• Danfoss變頻器在Atlas空壓機(jī)變頻改造中的應(yīng)用

    1.系統(tǒng)概述 

      涪陵卷煙廠動(dòng)力車(chē)間空壓站由3臺(tái)ATLAS40M3/MIN空壓機(jī)組成,其主電機(jī)功率為250KW,主要為卷包和制絲車(chē)間提供生產(chǎn)所需的壓縮空氣。每臺(tái)空壓機(jī)自帶獨(dú)立的電控系統(tǒng),其核心為西門(mén)子公司的ELEKTRONIKON(E1)程序控制器,控制空壓機(jī)的起/停和加/卸載動(dòng)作,并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),電機(jī)起動(dòng)方式為星一角降壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行。原系統(tǒng)主要存在的問(wèn)題如下: 

      (1)主電機(jī)雖然采用星一角降壓起動(dòng),但是電機(jī)功率大,起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大,影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全。 
      (2)電機(jī)經(jīng)常卸載運(yùn)行,屬非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,電能浪費(fèi)嚴(yán)重。 
      (3)三臺(tái)空壓機(jī)組電控系統(tǒng)間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)控制聯(lián)鎖,需要操作人員值守,容易產(chǎn)生責(zé)任事故。 
      (4)壓力采用上、下限兩點(diǎn)式控制,壓力罐中的空氣壓力波動(dòng)范圍大,出口壓力不穩(wěn)定,影響產(chǎn)品質(zhì)量。 

      變頻改造后,保留原系統(tǒng)工頻系統(tǒng)控制功能,增加變頻功能,做到了工頻/變頻互鎖切換。變頻系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)方式,在壓力罐出口處加裝一個(gè)壓力傳感器,PLC采集儲(chǔ)氣罐出口實(shí)際壓力信號(hào)與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后進(jìn)行PID調(diào)節(jié),輸出控制信號(hào),變頻器根據(jù)該信號(hào)輸出頻率,改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)供氣壓力,保持壓力的恒定,使空壓機(jī)始終處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。 

      變頻調(diào)速控制的空壓機(jī)其獨(dú)特之處就在于輸出的空氣量由變頻器頻率大小來(lái)控制,它不同于傳統(tǒng)的控制方式是通過(guò)壓力的加載/卸載方式來(lái)維持壓力在一個(gè)較大范圍之內(nèi),因此有更高的效率。變頻改造后,其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面: 

      (1)空壓機(jī)由變頻器啟動(dòng),無(wú)峰值電流,減小了啟動(dòng)時(shí)的沖擊。 
      (2)大幅度降低壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪聲。 
      (3)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)集中自動(dòng)控制,簡(jiǎn)便高效,可靠,保護(hù)功能齊備,無(wú)需專人值守。 
      (4)運(yùn)行平穩(wěn),延長(zhǎng)壓縮機(jī)系統(tǒng)壽命,減少維護(hù)量。 
      (5)保證供氣壓力恒定,使系統(tǒng)管道壓力變化保持設(shè)定值附近,有效地提高了供氣質(zhì)量。 
      (6)空壓機(jī)運(yùn)行期間能節(jié)約25%的電能。 

      變頻改造前空壓機(jī)工作在工頻狀態(tài)。壓力采用上、下限兩點(diǎn)式控制,也就是當(dāng)空壓機(jī)氣缸內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值上限時(shí),空壓機(jī)通過(guò)本身的油壓關(guān)閉進(jìn)氣閥;當(dāng)壓力下降到設(shè)定值下限時(shí),空壓機(jī)打開(kāi)進(jìn)氣閥。如果用氣量時(shí)常變化,就會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁的卸載和加載,對(duì)電動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)和電網(wǎng)造成很大的沖擊。再者,空壓機(jī)卸荷運(yùn)行時(shí),不產(chǎn)生壓縮空氣,電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài),這部分電能被白白浪費(fèi)。 

      2.系統(tǒng)組成 

      該系統(tǒng)需要加裝PLC控制柜和變頻器柜,系統(tǒng)工作前選擇變頻機(jī)組和各空壓機(jī)工作方式。下圖1為該系統(tǒng)的主回路原理圖: 

      圖1:系統(tǒng)原理圖 

      (1)空壓站變頻控制系統(tǒng)配置1套PLC控制系統(tǒng),作為空壓機(jī)變頻系統(tǒng)主控制器,實(shí)現(xiàn)3臺(tái)空壓站的遠(yuǎn)程控制功能和自動(dòng)控制系統(tǒng)。 
      (2)配置1臺(tái)人機(jī)操作員終端,用于整個(gè)空壓站系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置。 
      (3)配置1臺(tái)丹佛斯變頻器,通過(guò)切換變頻機(jī)組實(shí)現(xiàn)三臺(tái)空壓機(jī)變頻控制。 
      (4)在空壓站空氣罐出口處安裝1只壓力變送器,采集出口壓力作為壓力反饋信號(hào),系統(tǒng)具有閉環(huán)PID調(diào)節(jié)功能和開(kāi)環(huán)控制功能。 
      (5)變頻器輸出端通過(guò)切換連接到空壓機(jī)電機(jī)控制回路,實(shí)現(xiàn)變頻/工頻的切換,保留原系統(tǒng)的單機(jī)控制功能。 

      3.注意事項(xiàng) 

      該系統(tǒng)改造應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題 

      (1)電機(jī)的散熱問(wèn)題,電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)變頻改造后,低頻運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速降低,其電機(jī)電扇的散熱效果也降低,可視情況增加散熱風(fēng)扇。 
      (2)空壓機(jī)的潤(rùn)滑問(wèn)題,空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速越低,潤(rùn)滑油的耗量也就越少;其潤(rùn)滑效果越差,若變頻器啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短或頻率過(guò)低,容易造成潤(rùn)滑泵供油不足,系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。 
      (3)控制器干擾問(wèn)題,原來(lái)的空壓機(jī)模擬量信號(hào)為電壓型,抗干擾能力較差,變頻器改造后干擾尤為突出,施工過(guò)程中應(yīng)注意動(dòng)力電纜和信號(hào)電纜務(wù)必分開(kāi)敷設(shè),若能對(duì)原控制器采集的信號(hào)進(jìn)行濾波將電壓型測(cè)量信號(hào)改為電流型。      

      (4)由于變頻器變頻運(yùn)行時(shí)對(duì)原有空壓機(jī)控制系統(tǒng)干擾比較大,為提高系統(tǒng)的可靠性,安裝輸入電抗器、輸出電抗器及濾波器更佳。 

      4.改造后的效益 

      空壓機(jī)變頻改造后,能源節(jié)約是最有實(shí)際意義的,根據(jù)所需壓縮空氣來(lái)供給的空壓機(jī)是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀況,就目前設(shè)備的運(yùn)行狀況來(lái)看,節(jié)電率可達(dá)25%。變頻起動(dòng)后對(duì)設(shè)備的沖擊減少,維護(hù)和維修量也跟隨降低,所以大大降低了維護(hù)成本。變頻起動(dòng)較少了對(duì)壓縮機(jī)的電器部件和機(jī)械部件所造成的沖擊,增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,使壓縮機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。從而此外,變頻控制能夠減少機(jī)組起動(dòng)時(shí)電流波動(dòng),這一波動(dòng)電流會(huì)影響電網(wǎng)和其它設(shè)備的用電,變頻器能夠有效的將起動(dòng)電流的峰值減少到最低程度。變頻控制系統(tǒng)具有精確的壓力控制能力,使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化基本保持不變,保證了供氣質(zhì)量。

     
     
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