頻運轉(zhuǎn)，盡量將影響降到最低。1、變頻器選型依據(jù)現(xiàn)場的額定參數(shù)，再聯(lián)合我公司的PT200系列矢量通用型變頻器在其它工程地應用狀況，我公司為其設(shè)施配置以下變頻器，其配置以下：序號設(shè)施名稱變頻器型號額定功率數(shù)目備注1螺桿式空壓機PT200-250G/280P-3250KW1放大一檔使用注：若現(xiàn)場設(shè)施運轉(zhuǎn)電流大于變頻器額定電流，請按原選型放大一檔或兩檔。PT200系列變頻器介紹PT200系列矢量通用型變頻器采納DSP控制系統(tǒng),功能更優(yōu)化,應用更靈巧,性能更穩(wěn)固?？蓪挿簯糜陲L機、泵類負載及對速度控制精度,轉(zhuǎn)矩響應速度、Word文檔.低頻輸出特色有較高要求的應用處合。PT

16、200系列矢量通用型變頻器綜合技術(shù)特性:一、輸入輸出特征輸入電壓圍380/220V15%輸入頻次圍4763Hz輸出電壓圍0額定輸入電壓輸出頻次圍0400Hz二、外頭接口特征可編程數(shù)字輸入6路開關(guān)量輸入，支持PNP、NPN雙極性光耦隔絕輸入可編程模擬量輸入AI1/AI2：010V或0/420mA輸入可編程開路集電極輸出2路輸出（開路集電極輸出）繼電器輸出2路輸出模擬量輸出2路輸出，分別可選0/420mA或010V三、技術(shù)性能特征控制方式V/F控制、開環(huán)矢量控制（SVC）過載能力150%額定電流60s；200%額定電流0.1s調(diào)速比1:200（SVC）載波頻次115.0kHz四、功能特征頻次設(shè)定方

17、式：數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、串行通信設(shè)定、多段速及簡略PLC設(shè)定、PID設(shè)定等，可實現(xiàn)設(shè)定的組合和方式切換。PID控制功能簡略PLC、多段速控制功能：16段速控制Word文檔.擺頻控制功能剎時停電不斷機功能轉(zhuǎn)速追蹤再起動功能：實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機的無沖擊光滑起動自動電壓調(diào)整功能：當電網(wǎng)電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定供給多種故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能五、變頻改造原理圖1、空壓機主回路電路原理圖圖12、工變頻控制柜原理圖Word文檔.圖23、傳感器接線圖Word文檔4、參數(shù)設(shè)置功能代碼P01.01P01.03P01.09P01.11P01.12P02.05P05.0

18、1.圖3（遠傳壓力表接線圖）圖4（壓力變送器接線圖）參數(shù)設(shè)定功能含義1端子控制運轉(zhuǎn)5PID調(diào)理運轉(zhuǎn)頻次25Hz運轉(zhuǎn)頻次下限35s加快時間15s減速時間1自由泊車1%轉(zhuǎn)矩提高量Word文檔P06.00P08.03P10.01P10.08.1DI1正轉(zhuǎn)3繼電器故障輸出40%PID給定值（設(shè)定恒定氣壓）8%PID控制誤差5、改造注意事項圖1為一般螺桿空壓機主回路控制電路原理圖，圖2為工變頻變換電路原理圖，圖3和圖4是不一樣種類的壓力傳感器接線圖。改造時只要將圖1中紅色虛線框部分的線去掉，將圖2變頻器工變頻變換電路串進圖1的電路里面去就能夠，詳細為：去掉圖1中端子排到主接觸器的連結(jié)線，將圖1中R、S、

19、T接到圖2中的R、S、T，再將圖2中的U、V、W接至圖1中的U、V、W；變頻器運轉(zhuǎn)信號取自圖1中KM3的協(xié)助常開觸點。壓力傳感器按實質(zhì)種類依據(jù)圖3和圖4相應接線即可。變頻改造的節(jié)電原理及剖析一、負載特征說明負載特征是指電力拖動負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，也叫負載轉(zhuǎn)矩特征。電動機節(jié)電，特別是調(diào)速節(jié)電，與負載特征的關(guān)系極為親密，除要認識電動機的運轉(zhuǎn)特征以外，還要掌握被拖動工作機械的負載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的特征。典型的負載特征有恒轉(zhuǎn)矩負載特征、恒功率負載特征、風機泵類負載特征三種，見以下表。電力拖動典型負載特征表轉(zhuǎn)矩特征恒轉(zhuǎn)矩特征恒功率特征風機泵類特征M=恒定值P=恒定值Mn2負載特征PnMPnM1/n

