空壓機變頻及節(jié)能改造

畢業(yè)設計論文畢業(yè)設計論文空壓機變頻節(jié)能改造論文題目論文題目空壓機變頻節(jié)能改造學號姓名指導教師職稱職稱市校分校教學班隨著全球一體化的加劇，人們已進入了微利時代，怎樣提高企業(yè)的競爭力是每個企業(yè)管理者面臨的最大考驗，據(jù)美國《財富雜志》報道，目前電費是制造業(yè)唯一未被控制的成本，而其中電費中相當部分是由被稱為幻影能源的空氣壓縮機所產(chǎn)生的。壓縮機作為制造廠最常用的設備之一，其所產(chǎn)生的廉價、適用的壓縮空氣能源倍受青睞，但據(jù)權威機構調查，空氣壓縮系統(tǒng)在五年的總成本中，運轉能源消耗費用占約86%，壓縮系統(tǒng)初期購置費用僅占總成本的約8%，其高額的運轉能源消耗費用無形中增加了企業(yè)的運營成本。然而運轉能源中的50%以上是可節(jié)省的，由于空壓機馬達的轉速與空壓機的實際消耗功率成一次方關系，降低馬達轉速將同比減少實際消耗功率，變頻空壓機是用壓力感測器即時感應系統(tǒng)中實際氣壓和用氣量，通過電氣控制和變頻器控制，在不改變空壓機馬達轉矩的前提下來即時改變壓縮機轉速，從而起到節(jié)電效果。關鍵詞：空壓機頻率轉變電力畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要TitleFrequencyconversioncompressorAbstractWiththeacceleratingofglobalization,andthecomingofminorprofitera,enterprisesareconfrontedwiththebiggestchallengeofimprovingedge.AccordingtotheAmericanmagazine<Fortune>,theelectricityexpenditureistheonlyuncontrolledcostinmanufacturing.Andtheaircompressorswitchisnicknamedasshadowenergyconsumesthemajorityofelectricity.Asoneofcommonfacilitiesinmanufacturingenterprises,aircompressorsarewidelyusedduetotheircapacityofproducingcompressedair.However,anauthoritativesurveyshowsthataircompressorsystemconsumesabout86%ofthetotalenergycostwithinfiveyearscomparedwithpurchasepricethatonlyaccountsfor8%oftotalcost.Thishighvolumeofenergyconsummationinvisiblyincreasesenterprisesoperationalcost.However,withinthecostforenergy,50%canbesaved.Duetotherelationbetweenrotatespeedandactualpoweroftheaircompressorengineareindirectratio,tolowertherotatespeedoftheenginewillreducetheactualpowerexpenditure.Frequencyconversioncompressordetectsactualairpressureandconsumedairvolumewithapressuresensor,andwithprecisecoordinationbetweenelectricalcontrollerandfrequencyconversioncontroller,itwillcontroltherotatespeedoftheenginewithoutchangingthetorque.Andthroughthechangeofrotatespeed,soastoreducetheelectricity.Keywords:AircompressorsfrequencyconversionelectricityPAGE9目錄第一章引言 11．1現(xiàn)況概述 11．2空壓機變頻化改造的必要性 1第二章CS121螺桿空壓機原理 22．1螺桿空壓機概述 22．