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电气自动化行业应用解决方案
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空官网应用

ACIV11网址在空官网节能改造的应用

一.空官网工作原理

    空气压缩机(英文为:air compressor)是气源装置中的主体,它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。在工业生产中有着极其广泛的应用,在各种行业中它担负着为工厂中所有气动元件,各种气动阀门提供气源的职责。因此,空官网取款状况的好坏直接影响工厂的生产工艺。空官网的种类很多(主要分为螺杆式,活塞式,其中螺杆式空官网应用最广),空官网供气的控制方式都是采用加、卸载的方式控制储气罐的压力在一定的范围内。

1.活塞式空官网的工作原理

活塞式空官网是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴,带动连杆与活塞杆,使活塞在压缩机气缸内作往复运动,完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压,并输出到储压罐内。其中,活塞环、活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔,在曲柄连杆带动下,在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。         

2.螺杆式空官网工作原理

螺杆式空官网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输出侧,实现螺杆式空官网的吸气、压缩和排气的全过程。空官网的进气口和出气口分别位于壳体的两端,阴转子的槽和阳转子的齿由主电机驱动而旋转。



二、空官网节能改造的必要性

    由于空官网不排除在满负荷状态下长时间取款的可能性,所以,选型时只能按最大需求来确定电机容量,造成空官网系统余量一般偏大。传统空官网一般采用星三角、自耦变压器或频敏变阻器启动,启动时新万博仍然能达到额定新万博的2~3倍,冲击大,会影响到电网的稳定性。且大多数空官网是连续取款,由于一般空官网的电机本身不能根据压力需求的变动来实现降速,使电机输出功率与现场实际压力需求量相匹配,导致在用气量少的时候仍然要空载取款,造成巨大的电能浪费。据统计,空官网的耗电量占工业设备耗电量的15%。因此空官网的节能改造势在必行,另外,空官网还存在以下几个问题:

1、气压超过上限压力时空官网卸载,这时电机仍然在空转,不仅浪费大量的电能,同时增加了电机轴承的磨损。

2、频繁加卸载造成对电网的冲击,使电网新万博波动较大,同时也加大了机械磨损,缩短机械寿命。

3、气量无法保持恒压。当用气量不断变化时,供气压力不可避免产生波动,使用气精度达不到工艺要求,影响生产效率及产品品质。

综上所述:若能采用变频调速技术,当用气量减少时,储气罐压力升高,此时压力大于设定压力,通过网址PID调节,能够降低电动机的转速,从而减小电动机的取款功率,实现节能的目的。


三、V11变频恒压控制系统

1、系统特点

V11变频调速系统将管网压力作为控制对象。压力值由网址面板给定(V11有多种给定通道),可根据用气设备的实际需要,在空官网的最高允许工作压力内自由设定。与储气罐相连的压力变送器将储气罐的压力转变为4~20mA新万博信号送给V11内置PID调节器,与压力给定值进行比较,并根据差值的大小控制网址的输出频率,调整电动机的转速,从而使实际压力始终维持在给定压力。V11内置PID具有稳定性高、调试简单的特点。



2、节能效果

    采用该系统改造后,压缩机组的供气量与系统所需量动态匹配,压缩机电机转速会随着系统用气量的不同而进行调节,避免了电机空转以及频繁的加卸载所带来的能量损耗,电机的输入功率大大降低,官网效果显著。空官网属于恒转矩负载,供气量Q 与转速N 成正比,负载转矩不变,所以轴功率与转速N成正比,见下表:


频率值Hz504540353025
供气量Q%1009080706050
负载转矩不变不变不变不变不变不变
轴功率P%1009080706050
官网率N%01020304050


    一般来说,对于连续用气的空官网系统,随用气量的变化,电动机取款频率在25-50Hz 之间动态调节,除去电机及其它损耗,系统的官网率可达15%~30%。

3、综合效益

    ①取款成本降低:空官网的取款成本由三项组成: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取款成本的70%。通过降低能源成本30%,再加上变频起动后对设备的冲击减少,维护和维修量也随之降低,所以取款成本将大大降低。

