一、系统原工频运行概况
1、空压机工作原理简述:
原空压机的运行方式为工频状态。压力采用两点式控制(上、下限控制),也就是当空压机气缸内压力达到设定值上限时,空压机通过本身的油压关闭进气阀,当压力下降到设定值下限时, 空压机打开进气阀。生产的工作状况决定了用气量的时常变化,这样就导致了空压机在半载或轻载下运行,或者经常是加载几分钟,卸载几分钟,频繁的卸载和加载,对电动机、空压机和电网造成很大的冲击。再说,空压机卸荷运行时,不产生压缩空气,电动机处于空载状态,其用电量为满负载的60%左右,这部分电能被白白的浪费。
系统在设计时是针对全厂满负荷用气量来设计的,并考虑了富余,是按最大量来设计的的,而现在的工况是用气量经常变化,且经常在半载下运行,在整个系统运行时存在着严重的“大马拉小车”的现象。为了解决这种现象,节约能源,提高经济效益,有必要对现有系统进行变频改造。
2、原系统工况存在的问题
1)主电机全压起动,起动时的电流很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全,对机械设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以设备维护工作量大。
2)主电机时常轻载运行,属非经济运行,电能浪费严重。
3)主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
4)经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化,不能保持恒定的工作压力。
二 、变频改造后运行情况
安装三佳变频器后,启动无冲击,保护了空压机,延长了使用寿命。经调试后,供气气压稳定,减少了频繁加卸载的次数,降低了空压机运行噪音。奥圣变频器提高了产品质量,节省了电能消耗,降低了空压机保养、维修费用,很好地解决了螺杆空压机使用时存在的问题,客户对我们的服务感到非常满意。
现场图片


三、变频改造技术方案
1、 系统控制原理
本系统采用工变频工作方式,增加了系统的可靠运行,正常情况下,系统变频器运行,以压力为目标,PID运算控制变频器输出频率,实现恒压供气。其控制原理为:将供气管道压力作为调控参数,通过压力变送器(或远传压力表)将压力信号转换为4- 20mA直流信号,送入变频器内的模拟量输入端子,经过变频器内部PID运算,随时调整变频器的输 出频率,控制电机转速,维持管道压力稳定在设定的压力值上。若管道压力发生变化将自动进行调节。例如,当用气量减少,管道压力增加时,调节过程是:变送器 信号大于设定信号,调节器输出减少,变频器输出频率降低,电机转速下降,压缩机风量减小,使管道压力减小。由于其调控过程较快,短时间内,变换器信号和压 力给定信号便处于动态平衡状态,从而维持了变频器输出频率稳定,实现了恒压供气,使空压机始终处于节电运行状态。
2、改造方案
设计时,根据电机容量(55KW/380V)选用三佳变频器,采用PID调节母管定压控制方式。该系统在设计时,从安全角度考虑,在保留原工频系统情况下,增加变频系统,做到了工频变频互锁切换。通过外部控制电路,使空压机起停操作步骤仍然如前,操作简单,安全可靠。在供气管道上安装压力传感器,通过压力来控制变频器的转速。
四、三佳变频器主要参数设置
F0.02 = 1 端子控制
F0.03 = 8 PID控制设定
F4.00 = 1 正转运行
F5.02 = 8 故障输出
FA.00 = 0
FA.01 = 46.5 目标压力比例
FA.02 = 1
FA.08 = 0
五、节电率估算:
工频耗电量估算
1)异步电机空载、不同负载运行情况下功率因数、效率随负载变化情况:
负载情况 | 功率因数 | 效率 |
空载 | 0.25
| 0 |
1/4负载 | 0.5 | 0.78 |
1/2负载 | 0.77 | 0.85 |
3/4负载 | 0.85
| 0.88 |
满载 | 0.89 | 0.88 |
2) 空压机加载日均时间为6小时, 卸载日均时间为6小时,加载率50%,每年用电天数300天
3)55kw异步电机空载电流约40A
4) 功率计算
cosθ:功率因数 η:效率
空载(卸载)功率 P1 = 1.732*U*I*cosθ = 1.732*380*40*0.25 =6.6kw
满载(加载)功率 P2 = 55kw
一年耗电量: W = (P1*6 + P2*6) * 330 = (6.6kw *6 + 55*6) * 300 =(39.6 + 330)kwh * 300 = 108540度
变频耗电量估算:
1)变频器工作效率η=98%
2)变频工作平均功率25kw
一年耗电量: W = 25 * 12 * 300 / η = 300 *300 kwh/ 0.98 = 91836度
节电率计算:
W = 108540 - 91836 = 16704 度
节电率 = 16704 / 108540 = 15.38 %