2螺桿空壓機控制原理 22．2．1空壓機動作過程 22．2．2壓力和馬達運轉變化圖 3第三章變頻器概述和調速原理 33．1變頻器概述 33．1．1變頻器的發(fā)展 33．1．2變頻器的基本類型 43．1．3變頻器控制方式簡介 43．2變頻器調速原理 53．2．1變頻器調速原理 53．2．2變頻器U/f調速 53．2．3變頻器U/f不同控制方式 6第四章空壓機變頻系統(tǒng) 74．1變頻器選擇 74．1．1變頻器控制方式選擇 74．1．2變頻器容量選擇 74．1．3變頻器品牌選擇 84．1．4東元7200GS變頻器介紹 84．2控制設備介紹 104．2．1ICU5000S介紹 104．2．2ICU5000S基本運作 104．2．3壓力傳感器（變送器） 114．3變頻器主電路電器選擇 124．3．1變頻器主電路 124．3．2輸入變壓器 124．3．3斷路器 124．3．4電磁接觸器 134．3．5交流電抗器 134．4空壓機變頻改造電路 134．4．1變頻器控制電路圖 134．4．2空壓機變頻器控制原理 15第五章變頻的安裝和接線 165．1變頻器的安裝 165．1．1安裝場所 165．1．2使用環(huán)境 165．1．3安裝方向和空間 165．1．4變頻器與電機距離 175．2變頻器的接線 175．2．1主電路電纜和配線 175．2．2控制回路電纜和配線 18第六章節(jié)電成效預測 18結論 19參考文獻 20第一章引言1．1現(xiàn)況概述隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力等能源消耗越來越大，如何節(jié)約能源、減少消耗已成為每個國家、企業(yè)甚至個人都必須考慮的問題。我國風機、水泵、空氣壓縮機總量約4200萬臺，裝機容量約1.1億千瓦，但這些大功率耗能系統(tǒng)實際運行效率僅為30—40%，電能損耗巨大，這是由于許多風機、水泵、空氣壓縮機的拖動電機都是處于恒速運轉狀態(tài)，而生產(chǎn)中的風、水流量以及氣壓需求量卻處于變動狀態(tài)；另外，許多企業(yè)在進行系統(tǒng)設計時，容量選擇得比較大，系統(tǒng)匹配不合理，因而造成大量的能源浪費。江蘇統(tǒng)一馬口鐵主要生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品中的高精尖產(chǎn)品電鍍錫板（俗稱馬口鐵），該材料可廣泛地用于食品、飲料包裝及電子、化工、五金加工等行業(yè)，公司主生產(chǎn)線配置2臺1995年產(chǎn)KASERCS121型普通螺桿空壓機，一備一用，功率75KW/臺。系統(tǒng)運行時存在以下問題：（1）主電機雖然星-角減壓起動，但起動時的電流仍然很大，對電網(wǎng)的穩(wěn)定和其它用電設備的運行安全有影響。（2）主電機時?？蛰d運行，屬非經(jīng)濟運行，電能浪費嚴重。（3）主電機工頻起動對設備的沖擊大，電機軸承等部件易磨損。（4）主電機工頻運行致使空壓機運行時噪音很大等等。1．2空壓機變頻化改造的必要性鑒于以上，對空壓機進行變頻節(jié)能改造是必要的，這樣不僅能夠節(jié)約大量的運行費用，降低生產(chǎn)成本，同時還可以減少設備維護費用。變頻器運用于傳統(tǒng)空壓機，可以根據(jù)安裝在儲氣包上的壓力傳感器即時感應系統(tǒng)中實際氣壓和和用氣量，通過電氣控制和變頻調速，在不改變空壓機馬達轉矩的前提下即時控制馬達轉速，即輸出功率，經(jīng)由改變空壓機轉速來反應系統(tǒng)壓力的變化，并保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)高品質壓縮空氣的按需輸出，并最終此達到節(jié)電的效果。隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻器的應用越來越廣泛，它是一種較為成熟的高科技產(chǎn)品，越來越受到國內外工程技術人員和管理人員的關注和重視，目前，新型空壓機大多已采用變頻控制，大大提高了效率和降低了能源消耗，例如：KAESERSFC系列變頻控制螺桿空壓機等?？諌簷C變頻改造后的效益主要有：（1）節(jié)約能源。（2）維修等運行成本降低。（3）提高壓力控制精度。（4）延長壓縮機的使用壽命。（5）降低空壓機的噪音等。第二章CS121螺桿空壓機原理2．