变频器在空压机节能上的应用

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1、变频器在空压机节能上的应用变频器　空气压缩机　节能1 引言   近些年来我国国民经济持续高速发展，但能源供应明显不足，限电和错峰用电是生产性企业时时要面临的问题。有一组数据是这样的：“我国单位产出的能源消耗远远高于发达国家和世界平均水平。2003年，我国单位生产总值的能源消耗比世界平均水平高2.2倍，比美国高2.3倍，比欧盟高4.5倍，比日本高8倍，比印度还高出0.3。”还有另一组数据：2003年中国的GDP是1.4万亿美元，能量消耗占全球能源总消耗量的11.5%，而同期日本的数值是4.3万亿美元，5.4%；美国是10.9万亿美元，22%。数字是枯燥的，但反映出的现实是惊

2、人的。这两组数据都说明了一个问题，中国能源利用率太低，低到了制约国民经济发展的严重地步。作为一个制造行业的技术人员，国家工业生产能耗过高，电力资源不足，大力上马电站又带来一系列环境问题，直接威胁到我们的生存质量。因此我们绝不能置身事外，要尽可能的为节约能源做点贡献。本文就讲述一个用变频器实现空气压缩机节能改造的实例。2 空气压缩机的使用现状   空气压缩机是绝大多数工矿企业都需要使用供气设备，并且在配备空压机的时候不仅要考虑满足当前生产的需求，还要考虑以后增容的可能，因此空压机配备的供气能力基本都大于实际的生产需求。另外空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以

3、只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。综合以上的因素，大多数的企业的空气压缩机都存在浪费大量电能的问题，因此有很大的节能改造空间。3 我们遇到的问题   某公司配置有两台主电机为18.5kW的总供气能力为5.3m3的螺杆式空气压缩机，其工作形式为一主一次。其中一台空压机一直负荷率较低，据保守计算有三分之一的时间在卸载状态下工作。当空压机卸载时电机空转，不对外提供气源，但由于其本身功率大，空载耗电仍然很高，无异浪费大量电能。针对这个情况我们考虑对空压机进行技术改造，以实现节能的目的。图1 工频变频隔离示意图图2 控制电路图图3 对空压机原电路的修改4 改造方案

4、的确定   如今大家已经有了共识，了解到了空压机的节能改造能产生很大的效益。因此有不少专业的公司在开展空压机的变频改造业务，其改造方式多是PID恒压控制改造。但由于空压机长时间低速工作时，一方面主电机温升会加大，影响电机寿命；另一方面会使循环润滑油的温度变低，容易造成油的乳化，从而保证不了螺杆机头的良好润滑，也会影响主机头的寿命。因上面两条因素的制约，PID恒压改造时变频器输出的频率下限不能低于20Hz，因此对于功率较小的空压机来说这种改造节能空间不大。于是我们针对自己的实际工况提出了全新的改造方案：让处于卸载工作状态时的空压机直接停机，从而原空转时间内所需求的电能就可以

5、全部节省下来。5 改造方案的实现5.1变频和工频间的隔离   为了空压机的稳定运行，改造时必需进行全面考虑，要避免因变频器故障时空压机无法使用，因此在保留原有主电路的情况下加上变频控制。这种情况下一定要注意变频和工频电路的隔离问题，同时要保证变频器的输出端不能接入工频电源。实现这个目的的主电路示意图如图1所示。其中黑色部分为空压机原有的线路，蓝色部分为改造添加的部分。5.2控制电路的实现   为了实现变频和工频的转换和互锁控制，在控制电路上加装一个两位的选择开关SA1，实现变频运行和工频运行的选择。其电路图如图2所示。   同时对此控制电路的转换开关上并联了一个保护接点，

6、用的是空压机原电路中电机星三角启动的主接触器的辅助触点，以保证空压机无论是变频还是工频工作过程中，意外被转动选择开关时不能进行切换。这样可以可靠的保护空压机和变频器的正常运行，确保只有空压机启动前才能进行变频和工频的选择，因为运转过程中工频和变频的切换可能造成意外损坏。5.3对空压机原控制回路的改动   变频器的运转信号选取空压机的加载信号，原加载信号是由PLC输出的一个220V的电压信号，为了让这个信号同时控制变频器就需要对这个信号进行处理，如下图3所示。用原加载信号控制一个中间继电器，然后再用中间继电器的一对触点来控制加载电磁阀，另一对触点来控制变频器运行。5.4变频

7、器的选用和参数设置   此项改造我们选用了深圳英威腾公司生产的CHE系列变频器。CHE是一款矢量型变频器，提供无PG的矢量控制方式，可以实现低速时150%的起动转矩，同时其过载能力为150%额定电流60s；180%额定电流10s。从而可以满足螺杆式压缩机高起动转矩的要求。变频器的控制接线非常简单，只要实现用继电器K1控制其运转即可，不作辍述。但对于空压机的控制，变频器的一些参数的设置非常重要，并且要结合空压机的性能特点进行设置，以免出现各种不良状况。变频器必需要设置的参数见表1。其它未设置的参数按其默认值即可。其中非常值得注意