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利用汇川HD90高压变频器实现空压机的节能改造

作者:苏州市汇川技术有限公司2013.04.28阅读 3384

  空压机简介:
  空压机是气源装置中的主体www.cechina.cn,它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。空压机常见类型分为容积式和动力式www.cechina.cn,此次改造的螺杆式空压机就是容积式空压机中的一种。
  一、现场概况
  客户是一家实际生产能力60万吨/年的煤矿企业。现采用两台高压空压机作为井下气动工具的气源装置控制工程网版权所有,由于电网容量相对较小,无法直接工频启动,再加上空压机自身会有大量能量的浪费,客户最终决定选择汇川HD90高压变频器对空压机进行变频改造。
  空压机相关参数如下:
  1、 空压机型号:SWT-250W            2、排气量:40m?/min
  3、 额定功率:250kW                       4、额定电压:10000V
  5、 额定电流:21.8A                         6、额定转速:1485rpm
  7、 额定频率:50Hz
  二、改造前方案
  高压空压机通常采用工频启动方式,空压机启/停信号直接控制高压接触器闭合/断开,空压机驱动电机直接工频启动,示意图如下:
 


  图1:空压机工频控制示意图

  空压机在运行过程中,根据压力罐检测到的压力大小,控制阀门进行加载和卸载控制,确保压力罐压力在0.65MPa到0.75MPa之间波动,保证井下拥有足够的气源;在采用工频方式启动时,主要有以下缺点:
  1、启动电流仍然很大,直接影响电网的稳定性与其它用电设备的运行安全;
  2、空压机时常出现空载运行,电能浪费严重,处于非经济运行状态;
  3、启动时对设备的冲击较大,一些部件的动作频率高(如电磁阀等),导致设备后期维护费用高;
  4、工频运行,设备噪音大。
  三、汇川技术HD90空压机改造方案
  汇川技术根据现场空压机实际情况,为客户提供与电机功率相匹配的高压变频器,型号为HD90-J100/450-DN,变频器采用内置PID调节方式,通过压力罐中检测压力值大小实时调节电机转速,从而达到恒压输出的目的控制工程网版权所有,示意图如下:

 
  图2:汇川HD90变频改造方案示意图

  变频器采用远程控制方式,启/停信号由空压机控制给出,变频器的运行信号、故障信号反馈给空压机控制系统,保留了客户原有的操作习惯,极大的方便了客户使用。
  四:汇川HD90高压变频器改造优势
  1、对电网无冲击:采用变频器进行电机控制,实现了真正的软启动,启动过程无冲击电流;
  2、优越的加速性能: 高压空压机进行变频改造时,经常面临无法正常启动的现场,报"系统油压力低"等故障,此为工频设计保护功能,需保证变频器在10s内加速到50Hz才能够避免此故障。汇川变频器采用世界领先的磁链闭环矢量控制技术,具有优异的加减速控制性能,极好的满足了空压机启动对加速性能的要求;


  图3:汇川HD9x系列加速性能示意图

  3、控制精度高:空压机类负载等工艺型类负载,控制精度要求比较高,普通的控制方式往往无法很好的满足需求,汇川HD9x高压变频器采用先进的矢量控制方式,使得电机在整个控制过程中具有较高的转速控制精度,从而使得空压机的输出压力更加平稳,压力波动控制在0.02MPa以内;
  4、节能:原有的工频控制方式,空压机经常会处于卸载运行,造成能量的极大浪费。采用变频器实时调节电机转速,实现输出恒压控制,避免了卸载时能量的浪费;
  5、维护量减少:采用变频控制电机,电机实现了真正的软启动,启动过程中,对设备无冲击,减少了设备后期的维护量;
  五、总结
  今年来,世界工业赖以需求的能源日趋减少,能源危机已成为大多数企业的共识,节能降耗也是每一家工业企业都将要面对的现实。空压机行业属于浪费能源的行业之一,对空压机进行变频改造,不仅具有巨大的节能空间,而且能够实现输出压力的精准控制,达到恒压控制CONTROL ENGINEERING China版权所有,同时还降低了设备的机械磨损,产生了更多的附带效益。

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