1螺桿空壓機概述CS121螺桿空壓機由德國KAESER公司制作，它采用在歐洲素有“金轉子”之稱的德國KAESERSIGMA形轉子，高效節(jié)能，主要組件有壓縮室和兩根螺桿，運轉效率很高，工作原理簡述：壓縮機螺桿采用一對相互平行嚙合的陰陽轉子(或稱螺桿)在氣缸內轉動，使轉子齒、槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現(xiàn)螺桿式壓縮機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。2．2螺桿空壓機控制原理2．2．1空壓機動作過程壓縮機的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，空壓機動作程序為：按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于關閉位置，而排氣閥打開以排放油氣分離器內的壓力。等降壓短暫時間后，由于壓差控制作用進氣閥打開，壓縮機開始加載運行，這時系統(tǒng)油氣分離器壓力開始上升。當系統(tǒng)壓力上升到壓力開關上限值，即起跳壓力，控制器使進氣閥關閉，油氣分離器放氣閥打開放氣，壓縮機空載運行。直到系統(tǒng)壓力跌到壓力開關下限值后，即回跳壓力，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機滿載運行。2．2．2壓力和馬達運轉變化圖空載空載滿載馬達出力壓力下限上限T1時間12345T2說明：調整位于空壓機油氣分離器上的壓力開關，可以設定空壓機工作的上限和下限壓力；當系統(tǒng)壓力跌到壓力開關下限值時，空壓機滿載運行，見上圖斜線上升段；當系統(tǒng)壓力升到壓力開關下限值時，空壓機空載運行，見上圖斜線下降段；當空壓機持續(xù)空載時間（上圖12區(qū)段T1時間）超過預先設定的時間時，馬達停止運轉（上圖23區(qū)段），空壓機在34區(qū)段則再次滿載啟動，45區(qū)段再次空載運行，并由于T2時間小于預先設定時間，故此區(qū)段馬達未停止運轉。第三章變頻器概述和調速原理3．1變頻器概述變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調的交流電的裝置，它的問世，使電氣傳動領域發(fā)生了一場技術革命，即交流調速取代直流調速，交流電動機變頻調速技術具有節(jié)能、改善工藝流程、提高產(chǎn)品質量和便于自動控制等諸多優(yōu)勢，是公認的最具發(fā)展前途的調速方式。3．1．1變頻器的發(fā)展變頻器技術隨著微電子學、電力電子技術、計算機技術和自動控制理論等的不斷發(fā)展而發(fā)展，其應用越來越普及。電力電子器件是變頻器發(fā)展的基礎，自1956年起，先后出現(xiàn)了晶閘管、門極可關斷晶閘管（GTO）、電力晶體管（GTR）、電力MOS場效應管（MOSFET）、絕緣珊雙極型晶體管（IGBT）和智能功率模塊（IPM）等電力電子器件，為變頻技術的快速發(fā)展奠定了基礎。計算機技術和自動控制理論是變頻器發(fā)展的支柱，早期的晶閘管逆變器各橋臂的開關控制是由分立電子元器件組成的電路完成的，未采用計算機控制技術，不僅可靠性差、頻率低，而且輸出的電壓和電流波形是方波，隨著PWM技術的應用，以及16位甚至32位微處理器的應用，不僅能夠得到相當接近正弦波的輸出電壓和電流，而且也使變頻器的功能從單一的變頻調速發(fā)展為包含算術邏輯運算及智能控制在內的綜合功能，推出了能實現(xiàn)矢量控制、直接轉矩控制、模糊控制和自適應控制等模式。進入21世紀，隨著與變頻相關的技術持續(xù)發(fā)展，網(wǎng)絡智能化、專門化、一體化、環(huán)保無公害的變頻器將是發(fā)展方向。3．1．2變頻器的基本類型變頻器種類很多，有各種不同的分類方法，按相數(shù)分有單相和三相、按波形分有方波和正弦波、按儲能方式分有電壓型和電流型、按調壓方式分有脈幅調制和脈寬調制，另外若按控制方式分則有：U/f控制即壓頻比控制、SF控制即轉差頻率控制和VC矢量控制、直接轉矩控制、單片機控制等。3．1．3變頻器控制方式簡介變頻器的控制方式有：U/f控制即壓頻比控制、SF控制即轉差頻率控制和VC矢量控制、直接轉矩控制、單片機控制等，簡單解釋說明如下：U/f控制：在改變變頻器輸出頻率的同時也改變電壓，通常U/f為常數(shù)，這樣可使電機磁通保持一定，在較寬的調速范圍內，保持電機轉矩、效率、功率因素不下降。