安川變頻器在螺桿空壓機上的應用

1、螺桿空氣壓縮機工作原理：
螺桿式空氣壓縮機是噴油單級雙螺桿壓縮機，采用高效帶輪(或軸器)傳動，帶動主機轉動進行空氣壓縮，通過噴油對主機壓縮腔進行冷卻和潤滑，壓縮腔排出的空氣和油混合氣體經過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空氣。螺桿式空氣壓縮機的核心部件是壓縮機主機，是容積式壓縮機中的一種，空氣的壓縮是靠裝置于機殼內互相平行嚙合的陰陽轉子的齒槽之容積變化而達到。轉子在與它精密配合的機殼內轉動使轉子齒槽之間的氣體不斷地產生周期性的容積變化而沿著轉子軸線，由吸入側推向排出側,完成吸入、壓縮、排氣三個工作過程。

2、改造的必要性：
2.1空壓機的驅動軸上所需要的軸功率，與排氣壓力、空壓機轉速有直接的關系，也就是說，在實際運行中，由于壓縮空氣的使用隨時在變化，空壓機并不經常在額定工況下運行，而空壓機排氣壓力的高低則直接影響到實際軸功率的大小。排氣壓力越高，所需軸功率也越大。試驗證明滿負載時，空壓機的輸入電流（功率）與排氣壓力的關系符合下圖曲線與關系式。
提交
2.2為滿足用氣量的隨時變化要求，儲氣罐內氣體必須保持一定的壓力，目前大多數空壓機均采用切斷進氣的調節方式來改變排至儲氣罐的氣量。對于空壓機氣量的供求關系表現為排氣壓力的變化，空壓機排氣量正好滿足生產用氣量要求時，儲氣壓力保持不變，若能維持這種狀態當然最佳，但實際上用氣量是隨時變化的，而且設計冗余量較大，所以空壓機排氣量都要大于用氣量，如果空壓機仍恒速運轉，則儲氣罐內的氣體越積越多，當罐內壓力上升達到設定壓力時，一般采用兩種辦法：一種是空壓機卸荷運行，不產生壓縮氣體，電動機處于空載運轉，其用電量仍為滿負載的30-60%，這部分電能被白白浪廢掉。另外一種辦法是停止空壓機運行，這樣似乎空壓機空轉或不斷放空所浪費的電能被消除了，但是若無容積較大的儲氣罐，將會帶來電動機的頻繁啟動，空壓機的空載啟動電流大約是額定電流的5-7倍，對電網及其它用電設備沖擊較大，同時使空壓機的使用壽命也會縮短。

3、改造方案提交
3.1改造方案
1）通過PLC及觸摸屏做自動功率控制，把浪費的無用功省出來，具體的方案就是根據負載電流的檢測通過通訊控制變頻器功率的輸出，在保證正常使用及工藝的要求外盡量降低做功。
2）采用PID恒壓控制，在根據負載變化控制電機轉速的方法中，我們的目的是想管道的壓力，我們采用遠傳壓力表或者壓力變送器檢測儲氣罐的壓力，只要變頻器控制該壓力維持恒定不變，則既不影響正常的生產工藝，又起到節能的效果。
3）不改變原有的控制系統，將改造系統與原有系統進行并聯互鎖，當變頻系統出現故障時可以隨時切換到原來的系統，以保證空壓機正常工作。
3.2變頻改造后的優點
3.2.1由于空壓機可以在保證生產所需要的最低壓力下運行，電機輸入功率大大下降，輔以壓力閉環控制，實現空壓機的供氣壓力—轉速的動態匹配，減少了電機的實際輸入功率，達到節能目的。即電機的轉速由供氣壓力來控制，壓縮機需要多大的功率，電機就輸出多大的功率，而不必做無用功，從而取得良好的節能效果，節能的第二方面是空壓機停止了空轉，電機不存在輕載運行，這部分能量很可觀。
3.2.2相應帶來的其它好處是：供氣壓力穩定，通過壓力調節器，可使空壓機保持在設定的壓力值下工作，壓力穩定可靠性高，而且壓力可以無級設定，隨時可調。電機實現軟啟動，壓縮機的使用壽命及檢修周期都將得到大大延長?？諌簷C排氣量由空壓機的轉速來控制，氣缸內氣閥片不再反復地開啟和關閉，閥座、彈簧等工作條件大大改善，避免了高溫、高壓氣體急劇的流動與沖擊，維修工作量減少。

4、改造后的節能效果
4.1壓縮機負載基本上是恒轉矩負載，對恒轉矩負載，電機的輸出功率P的一般表達式為P∝T*N表達式中，T：負載轉矩 N：電機轉速  這就是說，即使是恒轉矩負載，采用變頻器等使電機速度下降，電機的輸出功率將減小。節電器輸入功率 　PIN可用下式表示： 　PIN=P/（ηINV*η m）
表達式中，PIN：變頻器輸入功率  ηINV：變頻器效率  η m ：電機的效率
由上式，假設總效率（ηINV*η m）對于電機的轉速為一定，則顯然電機轉速下降將引起電機輸出功率P減小，與其成比例的節電器輸入功率PIN也減小，即消耗電能降低。但是為使電機轉速下降而使變頻器輸出頻率降低，則總效率也降低。但因頻率降低的幅度大于總效率降低的幅度，因此，與原先的控制方式相比，仍有顯著的節能效果。另外，電磁調速電機、鼠籠電機的定子電壓控制等從前的調速電機，轉速下降時，總效率將大幅度降低，因而基本上得不到低速時的節能效果。因此采用變頻器取代這些從前的調速方式，可以充分的節能。一般節電率在15%以上。
A 采用安川變頻器，調速范圍寬，變頻器調速范圍能適應各種調速設備的要求，頻率范圍0.00-400.00HZ可調。
B 控制精度高，變頻器的數字設定分辨率為±0.01%,模擬設定分辨率為±0.1%。
C 動態特性好，變頻器采用自關斷器件IGBT速度快，且采用SPWM。
D 控制模式，負載電壓和頻率受控變頻器的CPU，故調節速度快，系統的動態性能好。
E 保護功能強，變頻器有23種保護功能，對過壓、欠壓、過流、過載、過熱均能通過CPU高速計算并給予保護。
F 變頻器內部有電機防噪裝置，可實時改變電機的運行噪聲。

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