75kw空压机技术改造方案(2)

75kw空压机技术改造方案

一、变频改造方案设计原则

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、系统具有开环和闭环两套控制回路。4、根据空压机的工况要求，系统应保障电动机具有恒转矩运行特性一。5、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。6、在用电气量小的情况下，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。

二、系统控制原理

本系统采用压力闭环调节方式，在原来的压力罐（或输气管道）上加装一个压力传感器，通过压力来控制变频器的转速。其控制原理为：将供气管道压力作为调控参数，通过压力变送器（或远传压力表）将压力信号转换为4-20mA（或0-5V）直流信号，送入变频器内的PID调节器，与压力设定信号比较，其差值由调节器作PI运算，输出信号送给变频器，随时调整变频器的输出频率，控制电机转速，维持管道压力稳定在设定的压力值上。若管道压力发生变化将自动进行调节。例如，当用气量减少，管道压力增加时，调节过程是：变送器信号大于设定信号，调节器输出减少，变频器输出频率降低，电机转速下降，压缩机风量减小，使管道压力减小。由于其调控过程较快，短时间内，变换器信号和压力给定信号便处于动态平衡状态，从而维持了变频器输出频率稳定，实现了恒压供气，使空压机始终处于节电运行状态。

2、改造方案

设计时，根据电机容量(75KW/380V)选用一台变频器，采用PID调节母管定压控制方式。该系统在设计时，从安全角度考虑，在保留原工频系统情况下，增加变频系统，做到了工频变频互锁切换。通过外部控制电路，使空压机起停操作步骤仍然如前，操作简单，安全可靠。在供气管道上安装压力传感器，通过压力来控制变频器的转速。

3、变频控制系统组成

该系统是变频器、电气控制柜、母管压力变送器（或远传压力表）、空压机等组成。电气控制柜主要控制器件全部选用国内外品牌产品、性能稳定、质量可靠、操作方便。

4、系统改造应注意的问题

1）、改造实施前需具备的条件和注意事项：

◆要改造空压机的电气原理图和接线图完整。

◆整个工厂的用气状况，是否随着季节波动或随工艺改变波动卸载时间是否变动多以

此判断节电率。

2）、改造实施中的注意事项：

◆电动机的散热问题电动机经过变频器变频后，转速降低，其电机风扇的散热效果也

要降低。

◆空压机的润滑问题空压机的转速越低，润滑油的耗量也就越小，其润滑效果越差。

◆系统压力设定问题在满足生产工艺的要求下，压力设定越低越好，因为空压机的排

气压力越高，所需的电机轴功率越大，电机耗电也就越多。

针对以上问题，我们综合节能效果和空压机的机械特性，考虑了多种方案，最后把系统压力设定为0.6MPa（按客户的生产工艺要求）,把变频器运行频率下限设定为30HZ，这样，即能满足空压机散热和润滑的需要，又能最大限度的降低电能损耗。

空压机恒压改造控制框图

（C ） S350空压机改造功能参数表： 功能码 功能说明 设定值 功能备注 F0.00 控制模式选择 0 矢量控制 F0.01 启停信号选择 1 端子启停 F0.03 主频率源选择 8 PID F0.11 上限频率设定 50 HZ F0.14 下限频率设定 20 HZ

F0.15 下限频率作用 1 根据实际需要设定 F0.18 加速时间 依机型设定 F0.19 减速时间 依机型设定

F2.01 电机额定功率 保留 根据电机铭牌设定

F2.02 电机额定频率 保留 F2.03 电机额定转速 保留 F2.04 电机额定电压 保留 F2.05 电机额定电流 保留 F2.11 电机参数辨识 1 完整调谐 F4.10 节能运行 1 自动节能运行 F5.00 MI1端子功能选择 1

正转运行（FWD)

F5.18 CI 下限对值 0.0-20ma 根据实际需要设定

F5.19 CI 下限对应设定 0.0-100% F5.20 CI 上限值 0.0-20ma F5.21 CI 上限对应设定 0.0-100% F5.22 CI 输入滤波时间 0.00s-10.00s F9.00 PID 给定源选择 0

键盘给定

F9.01 键盘预置PID 给定 0.0-100% 根据实际需要设定 F9.02 PID 反馈源选择 1 模拟通道CI 反馈

F9.03 PID 输出特性 0

根据实际需要设定

F9.04 比例增益 0.0-100

F9.05 积分时间 0.01s-10.00s F9.06 微分时间 0.00s-10.00s F9.07 采样周期 0.01s-10.00s F9.08 PID 控制偏差极限

0.00s-10.00s

螺杆空气压缩机在出厂时配套的排气压力调节装置，多数为关闭进气管式压力调节器，其工作

原理是当储气罐（风包）内空气压力超过设定的压力时，压缩机进气管上碟阀自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态，当储气罐内的空气压力低于设定压力时，压缩机进气管碟阀自动开启，压缩机又进入到满载工作状态。空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因工况变化导致用气量变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载－卸荷工作方式。满载时的工作电流接近电动机的额定电流，卸荷时的空转电流约为30-50％电动机额定电流，这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。这种机械式调节装置虽然也能起到压力调节作用，但是压力调节精度低，压力波动大。压缩机总是在额定转速下工作，机械磨损大，电耗高。

根据空气压缩理论，压缩机的轴功率、排气量和轴转速符合下列公式：

N=Mr＊n/9553（KW）Vd1＝K＊Vh1＊n2（m3/min）

式中：N－压缩机的轴功率（kw）

Mr－压缩机输入的平均轴转矩（N.m）

n －压缩机的轴转速（r/min）

Vd1 －在n2 转速下的排气量（（m3/min）

K －与汽缸容积、压力、温度和泄漏有关的系数

Vh1 －一级缸容积（m3 ）

n2 －调节后的压缩机转速（r/min）

根据上述理论分析，在空气压缩机的汽缸容积不能改变的条件下，只有调节压缩机的转速才能改变排气量；空气压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化。在压缩机总排气量大于总用气量时，通过降低压缩机转速调节供风压力，是达到压缩机经济运行的有效方法。在可以选用的压缩机变极电动机、改变皮带轮传动比、串极调速等调速方法中，变频调速与其他调速方法相比，具有无极调速、容易实现自动控制，不用改变设备结构和安装量小的特点。变频调速的优点是压力给定方便，根据用气量的变化随时调整设定值，能够实现压力闭环运行，实现压缩机的恒压供应。

把压力传感器安装在总排风管上，反馈输出的压力信号转换成变频器可以识别的模拟电压信号或电流信号（0-5V, 0-10V,4-20mA ），如果是一台式运行可以直接使用变频器的内置PID功能。压缩机变频改造后运行平稳，工作压力保持恒定，由变频器控制压缩机的自动运行。设备改造后可以实现供风压力闭环控制，减少了压缩机的启停次数，减轻了操作人员的劳动强度；降低了耗电量和机械磨损，延长了机械的使用寿命，提高了经济效益。节电30%左右有效节约公司成本。

李波

2011-12-31