SF控制：采用速度檢出器測出電機轉速，構成速度閉環(huán)，速度調節(jié)器的輸出為轉差頻率，然后以電機速度對應的頻率與轉差頻率之和作為變頻器的輸出頻率，通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流。VC控制：通過把定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來，分別加以控制，影響變頻器輸出電流的大小、頻率和相位，用以維持電機內部的磁通和所需轉矩。直接轉矩控制：與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等間接控制轉矩，而是把轉矩直接作為控制量來控制。單片機控制：是以高性能單片機（主要為16位）和數(shù)字信號處理器（DSP）等為控制核心來構成系統(tǒng)的。3．2變頻器調速原理3．2．1變頻器調速原理根據(jù)電機學可知，交流異步電動機的轉速公式為：n=60f1*（1-s）/pf1：定子供電頻率；p：極對數(shù)；s：轉差率由上式可知，若均勻地改變定子供電頻率f1，則可以平滑地改變電動機轉速，然而只調節(jié)f1是不行的，因為下式：E1=4.44*f1*N1*K*Φ≒U1E1：定子相感應電動勢；N1：定子相繞組有效匝數(shù)；K：與電機結構有關的常數(shù)；Φ：每極磁通；U1：定子電壓。當定子電壓U1不變，Φ和f1成反比，f1升高或降低會導致磁通Φ減小或增大，從而使電機的最大轉矩減小，嚴重時將導致電機堵轉，或使磁路飽和，鐵耗增加。為此，在調節(jié)電源頻率時，也要調節(jié)電壓的大小，以維持磁通的恒定，使最大轉矩不變。根據(jù)U1和f1不同的比例關系，變頻器U/f控制介紹如下節(jié)。3．2．2變頻器U/f調速恒比例控制方式：調頻時同時調壓，維持U1/f1不變，當頻率較高時，定子壓降忽略不計，此時有U1≒E1、Φ為恒值，根據(jù)異步電動機的轉矩表達式：T=C*Φ*I2*cosφ2C：電磁轉矩系數(shù)；I2：轉子電流；cosφ2：轉子功率因數(shù)。當轉子電流I2額定，電動機轉矩不變，因此，這種恒比例控制方式屬于恒轉矩調速性質。當頻率較低時，定子壓降不可忽略，E1和U1相差較大，最大轉矩將隨f1的降低而減少，啟動轉矩也小。所以，恒比例控制方式只適用于調速范圍不大（即非低頻段），或者轉矩隨轉速下降而減小的負載（如風機、水泵等）。恒磁通控制方式：由恒比例控制分析可知，要在整個范圍內實現(xiàn)恒磁通控制，必須按E1/f1=恒值來控制，它是維持恒磁通和轉矩恒定的控制條件，但是由于電動機的感應電動勢E1難以測定和控制，所以實際應用中采用一種近似的恒磁通控制方法：當頻率較高時，采用恒比例控制方式，當頻率較低時，引入低頻補償，即通過控制環(huán)節(jié)適當提高變頻電源的輸出電壓，以補償?shù)皖l時定子電阻上的壓降，維持磁通不變，實現(xiàn)恒轉矩控制。恒功率控制方式：當調速轉速超過額定轉速時，要求f1>f1N（額定頻率），若仍按恒磁通方式控制，會使U1超過額定電壓U1N，這是不允許的，此時必須改用恒功率控制方式，即當f1>f1N時，保持U1=U1N，不進行電壓協(xié)調控制。隨著頻率的升高，氣隙磁通會小于額定磁通，導致轉矩減小，但頻率升高，速度增加，由P=T*n/955可知，當T減小的倍數(shù)和n增加的倍數(shù)相等時，P維持不變，故為恒功率方式。以上三種方式圖例如下：ff1N（50Hz）f1U1N恒比例恒磁通恒功率3．2．3變頻器U/f不同控制方式為了方便顧客選擇，變頻器說明書中通常都有U/f控制曲線圖，具體如下：基本U/f控制曲線：上圖中恒比例控制。轉矩補償U/f曲線：上圖中恒磁通控制，適用于低速時需要較大轉矩的負載，且可根據(jù)負載大小來確定補償程度轉矩負補償U/f曲線：上圖中恒比例控制曲線下方之虛線部分，由于在基本U/f控制曲線下方，故稱負補償。適用于風機、泵類的平方負載，這種負載的阻轉矩和轉速平方成正比，即低速時負載轉矩很小，即使不補償，電機輸出轉矩足以帶動負載。

