1 引言
空压机在工业生产中有着广泛地应用。它担负着为所有气动元件www.cechina.cn,包括各种气动阀门,提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响生产工艺。空压机的种类主要有活塞式、螺杆式,但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。
2 电机原理及空压机加、卸载供气控制方式存在的电能浪费
2(1)交流异步电动机的转速公式为:
n=60f(1-s)/p
其中 n—电机转速 f—运行电频率;
p—电机极对数 s—转差率;
2(2) 空压机加、卸载供气控制方式存在的问题
2.1 能耗分析
加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin~Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值,即能够保证用户正常工作的最低压力。
一般情况下,Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:
Pmax=(1+δ)Pmin
 
在加、卸载供气控制方式下的空压机控制工程网版权所有,所浪费的能量主要在2个部分:
(1) 加载时的电能消耗
在压力达到最小值后,原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中,一定要向外界释放更多的热量,从而导致电能损失。另一方面,高于压力最大值的气体在进入气动元件前,其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。
(2) 卸载时电能的消耗
当压力达到压力最大值时,空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态,同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据我们测算,空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%~25%(这还是在卸载时间所占比例不大的情况下)。换言之,该空压机20%的时间处于空载状态,在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下,空压机电机存在很大的节能空间。
2.2 其它不足之处
(1)靠机械方式调节进气阀,使供气量无法连续调节,当用气量不断变化时,供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀,会加速进气阀的磨损,增加维修量和维修成本。
(2) 频繁采用打开和关闭放气阀,放气阀的耐用性得不到保障。
3 恒压供气控制方案的设计
针对原有供气控制方式存在的诸多问题,可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时,我们可以把管网压力作为控制对象,压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PID智能调节器www.cechina.cn,与压力设定值P0作比较,并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算,产生控制信号送变频调速器VVVF,通过变频器控制电机的工作频率与转速,从而使实际压力P始终接近设定压力P0。同时,该方案可增加工频与变频切换功能,并保留原有的控制和保护系统,另外,采用该方案后,空压机电机从静止到旋转工作可由变频器来启动,实现了软启动,避免了启动冲击电流和启动给空压机带来的机械冲击。
4 系统元器件的选配及系统的安装与调试
(1) 安装
控制柜安装在空压机房内,与原控制柜分离,但与压缩机之间的主配线不要超过30m。控制回路的配线采用屏蔽双绞线,双绞线的节距在15m以下。另外控制柜上装有换气装置控制工程网版权所有,变频器接地端子一定不能与动力接地混用,以上措施增强了系统的稳定性、可靠性。
(2) 调试
a) 变频器功能设定(不同的工况及控制方式,功能设定可能不同)
01-00=1设定为1:运行指令由外部端子控制
01-05=20加速时间:设定为20S,具体数值根据工况及生产要求
01-06=20减速时间:设定为20S
01-10=50最大频率:设定为50Hz(等于电机额定频率)
01-24=1 (设为标准电机)
01-25=100-105 电机过载保护水平:具体数值根据工况及生产要求
05-00=1 PI控制方剑荷栉行?I>
05-01=0 PI调节误差极性:设为正极
05-02=0 PI给定信号选择:设为0
05-03=72% (给定压力值) PI数字给定值 (100%对应10KG)
05-04=1或2 PI反馈信号选择
05-07=5-10 积分