空氣壓縮機是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。它的用途廣泛,可以用于冶金、機械制造、礦山、電力、紡織、石油化工等各個行業(yè)??諌簷C占大型工業(yè)設(shè)備(風機、水泵、鍋爐、空壓機等)耗電量的15%。經(jīng)考察,大部分空壓機自身存在著以下幾個缺點: (1) 當輸出壓力大于一定值時,自動打開泄載閥,使異步電動機空轉(zhuǎn),嚴重浪費能源。 (2) 異步電動機易頻繁的啟動、停止,影響電機的使用壽命。 (3) 工作條件惡劣,噪音大 。(4) 自動化程度低,輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠人為調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)的,調(diào)節(jié)速度慢,波動大,不穩(wěn)定,精度低。(5) 空壓機工頻啟動電流大,對電網(wǎng)沖擊大,電機軸承磨損大,設(shè)備維護量大。針對以上存在的問題,設(shè)計采用變頻器實現(xiàn)對螺桿式空氣壓縮機的節(jié)能改造方案,經(jīng)分析,該方案自動化程度高,節(jié)能效果顯著,實用性好。
QD200 是奇電變頻器QIROD家族中的一員,具有自身的優(yōu)點。QD200 是柜掛式變頻器,功率范圍0.75KW~500KW,進線電壓為380V~480V的電壓等級,控制方式為無速度傳感器的矢量控制 (sensorless vector control) 和矢量控制。無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種,只是沒有速度傳感器,通過電機模型的計算來估測電動機的速度反饋值。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制,但也有系統(tǒng)簡單,無需維護速度傳感器,價格便宜的優(yōu)點,尤其適用于風機泵類電機。傳統(tǒng)的V/f 控制也無需速度傳感器,但對于大功率的風機泵類電機,如用V/f 控制無電流環(huán)控制,容易引起電流的波動。無速度傳感器的矢量控制,不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán), 電機的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定。QD200 具有豐富的客戶端子,包括8 路數(shù)字量輸入(LI1~LI8),2 路模擬輸入(AI),2 路繼電器輸出(TA), 2 個模擬輸出(AO),5V 輔助電源用于模擬給定輸入,24V 輔助電源用于數(shù)字量輸入,所有的LI/TA ,AI/AO 都可以自由編程定義功能。
MODBUS 接口是QD200 的標準配置,無需選件。通過MODBUS 可以將QD200 連接到更高層的自動化系統(tǒng)。
QD200系列變頻器內(nèi)置有PID功能,操作比較靈活,控制接口有多種方式,可以采用硬接線方式、也可以采用通訊方式。
在這個系統(tǒng)中,系統(tǒng)具有變頻和工頻兩套控制回路。 在原先的工頻啟動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加變頻器控制系統(tǒng),保證空壓機在變頻器出現(xiàn)故障后能夠工頻啟動,不影響生產(chǎn)。通過變頻器內(nèi)置的PID功能,實現(xiàn)空氣壓縮機的恒壓控制,電機變頻運行狀態(tài)能夠保持儲氣罐出口壓力穩(wěn)定,壓力波動范圍不能超過±0.2bar。
變頻器技術(shù)參數(shù) | 設(shè)備配置 | |
![]() | ![]() | ![]() |
![]() | ![]() | ![]() |
![]() | ![]() | ![]() |
![]() | ![]() | |
![]() | ![]() |
根據(jù)現(xiàn)場空間情況,一臺QD200系列變頻器安裝于控制柜外,變頻器安裝及現(xiàn)場電機如圖所示
采用QD200變頻器的空氣壓縮機變頻改造系統(tǒng)已投入運行兩年多,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益:
控制裝置運行可靠,故障率低;
空氣壓力平穩(wěn),使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在±0.2bar范圍內(nèi),有效地提高了工況的質(zhì)量;
增強系統(tǒng)的可靠性,降低了空壓機的噪音,使壓縮機的使用壽命延長;
經(jīng)濟效益顯著,能源成本降低44.3%,維護成本顯著減少,實際運行的統(tǒng)計數(shù)字表明,一年可節(jié)電 65.19萬度。以每度電0.3元計算, 約節(jié)約電費19.56萬元。節(jié)省電費約20%以上,約半年即可回收投入的資金。
管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定,不隨用氣量的變化而變化,提高了供氣質(zhì)量;
對設(shè)備的沖擊減少,維護和維修量也跟隨降低,降低了維修費用;
節(jié)能效果顯著,約半年可全部回收采用變頻器控制系統(tǒng)增加的投資.