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社會實踐報告系別：班級：學號：姓名：作為祖國未來的事業(yè)的繼承人，我們這些大學生應該及早樹立自己的歷史責任感，提高自己的社會適應能力。假期的社會實踐就是很好的鍛煉自己的機會。當下，掙錢早已不是打工的唯一目的，更多的人將其視為參加社會實踐、提高自身能力的機會。許多學校也積極鼓勵大學生多接觸社會、了解社會，一方面可以把學到的理論知識應用到實踐中去，提高各方面的能力；另一方面可以積累工作經(jīng)驗對日后的就業(yè)大有裨益。進行社會實踐，最理想的就是找到與本專業(yè)對口單位進行實習，從而提高自己的實戰(zhàn)水平，同時可以將課本知識在實踐中得到運用，從而更好的指導自己今后的學習。但是作為一名尚未畢業(yè)的大學生，由于本身具備的專業(yè)知識還十分的有限，所以我選擇了打散工作為第一次社會實踐的方式。目的在于熟悉社會。就職業(yè)本身而言，并無高低貴賤之分，存在即為合理。通過短短幾天的打工經(jīng)歷可以讓長期處于校園的我們對社會有一種更直觀的認識。實踐過程：自從走進了大學，就業(yè)問題就似乎總是圍繞在我們的身邊，成了說不完的話題。在現(xiàn)今社會，招聘會上的大字報都總寫著“有經(jīng)驗者優(yōu)先”，可還在校園里面的我們這班學子社會經(jīng)驗又會擁有多少呢？為了拓展自身的知識面，擴大與社會的接觸面，增加個人在社會競爭中的經(jīng)驗，鍛煉和提高自己的能力，以便在以后畢業(yè)后能真正真正走入社會，能夠適應國內外的經(jīng)濟形勢的變化，并且能夠在生活和工作中很好地處理各方面的問題，我開始了我這個假期的社會實踐-走進天源休閑餐廳。實踐，就是把我們在學校所學的理論知識，運用到客觀實際中去，使自己所學的理論知識有用武之地。只學不實踐，那么所學的就等于零。理論應該與實踐相結合。另一方面，實踐可為以后找工作打基礎。通過這段時間的實習，學到一些在學校里學不到的東西。因為環(huán)境的不同，接觸的人與事不同，從中所學的東西自然就不一樣了。要學會從實踐中學習，從學習中實踐。而且在中國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，又加入了世貿(mào)，國內外經(jīng)濟日趨變化，每天都不斷有新的東西涌現(xiàn)，在擁有了越來越多的機會的同時，也有了更多的挑戰(zhàn)，前天才剛學到的知識可能在今天就已經(jīng)被淘汰掉了，中國的經(jīng)濟越和外面接軌，對于人才的要求就會越來越高，我們不只要學好學校里所學到的知識，還要不斷從生活中，實踐中學其他知識，不斷地從各方面武裝自已，才能在競爭中突出自已，表現(xiàn)自已。在餐廳里,別人一眼就能把我人出是一名正在讀書的學生,我問他們?yōu)槭裁?他們總說從我的臉上就能看出來,也許沒有經(jīng)歷過社會的人都有我這種不知名遭遇吧!我并沒有因為我在他們面前沒有經(jīng)驗而退后,我相信我也能做的像他們一樣好.我的工作是在那做傳菜生,每天9點鐘-下午2點再從下午的4點-晚上8:30分上班,雖然時間長了點但,熱情而年輕的我并沒有絲毫的感到過累,我覺得這是一種激勵,明白了人生,感悟了生活,接觸了社會,了解了未來.在餐廳里雖然我是以傳菜為主,但我不時還要做一些工作以外的事情，有時要做一些清潔的工作，在學校里也許有老師分配說今天做些什么，明天做些什么，但在這里，不一定有人會告訴你這些，你必須自覺地去做，而且要盡自已的努力做到最好，一件工作的效率就會得到別人不同的評價。在學校，只有學習的氛圍，畢竟學校是學習的場所，每一個學生都在為取得更高的成績而努力。而這里是工作的場所，每個人都會為了獲得更多的報酬而努力，無論是學習還是工作，都存在著競爭，在競爭中就要不斷學習別人先進的地方，也要不斷學習別人怎樣做人，以提高自已的能力！記得老師曾經(jīng)說過大學是一個小社會，但我總覺得校園里總少不了那份純真，那份真誠，盡管是大學高校，學生還終歸保持著學生的身份。而走進企業(yè)，接觸各種各樣的客戶、同事、上司等等，關系復雜，但我得去面對我從未面對過的一切。記得在我校舉行的招聘會上所反映出來的其中一個問題是，學生的實際操作能力與在校理論學習有一定的差距。在這次實踐中，這一點我感受很深。在學校，理論的學習很多，而且是多方面的，幾乎是面面俱到；而在實際工作中，可能會遇到書本上沒學到的，又可能是書本上的知識一點都用不上的情況?；蛟S工作中運用到的只是很簡單的問題，只要套公式似的就能完成一項任務。有時候我會埋怨，實際操作這么簡單，但為什么書本上的知識讓人學得這么吃力呢？這是社會與學校脫軌了嗎？也許老師是正確的，雖然大學生生活不像踏入社會，但是總算是社會的一個部分，這是不可否認的事實。但是有時也要感謝老師孜孜不倦地教導，有些問題有了有課堂上地認真消化，有平時作業(yè)作補充，我比一部人具有更高的起點，有了更多的知識層面去應付各種工作上的問題，作為一名大學生，應該懂得與社會上各方面的人交往，處理社會上所發(fā)生的各方面的事情，這就意味著大學生要注意到社會實踐，社會實踐必不可少。畢竟，很快我就不再是一