1、空壓機在工業生產中有著廣泛的應用。
空壓機的種類有很多,有活塞式空壓機、螺桿式空壓機、離心式空壓機,但其供氣控制方式幾乎都是采用加、卸載控制方式。該供氣控制方式雖然原理簡單、操作簡便,但存在能耗高,進氣閥易損壞、供氣壓力不穩定等諸多問題。隨著社會的發展和進步,高效低耗的技術已愈來愈受到人們的關注。在空壓機供氣領域能否應用變頻調速技術,節省電能同時改善空壓機性能,提高供氣品質就成為我們關心的一個話題。
2、空壓機工作原理目前空壓機上都采用兩點式控制(上、下限控制)或啟停式控制(小型空氣壓縮機),也就是當壓縮氣體氣缸內壓力達到設定值上限時,空壓機通過本身氣壓或油壓關閉進氣閥,小型空氣壓縮機則停機。
當壓力下降到設定值下限時,空壓機打開進氣閥,小型空壓機則又啟動。傳統的控制方式容易對電網造成沖擊,對空壓機本身也有一定的損害,當用氣量頻繁波動時,尤其明顯。
正常工作情況下,空氣被壓縮到儲氣罐。空壓機各點的檢測(包括壓縮空氣溫度、壓力,鏍桿溫度、冷卻水壓力、溫度和油壓、油溫等等)和整體控制由主控制單板機控制。
當空壓機出口壓力達到設定值上限時,通過油壓分路閥關閉進氣口,同時打開內循環管路,作自循環運行。此時用氣單位繼續用氣。
當壓力下降到設定值下限時,油壓分路閥關閉循環管路,打開空氣進口,空氣又由過濾器經壓縮到儲氣罐中。在靜態,原起動方式(Y-△),及加載、卸載時對電網供配電設備及鏍桿都會造成極大的沖擊。尤其是能源的嚴重浪費。
主電機轉速下降,軸功率將下降很多。節能潛力相當大。)變頻節能的效果是十分顯著的,特別是調節范圍大的系統及設備,通過實際應用可以直觀的看出在流量變化時只要對轉速(頻率)稍作改變就會使軸功率有更大程度上的改變,就因有此特點使得變頻調速(節能)方式成為一種趨勢并且不斷深入的應用于各行業及其各種調整領域。
3、加、卸載供氣控制方式存在的問題
3.1耗能分析我們知道,加、載控制方式使得壓縮氣體的壓力在Pmin~Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值,即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下,Pmin、Pmax之間關系可以用下式來表示:CPmax=(1+δ)Pmin是一個百分數,其數值大致在10%~25%之間。而若采用變頻調速技術可連續調節供氣量的話,則可將管網壓力始終維持在能滿足供氣壓力上,即Pmin附近。由此可知,在加、卸載供氣控制方式下的空壓機較之變頻系統控制下的空壓機,所浪費的能量主要在2個部分:
(1)壓縮空氣壓力超過Pmin所消耗的能量在壓力達到Pmin后,原控制方式決定其壓力會繼續上升(直到Pmax)。這一過程同樣是一個耗能過程。
(2)卸載時調節方法不合理所消耗的能量通常情況下,當壓力達到Pmax時,空壓機通過如下方法來降壓卸載:關閉進氣閥使電機處于空轉狀態,同時將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空。這種調節方法要造成很大的能量浪費。
3.2其它不足之處
(1)靠機械方式調節進氣閥,使供氣量無法連續調節,當用氣量不斷變化時,供氣壓力不可避免地產生較大幅度的波動。用氣精度達不到工藝要求。再加上頻繁調節進氣閥,會加速進氣閥的磨損,增加維修量和維修成本。
(2)頻繁采用打開和關閉放氣閥,放氣閥的耐用性得不到保障。
4、恒壓供氣控制方案的設計
針對原有供氣控制方式存在的諸多問題,經過上述分析,應用變頻調速技術進行恒壓供氣。通過壓力變送器采集實際壓力P送給PID智能調速器,與壓力設定值P0作比較,并根據差值的大小按既定的PID控制模式進行運算,產生控制信號送變頻調速器VVVF,通過變頻器控制電機的工作頻率與轉速,從而使實際壓力P始終接近設定壓力P0。
同時,該方案可增加工頻與變頻切換功能,并保留原有的控制和保護系統,另外,采用該方案后,空壓機電機從靜止到旋轉工作可由變頻器來啟動,實現了軟啟動,避免了啟動沖擊電流和啟動給空壓機帶來的機械沖擊。
[$page] 5、技術指標和配置
磁場定向矢量控制,電機變量完全解耦,電流閉環。采用美國TI公司最新款高性能32位電機控制專用DSP,高速完成復雜準確的控制算法,國內首家產品化應用。
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