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技術頻道

四方TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統在螺桿空壓機上的應用

  引言

  螺桿空壓機在冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業有廣泛的應用,是許多工藝流程中的核心設備,其裝機容量一般取決于生產所需的最大氣量并另外增加10%~20%的余量。由于生產中用氣量的不均衡,當氣體壓力達到一定值時,空壓機一般采用卸荷空載運行或者停止空氣壓縮機這兩種方式,其中卸荷空載運行時的用電量為滿負載的30%~60%,這部分電能被白白的浪費掉,而停止空氣壓縮機運行會帶來電動機的頻繁啟停,對電網及其他設備的沖擊較大,同時空氣壓縮機的壽命也會縮短。

  另調查統計,全國各類電動機耗電量約占全國發電量的70%,其中80%為異步電動機,而且大多數電動機長時間處于輕載運行狀態,特別是風機、泵類負載的電機。若在此類負載上使用變頻調速裝置,其耗電量將大幅降低。以空壓機為例,其負載特性屬恒轉矩,其節電率N%=Δn↓%,即節電率等于轉速下降的百分數(一般在20%左右,轉速也不能過低,過低會加速機械的磨損)。

  因此,如何設計出節能、穩定和自動化程度高的控制方案,是空壓機使用及制造企業所面臨的首要問題。隨著電力電子技術的發展,變頻驅動技術逐步引入了空壓機領域,通過大量的應用案例及實測印證該方案具有運行壓力穩定、對電網沖擊小、運行安全、在一定范圍內節能的優點。

  二、變頻螺桿空壓機的優勢分析

  傳統螺桿式空壓機工頻控制的技術弱點及變頻控制的優勢:

  (1)加、卸載調節供氣的控制方式嚴重浪費能源

  傳統的控制方式,空壓機在加載時:從設定壓力到卸載壓力的加壓過程中,電能白白浪費掉,而經過減壓閥減壓的過程,也是在浪費能量;空壓機卸載時:關閉電磁閥使電機一直在空轉,這種調整方法同樣是極大的能力浪費,卸載時的功耗約占滿載的20%~40%。

  在變頻控制方式下,變頻驅動系統通過控制電機轉速來控制氣壓,使輸出壓力始終維持在設定壓力,輸出壓力保持恒定,避免頻繁加卸載導致的電能浪費。

  空壓機屬于恒轉矩負載,單就輸出功率而言,采用變頻調速節能效果遠不如風機泵類二次方負載顯著。但空壓機大多處于長時間連續運行狀態,由于設計時都是按最大需求來選擇排氣量的,在實際運行中,非滿載運行的時間的占的比例也非常高,非滿載運行過程有著巨大的節能空間。

  (2)啟動電流沖擊大

  傳統的空壓機主電機采用Y-△減壓起動,起動電流約為額定電流3倍,仍然很大,對電網沖擊大,易造成電網不穩以及威脅其它用電設備的運行安全。

  變頻器可使電機起動、加載時的電流平緩上升,沒有任何沖擊;電機實現軟啟停,避免沖擊電流造成的危害,有利于延長設備的使用壽命;

  (3)供氣壓力穩定性差

  在產品生產環節,氣壓的穩定性對產品質量的影響是很大的,用戶對供氣壓力精度都有一定要求,傳統的空壓機為避免氣壓不足,供氣壓力較要求值要偏高一些,但這樣會使成本高、能耗大,同時頻繁的加卸載也很難保證氣壓溫度;

  變頻器可以閉環實時監測供氣管路中氣體的壓力,PID調節器比較當前壓力與設定壓力差值比較,保證輸出壓力始終維持在設定壓力,輸出壓力保持恒定,提高生產效率和產品質量。

  三、TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統介紹

  圖1 TS2600螺桿空壓機單變頻電控驅動系統

  TS2600系列螺桿空壓機單變頻電控驅動系統,是四方電氣在最新的開放式驅動技術平臺基礎上,為空壓機行業定制開發的高性能變頻電控系統,集成了空壓機設備控制與應用中的所有需求及變頻驅動功能。系統使用高性能重載型矢量變頻單元,配置變頻空壓機控制適配卡及控制面板,具有安裝調試簡易、集成度高、系統可靠性高、性價比高等優勢,代表了空壓機變頻驅動領域的領先水平。

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