工控自動化應用方案：三晶S350變頻器在空壓機節能改造的應用

三晶S350變頻器在空壓機節能改造的應用

--三晶S350變頻器在空壓機節能改造的應用

一、空壓機工作原理
kongqiyasuojishiyizhongliyongdiandongjijiangqitizaiyasuoqiangneijinxingyasuobingshiyasuodeqitijuyouyidingyalideshebei。zaigongyeshengchanzhongyouzhejiqiguangfandeyingyong，zaigezhongxingyezhongtadanfuzheweigongchangzhongsuoyouqidongyuanjian，gezhongqidongfamentigongqiyuandezhize。yinci，kongyajiyunxingzhuangkuangdehaohuaizhijieyingxianggongchangdeshengchangongyi。kongyajidedezhongleihenduo（主要分為螺杆式，活塞式，其中螺杆式應用最廣），但其供氣的控製方式都是采用加、卸載的方式。
三晶變頻器

◎活塞式空壓機工作原理
活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯軸器直接驅動曲軸，帶動連杆與活塞杆，使活塞在壓縮機氣缸內作往複運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將(jiang)無(wu)壓(ya)或(huo)低(di)壓(ya)氣(qi)體(ti)升(sheng)壓(ya)，並(bing)輸(shu)出(chu)到(dao)儲(chu)壓(ya)罐(guan)內(nei)。其(qi)中(zhong)，活(huo)塞(sai)組(zu)件(jian)，活(huo)塞(sai)與(yu)汽(qi)缸(gang)內(nei)壁(bi)及(ji)汽(qi)缸(gang)蓋(gai)構(gou)成(cheng)容(rong)積(ji)可(ke)變(bian)的(de)工(gong)作(zuo)腔(qiang)，在(zai)曲(qu)柄(bing)連(lian)杆(gan)帶(dai)動(dong)下(xia)，在(zai)汽(qi)缸(gang)內(nei)作(zuo)往(wang)複(fu)運(yun)動(dong)以(yi)實(shi)現(xian)汽(qi)缸(gang)內(nei)氣(qi)體(ti)的(de)壓(ya)縮(suo)。
◎螺杆式空壓機工作原理
螺杆式空壓機是由一對相互平行齧合的陰陽轉子(或稱螺杆)zaiqigangneizhuandong，shizhuanzichicaozhijiandekongqibuduandichanshengzhouqixingderongjibianhua，kongqizeyanzhezhuanzizhouxianyouxiruceshusongzhishuchuce，shixianluoganshikongyajidexiqi、壓縮和排氣的全過程。空壓機的進氣口和出氣口分別位於殼體的兩端，陰轉子的槽和陽轉子的齒被主電機驅動而旋轉。

二、空壓機節能改造的必然性
由(you)於(yu)空(kong)壓(ya)機(ji)不(bu)排(pai)除(chu)在(zai)滿(man)負(fu)荷(he)狀(zhuang)態(tai)下(xia)長(chang)時(shi)間(jian)運(yun)行(xing)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)，所(suo)以(yi)，選(xuan)型(xing)時(shi)隻(zhi)能(neng)按(an)最(zui)大(da)需(xu)求(qiu)來(lai)確(que)定(ding)電(dian)機(ji)容(rong)量(liang)，造(zao)成(cheng)空(kong)壓(ya)機(ji)係(xi)統(tong)餘(yu)量(liang)一(yi)般(ban)偏(pian)大(da)。傳(chuan)統(tong)空(kong)壓(ya)機(ji)都(dou)采(cai)用(yong)星(xing)三(san)角(jiao)降(jiang)壓(ya)啟(qi)動(dong)，但(dan)工(gong)頻(pin)啟(qi)動(dong)時(shi)電(dian)流(liu)仍(reng)然(ran)能(neng)達(da)到(dao)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)2~3倍bei，衝chong擊ji大da，會hui影ying響xiang到dao電dian網wang的de穩wen定ding性xing。且qie大da多duo數shu空kong壓ya機ji是shi連lian續xu運yun行xing，由you於yu一yi般ban空kong壓ya機ji的de電dian機ji本ben身shen不bu能neng根gen據ju壓ya力li需xu求qiu的de變bian動dong來lai實shi現xian降jiang速su，使shi電dian機ji輸shu出chu功gong率lv與yu現xian場chang實shi際ji壓ya力li需xu求qiu量liang相xiang匹pi配pei，導dao致zhi在zai用yong氣qi量liang少shao的de時shi候hou仍reng然ran要yao空kong載zai運yun行xing，造zao成cheng巨ju大da的de電dian能neng浪lang費fei。據ju統tong計ji，空kong壓ya機ji占zhan大da型xing工gong業ye設she備bei(風機、水泵、鍋爐等)幾乎所有的耗電量的15%。空壓機的節能改造勢在必行。
另外，空壓機還存在以下幾個問題：
1、氣壓超過上限壓力時空壓機卸載及卸載後電機空轉浪費大量的電能。
2、頻繁加卸載造成對電網的衝擊，同時也造成機械的磨損加大，縮短機械壽命。
3、氣量無法保持恒壓。當用氣量不斷變化時，供氣壓力不可避免產生波動，使用氣精度達不到工藝要求，影響生產效率及產品品質。
綜上所述：若能采用變頻調速技術，當流量需要量減少時，就可以降低電動機的轉速，從而較大幅度減小電動機的運行功率，實現節能的目的。