20、Pn3軸功率與轉(zhuǎn)軸功率與轉(zhuǎn)速的軸功率與轉(zhuǎn)速成正比軸功率與轉(zhuǎn)速沒關(guān)速關(guān)系三次方成正比Word文檔.起重機，壓廷機，機金屬切削機床,恒力電扇,風機,液泵,典型負載床平移刀架等卷取機等油泵二、空氣壓縮機變頻調(diào)速節(jié)能原理、空氣壓縮機的理論流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系式為：Qth=(丌/2)DLN(1)式中：Qth理論流量，m3/minD葉輪外徑，mL葉輪長度，mN葉輪轉(zhuǎn)速r/min-面積利用系數(shù);表征氣缸空間的有效利用程度(圓弧-漸開線型線的面積利用系數(shù)0.5630.521)2、空氣壓縮機的實質(zhì)流量Q，為：QQth(2)式中：容積效率，一般為0.70.9由（）和（）可知，對每一臺空氣壓縮機，其轉(zhuǎn)子齒槽外徑長度

21、和面積利用系數(shù)都是一個定值，當可忽視容積效率的變化時，空氣壓縮機的流量正比于轉(zhuǎn)速、功率特征空氣壓縮機的軸功率為：P=(QthH)/6000(3)式中：P軸功率，KWQth理論流量，m3/minH出入口壓差，Pa機械效率，一般為0.9由式（）和（）可知，當空氣壓縮機轉(zhuǎn)速變化時，其軸功率與轉(zhuǎn)速成正比，、轉(zhuǎn)矩特征空氣壓縮機的轉(zhuǎn)矩為：M=9552(P/N)(4)因為空氣壓縮機的軸功率與轉(zhuǎn)速在正比，所以式可知，當轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)矩不變，即空氣壓縮機屬于恒轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)可見空氣壓縮機風量Q和電機的轉(zhuǎn)速n是成正比關(guān)系的，而軸功率P與轉(zhuǎn)速也是成正比關(guān)系。所以當需要80的額定風量時，經(jīng)過變頻調(diào)理電機的轉(zhuǎn)速Word文檔.

22、至額定轉(zhuǎn)速的80，即調(diào)理頻次到40赫茲即可，這時所需功率將僅為本來的80三變頻改造節(jié)能估計計算公式：1、估計改造前工頻運轉(zhuǎn)功率計算公式四、節(jié)電數(shù)據(jù)查核計算在空壓機節(jié)能改造前后，經(jīng)過空壓機控制器上邊的獲得空壓機總運轉(zhuǎn)時間、加載時間，空載電流，加載電流。而后按空壓機每個月工作30天，每日工作16個小時計算。（估計安裝變頻器后加載電流在350左右）我們依據(jù)三相異步電機電功率計算式子：P=3UICOS=1.732UICOS為三相電機功率，單位瓦U為線電壓，即380伏為線電流，即鉗式電流表實測電流，單位安cos為功率因數(shù)，月總耗費電功=月加載運轉(zhuǎn)電功+月空載運轉(zhuǎn)電功安裝變頻器前月加載運轉(zhuǎn)電功=1.732

23、UI（加載電流）COS30天14小時加載時間/總運轉(zhuǎn)時間/1000=101034度月卸載載運轉(zhuǎn)電功=1.732U（I空載電流）COS30天2小時(總運轉(zhuǎn)時間-加載時間)/總運轉(zhuǎn)時間/1000月卸載運轉(zhuǎn)電功=1.732380150/1000（加載電流）0.8530天2=5034度（一小時卸載8分鐘，16小時大概有兩小時卸載狀態(tài)）安裝后=1.732380350（加載電流）0.8530天14小時加載時間總運轉(zhuǎn)時間/1000=82237度安裝變頻器前后加載節(jié)電度數(shù)=101034-82237=18797度節(jié)電率為=總節(jié)電度數(shù)/總耗電度數(shù)=23%此空壓機的變頻器節(jié)電改造節(jié)電率守舊估計在23%-30%之間。三、其余Word文檔.1、設(shè)施改造后，為了保證空壓機的正常運轉(zhuǎn)一定有原設(shè)施控制及變頻控制切換選擇。2、除改造增添的控制柜部布線外，全部電源主線由需方供給。3、在改造時，為了保證需方的生產(chǎn)需要，一定在規(guī)定的時間改造完成。4、依據(jù)需方的現(xiàn)場實質(zhì)狀況，原則上全部工作均由供方達成，需方賜予踴躍配合。四、質(zhì)量、工程及售后服務1、質(zhì)保期：設(shè)施安裝調(diào)試完成并查收合格移交后壹年，在質(zhì)保期無償?shù)膿旊姽褡约汗收暇S修義務。2、交貨期：保證項目在需方指準時間段20個工作日達成。3、技術(shù)咨