一、空压机工作原理简述
单级压缩螺杆式空压机。其工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸内转动,使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化,空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至压出侧,实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阻转子与阳转子被主电机驱动而旋转。
空压机的主电机功率为75KW,运行方式为星-角减压起动后全压运行,具体操作程序为:按下启动按钮,控制系统接通启动器线圈并打开断油阀,空压机在卸载械式下启动,这时进气阀处于关闭位置,而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压2秒后空压机开始加载运行,系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值,即起跳压力,控制器使进气阀关闭,油气分离器放气,压缩机空载运行,直到系统压力跌到压力开关下限值后,即回跳压力下,控制器使进气阀打开,油气分离器放气阀关闭,压缩机满载运行。
二、改造前空压机系统工况存在的问题
1、主电机虽然星-角减压起动,但起动时的电流仍然很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。
2、主电机时常空载运行,原非经济运行,电能浪费严重。
3、主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
4、主电机工频起动设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以设备维护工作量大。
变频改造方案
一、变频改造方案设计原则
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求,空压机变频改造后系统应满足以下要求:
1、电机变频运行状态保持储气罐出口压力稳定,压力波动范围不能超过±0.02Mpa。
2、系统应具有变频和工频两套控制回路。
3、系统具体开环和闭环两套控制回路。
4、一台变频器能够控制两台空压机组,可用转换开关切换。
5、根据空压机的工况要求,系统应保障电动机具体恒转矩运行特性。
6、为了防止非正弦波干扰空压机控制器,变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。
7、在用气量小的情况下,变频器处在低频运行时,应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围。
8、考虑到系统以后扩展问题,变频器应满足将来工况扩展的要求。
二、改造方案
由变频器、压力变送器、调节仪、电机、螺旋转子组成压力闭环控制系统自动调节电机转速,使储气罐内空气压力稳定在设定范围内,进行恒压控制。系统构成如下图所示。
反馈压力与设定压力进行比较运算,实时控制变频器的输出频率,从而调节电机转速,使储气罐内空气压力稳定在设定压力上。
主回路电路图略
图中QF1、QF2是空气开关,起隔离作用,同时QF2也是变频柜的电源开关;KM1、KM3和KM2、KM4是两对机械联锁接触器,起隔离作用。变频运行时,KM1、KM2同时吸合,KM3、KM4断开;工频运行时KM3、KM4同时吸合,KM1、KM2断开。变频运行方式时,将QF1、QF2合上,将KM3、KM4断开,KM1、KM2吸合(用转换开关实现);手动运行时,将QF1、QF2断开,将KM2、KM3合上KM1、KM2断开(用转换开实现),恢复原来运行方式。输入、输出电抗器的作用是抑制变频器对其它控制电气设备的干扰。
空压机变频改造后的效益
1.节约能源
变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较,能源节约是最有实际意义的,根据空气量需求来供给的压缩机工况是最经济的运行。下表为改造前后空压机主电机运行参数对照表:
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电流(A)
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电压(V)
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频率(Hz)
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实际功率(KW)
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节电率(%)
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改造前
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130
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380
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50
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69.79
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0
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改造后
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115
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240
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30
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38.99
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44.30
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从上表可证实,节电效果十分明显。如果空压机每年按300天工作日计算,则每年可节约电能22.26万度。
2.运行成本降低
传统压缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44.3%,再加上变频起动后对设备的冲击减少,维护和维修量也跟随降低,所以支行成本将大大降低。
3.提高压力控制精度
变频控制系统具体精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随关电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高,所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围,也就是0.2bar范围内,有效地提高了工况的质量。
4.延长压缩机的使用寿命
变频器从0Hz起动压缩机,它的起动加速时间可以调整,从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击,增强系统的可靠性,使压缩机的使用寿命延长。此外,变频控制能够减少机组起动时电流波动,这一波动电流会影响电网和其它设备的用电,变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。
5.降低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求,变频调速改造后,电机动转速度明显减慢,因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明,噪音与原系统比较下降约3至7分贝。