三、S350變頻恒壓控製係統
1、係統特點
S350變頻調速係統將管網壓力作為控製對象。壓力值由變頻器麵板給定（S350有多種給定通道），可根據用氣設備的實際需要，在空壓機的最高允許工作壓力內自由設定。裝在儲氣罐出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉變為4~20mA電流信號送給S350內置PID調tiao節jie器qi，與yu壓ya力li給gei定ding值zhi進jin行xing比bi較jiao，並bing根gen據ju差cha值zhi的de大da小xiao控kong製zhi變bian頻pin器qi的de輸shu出chu頻pin率lv，調tiao整zheng電dian動dong機ji的de轉zhuan速su，從cong而er使shi實shi際ji壓ya力li始shi終zhong維wei持chi在zai給gei定ding壓ya力li。S350內置PID具有穩定性高、調試簡單的特點。
三晶S350變頻器

2、節能效果
采cai用yong該gai係xi統tong改gai造zao後hou，壓ya縮suo機ji組zu的de供gong氣qi量liang與yu係xi統tong所suo需xu量liang動dong態tai匹pi配pei，壓ya縮suo機ji電dian機ji轉zhuan速su會hui隨sui著zhe係xi統tong用yong氣qi量liang的de不bu同tong而er進jin行xing調tiao節jie，避bi免mian了le電dian機ji空kong轉zhuan以yi及ji頻pin繁fan的de加jia卸xie載zai所suo帶dai來lai的de能neng量liang損sun耗hao，電dian機ji的de輸shu入ru功gong率lv大da大da降jiang低di，節jie電dian效xiao果guo顯xian著zhu。對dui於yu對dui空kong氣qi機ji來lai說shuo，供gong氣qi量liangQ 與轉速N 成正比，氣壓F與轉速N的二次方成正比，而軸功率與轉速N 的三次方成正比，見下表：

頻率值Hz	50	45	40	35	30	25
供氣量Q%	100	90	80	70	60	50
氣壓F%	100	81	64	49	36	25
軸功率P%	100	73	51	34	22	13
理論節電率N%	0	27	49	66	78	87

一般來說，對於連續用氣的空壓機係統，隨用氣量的變化，電動機運行頻率在25-50Hz 之間動態調節，除去電機及其它損耗，係統的節電率可達18%～35%。
3、綜合效益
　 ①運行成本降低：空壓機的運行成本由三項組成：初始采購成本、維護成本和能源成本。其中能源成本大約占壓縮機運行成本的70%。通過降低能源成本30%，再加上變頻起動後對設備的衝擊減少，維護和維修量也跟隨降低，所以運行成本將大大降低。
　 ②提高壓力控製精度：變bian頻pin控kong製zhi係xi統tong具ju有you精jing確que的de壓ya力li控kong製zhi能neng力li。通tong過guo使shi空kong壓ya機ji的de空kong氣qi壓ya力li輸shu出chu與yu用yong戶hu空kong氣qi係xi統tong所suo需xu的de氣qi量liang相xiang匹pi配pei，可ke以yi使shi管guan網wang的de係xi統tong壓ya力li保bao持chi恒heng定ding，有you效xiao地di提ti高gao了le供gong氣qi的de質zhi量liang。
　 ③延長壓縮機的使用壽命：bianpinqiyouruanqidonggongneng，kejianshaoqidongshiduiyasuojihejixiebujiansuozaochengdechongji，zengqiangxitongkekaoxing，yanchangyasuojishiyongshouming。tongshijianshaokongyajiqidongduidianwangdechongji。

