基比系列通用型低压变频器在螺杆式空气压缩机变频改造上的应用(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:141

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　　4 螺杆式空气压缩机变频改造注意事项
　　1在进行变频改造时应该注意，尽量保持原有设备主电路和控制电路的完整性，对其电路的改动越少越好；这有利于在变频器发生故障或是检修时，空压机可以很方便地改动回到原有的控制方式上去，这保证了空压机在变频和工频状态下都可以运行，也使得改造时可以不用重新编写PLC程序。
　　2变频器的启动信号由角形接法交流接触器KM1控制，既在星形时变频器不启动无输出。
　　3时间继电器JS的整定时间要大于等于变频器的启动时间，这保证变频器空载变频启动。
　　4变频器的下限运行频率一般要设在35赫兹或以上，如果赫兹数太低，可能会造成油气分离器无法有效分离油气，造成空压机漏油现象。但要根据实际情况具体来考虑设定下限频率值，因为不同的空压机其机械配合磨损和效率不尽相同，其不漏油的下限频率也不一定相同。
　　5管路上的压力传感器的安装位置要尽量靠近空压机，不要安装在过滤器或是阀门以后，同时切记压力传感器和空压机之间的管路上不能安装任何阀门元件，防止过滤器堵塞或是阀门关闭后，空压机不停机并发生爆炸危险。还应该保留空压机原来的压力停机保护开关。
　　6使用变频器下限频率延时停机功能。
　　7按生产工艺要求，变频改造后，适当降低压缩气供气系统的供气压力，将原来的高压变流量供气改变为变频恒压变流量供气方式。
　　
　　
　　5 螺杆式空气压缩机变频改造节能分析
　　
　　如图6所示拉力F与摩擦力F’大小相等、方向相反，拉力F在时间T内拉动物体做直线运动，移动位移S。拉力F在时间T内作的功率P为（式1）
　　

　　
　　
　　由数学知识可知线速度v和旋转角速度ω之间的关系如式2所示,式中f为旋转体的旋转频率。
　　 (式2)
　　将式2代入式1可以求得旋转物体摩擦阻力功率如式3所示
　　 (式3)
　　由式3可以知道,克服旋转体的摩擦阻力使旋转体匀速转动,需要向旋转体提供的功率按式3公式计算（忽略机械效率损失，认为η为1）。式3中F’为旋转体的旋转摩擦阻力，r为旋转体的旋转半径，f为旋转体的旋转频率。所以我们可以在忽略空气压缩机机械效率损失，同时忽略空压机机械效率因为电机转速变化而变化的情况下，即始终认为空压机机械效率η为1，可以近似地认为变频器的输出功率与空压机电机的转速成正比，即成一次方正比例关系。
　　如图7所示是螺杆式空压机工频运行时的转速/功率-周期示意图。t1是空压机加栽运行时间，t2是空压机卸栽运行时间，加栽/卸栽时的转速和功率分别为P1/n1和P2/n2。忽略空压机机械效率η的变化，W1和W2分别为空压机加栽运行时间t1和卸栽运行时间t2中由电源输送给空压机电机的能量。其中W1转换为压缩空气势能、动能和热能等形式的能量，供设备使用。而W2则转换为机械的摩擦热能和声音、震动等形式的能量损失掉。
　　所以螺杆式空压机经过变频改造后，由于电机处于变速运行情况下，而通过式3的推导知道电机的平均功率与电机的平均转速成一次方正比例关系。空压机变频改造后，是根据用气系统的用气量恒压变流供气；所以变频改造后，空压机在周期T（t1 t2）内所作的功W，等于同等工况下，空压机工频运行时，加载运行时间t1内所作的功W1。如图8所示。
　　通过以上分析，可知只要知道螺杆式空压机工频改造前卸载运行时间和卸载电流，就可以大致计算出，相同工况下变频改造后的节能功率和节能电量（忽略机械效率η的变化）。
　　
　　

　　
　　
　　6 结束语
　　在改造过程中应当注意的是，认真分析设备工频运行的历史数据，计算节能空间，仔细分析设备的电路原理，做出最为合理可行的电路改造方案。当然，在用气量较为稳定且空压机设计容量很恰的工业场合，空压机的变频改造主要目的不是节能，而是改善设备运行工况，延长设备使用时间。实际应用的事实证明，基比系列通用型低压变频器应用于螺杆式空压机进行变频改造，对于改善设备的运行工况、恒定供气压力、减小机械磨损、节约设备维护维修费用、节约能源都具有非常现实的实际意义。

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