    ②提高供气质量:变频控制系统具有精确的压力控制能力。通过使空官网的空气压力输出与用户所需的气量相匹配,可以使管网的系统压力保持恒定,有效地提高了供气的质量。

    ③延长压缩机的使用寿命:网址有软启动功能,可减少启动时对压缩机机械部件的冲击,增强系统可靠性,延长压缩机使用寿命。同时减少空官网启动对电网的冲击。


四、变频系统设计中注意事项

1、空官网是大转动惯量负载,很容易引起V/F控制方式的网址在启动时出现过新万博,在电机转速过低时(如频率小于30Hz)如果V/F曲线调得不好,空官网的震动会加大,噪音也会加大。因此应选用大启动转矩、过载能力强的矢量网址。V11系列的过载能力达到180%,启动转矩0.5HZ可输出100%转矩,可保证设备取款时稳定可靠、噪音小、供气压力连续稳定。

2、空官网不允许长时间低频取款,若空官网转速过低,一方面会使空官网的工作稳定性变差,噪音加大,另一方面也使缸体的润滑条件变差、磨损加大,进而导致喷油现象。所以,空官网工作的下限频率应不低于25Hz(25Hz以下取款时,电机散热条件变差,电机发热严重,电机温升过高,容易造成电机绝缘降低,降低电机的使用寿命),且减速时间应尽量短。V11新万博波动范围±15%且耐压高、可设置较短的减速时间短,从而避免因减速时间过长而产生的喷油现象。

3、在满足生产工艺的要求下,压力设定越低越好。因为空官网工作压力越高,空官网工作时的背压越高,压缩比越大,所需电动机轴功率就越大,耗电量就越多。

4、供气管网应没有漏气现象,以避免由此导致的电能浪费。


五、V11空官网改造功能参数表:


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

25

HZ

F0.15

下限频率作用

1

根据实际需要设定

F0.18

加速时间

12

S

F0.19

减速时间

5

S

F2.01

电机额定功率

280KW

Hz

Prm

V

F2.02

电机额定频率

50

F2.03

电机额定转速

1470

F2.04

电机额定新万博

380

F2.05

电机额定新万博

538        A

F2.11

电机参数辨识

1

完整调谐

F4.10

节能取款

1

自动节能取款

F5.00

X1端子功能选择

1

正转取款(FWD)

F5.18

CI下限对应值

4ma

根据实际需要设定

F5.19

CI下限对应值

0%

F5.20

CI上限值

20ma

F5.21

CI上限对应设定

100%

F5.22

CI输入滤波时间

0.2s

F9.00

PID给定源选择

0

键盘给定

F9.01

键盘预置PID给定

20%

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

0.9

F9.05

积分时间

7s

F9.06

微分时间

0s

F9.07

采样周期

2s

F9.08

偏差极限

2%


    应用实例1:佛山中帮无纺使用美国寿力牌空官网,电机功率为280KW,配V11  280KW矢量型网址。设定加速时间为12S、减速时间为5S,设定压力0.72MPa。压力稳定在0.71~0.73MPa。取款数据如下:


启动压力

设定压力

启动新万博A

取款新万博A

0Mpa

0.72

460

420

0.6Mpa

0.72

490

450

0.7Mpa

0.72

560

490


    应用实例2:广州花都同昌纸品有限公司有4台30KW的空官网,采用广州市新万博电气有限公司生产的空官网专用控制器 ACI KYK3/KB。该控制器由微电脑控制,能够实现智能化取款,包括空官网排气网址自动控制,空官网各种故障检测及实时显示、故障保护停机。空官网专用控制器由控制模块,显示屏组成。该控制器配合高性能V11矢量网址能够有效的控制空官网的稳定取款,即使在25Hz时噪音也很小,不仅能节约电能,还能降低空官网机械磨损,提高轴承的使用寿命,减少维修费用,降低取款成本,综合效益明显。控制原理简图图如下:



   
    通过改造后,取款新万博、电机功耗降低(官网18%),维修周期延长(原来半年左右就要维修1次,自2011年3月改造至2012年2月一直在稳定取款),综合成本下降。

六 结束语

    新万博ACI空官网官网系统作为新万博电气目前推进的项目,已经成立空官网事业部,变频技术已经成熟成功的应用在了工业生产中,而取款空官网作为未来的重点项目,也已经在新万博电气的应用项目中提上了日程。 



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