四、變頻係統設計中注意事項
1、空壓機是大轉動慣量負載，很容易引起V/F控製方式的變頻器在啟動時出現過電流，因此應選用大啟動轉矩、過載能力強的矢量變頻器。S350係列的過載能力達到180%，啟動轉矩0.5HZ可輸出150%，可保證設備可靠穩定地運行及恒壓供氣的連續性。
以江門某廠實例：該廠使用凱撤牌空壓機、電機22KW，配S350 22KW通用矢量型變頻器。設定加速時間為15S、減速時間為6S，在0.7Mpa時仍然能正常啟動運行（上限0.8Mpa）。

啟動壓力	啟動電流A	運行電流A
0Mpa	36	33
0.6Mpa	42	38
0.7Mpa	60	55

2、空壓機不允許長時間低頻運行，若空壓機轉速過低，一方麵會使空壓機的工作穩定性變差，另一方麵也使缸體的潤滑條件變差、磨損加大，進而導致噴油現像。所以，空壓機工作的下限頻率應不低於20HZ，且減速時間應盡量短。S350電壓波動範圍±15%、耐壓高、減速時間短，可避免因減速時間過長而產生的噴油現象。
3、在滿足生產工藝的要求下，壓力設定越低越好。因為空壓機的壓力越高，所需電動機軸功率就越大，耗電量就越多。
4、出氣口釋放閥全部關閉，取消用出氣口釋放閥調節供氣量的方式，以避免由此導致的電能浪費。

五、S350空壓機改造功能參數表：

功能碼	功能說明	設定值	功能備注
F0.00	控製模式選擇	0	矢量控製
F0.01	啟停信號選擇	1	端子啟停
F0.03	主頻率源選擇	8	PID
F0.11	上限頻率設定	50	HZ
F0.14	下限頻率設定	20	HZ
F0.15	下限頻率作用	1	根據實際需要設定
F0.18	加速時間		依機型設定
F0.19	減速時間		依機型設定
F2.01	電機額定功率	保留	根據電機銘牌設定
F2.02	電機額定頻率	保留
F2.03	電機額定轉速	保留
F2.04	電機額定電壓	保留
F2.05	電機額定電流	保留
F2.11	電機參數辨識	1	完整調諧
F4.10	節能運行	1	自動節能運行
F5.00	MI1端子功能選擇	1	正轉運行（FWD)
F5.18	CI下限對值	0.0-20ma	根據實際需要設定
F5.19	CI下限對應設定	0.0-100%
F5.20	CI上限值	0.0-20ma
F5.21	CI上限對應設定	0.0-100%
F5.22	CI輸入濾波時間	0.00s-10.00s
F9.00	PID給定源選擇	0	鍵盤給定
F9.01	鍵盤預置PID給定	0.0-100%	根據實際需要設定
F9.02	PID反饋源選擇	1	模擬通道CI反饋
F9.03	PID輸出特性	0	根據實際需要設定
F9.04	比例增益	0.0-100
F9.05	積分時間	0.01s-10.00s
F9.06	微分時間	0.00s-10.00s
F9.07	采樣周期	0.01s-10.00s
F9.08	PID控製偏差極限	0.00s-10.00s

狀　態：離線

公司簡介
 產品目錄
 供應信息

公司名稱：	廣州三晶電氣有限公司
聯係人：	龔朋林
電　　話：	020-22321788
傳　　真：
地　　址：	廣州科學城香山路17號優寶科技園辦公樓201(辦公)
郵　　編：	510000
主　　頁：	http://www.sajbp.com

該廠商相關解決方案：