根据上述理论分析,在空压机的汽缸容积不能改变的条件下,只有通过调节空压机的转速才能改变排气量;空压机是恒转矩负载,空压机的轴功率与转速成正比变化。在空压机的总排气量大于总用气量时,通过降低空压机转速调节供风压力,是达到空压机经济运行的有效方法。在选用变极电动机、改变皮带轮传动比、串极调速等调速方法中,变频调速与其他调速方法相比,具有无级调速、容易实现自动控制、不用改变设备结构和安装量小的特点。
在空压机多机应用中,传统的控制压力或出气量的方法是使多台空压机全部运行,并通过加载和卸载来调节,最终达到压力或出气量的控制要求。显然,所有的空压机都是在全速运行,所以,耗电严重且控制频繁,尤其是在加一台太多但减一台又太少的情况下更是如此。
因此,对空压机多机进行变频控制是非常理想的,如图7-14所示。如果空气压力要求不高或出气量不多,只需要一台空压机工作即可,这时变频空压机便通过调节电动机转速来达到要求。当变频空压机电动机的频率达到50Hz时,若其出气量仍无法满足要求,便可要求加入一台工频运行的空压机(如空压机1),变频空压机则通过速度调节来满足要求。当变频空压机电动机的频率再次达到50Hz而仍无法满足要求时,则需要加入两台工频运行的空压机(如空压机1和2),变频空压机则通过速度调节来满足出气量或压力要求。反之,当压力或出气量太富余时,则要求减去相应的工频运行的空压机。
图7-14 变频调速控制与传统空压机控制的功率耗用对比
综上所述,若能采用变频调速技术,当流量需要量减少时,就可降低电动机的转速,从而较大幅度减小电动机的运行功率,实现节能的目的。采用具有矢量控制功能的LG变频器,可使电动机在低速时也能提供满足负载需要的转矩。同时,LG变频器的自动节能模式可使电动机在满足负载转矩要求的条件下以最小电流运行,达到更好的节电效果。采用恒压供气变频控制系统所带来的效果如下。
①出气口释放阀全部关闭,取消用出气口释放阀调节供气量的方式,以避免由此导致的电能浪费。以变频器调整电动机的转速来调整气体流量,使电动机输出的功率与流量需求基本上成正比关系,始终使电动机高效率工作,以达到明显的节电效果。例如,当用气量是额定供气量的50%时,节电率可达40%以上。
②利用变频器的节能模式,可使电动机在轻载时以最高效率运行,减少不必要的电能损耗。
③根据严格的EMS标准,高效的PWM变频器使用高速低耗的IGBT,降低谐波失真和电动机的电能损失。
④可使电动机启动、加载时的电流平缓上升,没有任何冲击;可使电动机实现软停止,有利于延长设备的使用寿命。
⑤采用变频控制系统后,可以实时监测供气管路中气体的压力,使供气管路中气体的压力保持恒定,提高生产效率和产品质量。
2.配置选型
空压机是工厂里的重要设备,必须保证每天24h能够正常运转。若空压机的台数为2用2备(1用1备为1组),则功率为130kW。为了使控制系统和空压机组的可靠性都得到有效保证,并使原机组的性能和节电率得到大幅度的提高,可选用LG变频器。LG变频器的主要性能特点如下。
①采用转矩计算软件控制,能保证在整个频率范围内实现精确的转矩控制。
②采用高速微处理器大大提高响应速度。
③当线电压下降时,有自动电压调节(AVR)功能,可维持高启动转矩。
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