吉泰科变频器及驱动器在空气压缩机上的应用.docx

吉泰科变频器及驱动器器在螺杆式空气压缩机上的应用摘要：介绍空气压缩机控制工艺，提出电气控制系统的控制策略,设计变频器控制方案。系统采用极简化的控制方式，取得满意的运行效果。关键词：空气压缩机；变频器；驱动器；压力控制一、 引言目前常见的压缩机有活塞式、螺杆式、离心式，不论哪一种工作方式，压缩机单位时间内产气量是一定的，压缩机都采用上下限控制或启停式控制，也就是说，当气缸内的压力达到设定值的上限时，空压机通过本身的压力或油压开关闭进气阀，这种工作方式频繁出现加载卸载，而且对电网、螺杆空压机本身都有极大的破坏性。空压机卸荷运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载的60%左右，这部分电能被白白的浪费。并且系统在设计时是针对全厂满负荷用气量来设计的，并考虑了富余，而现在的工况是用气量经常变化，且经常在半载下运行，在整个系统运行时存在着严重的“大马拉小车”的现象。为了解决这种现象，节约能源，有必要对现有系统进行变频改造。二、 采用变频调速系统必要性 随着电力电子技术的发展，变频器在调速领域中的应用越来越广泛。它具有性能稳定，操作方便，节能效果明显等优点。它是一种较为成熟的高科技产品，越来越受到国内外工程技术人员和管理人员的关注和重视。因此,对空压机进行变频改造具有很高的经济效应和社会效益。1. 从节能的角度看： 由于压缩机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性，所以，只能按最大需求来决定电动机的容量，故设计容量一般偏大。在实际运行中，轻载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调速，可大大提高运行时的工作效率。有些调节方式（如调节阀门开度和改变叶片的角度等），即使在需求量较小的情况下，也不能减小电动机的运行功率。采用了变频调速后，当需求量较小的情况下，可降低电动机的转速，减小电动机的运行功率，从而进一步实现节能。2. 从运行质量的角度看：单电动机拖动系统大多不能根据负载的轻重连续地调节。而采用了变频调速后，则可以十分方便地进行连续调节，能保持压力、流量等参数的稳定，从而大大提高压缩机的工作性能。3. 从减少运行成本方面看 传统压缩机的运行成本由三项组成：初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低20%-40%，再加上变频起动后对设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。4. 从提高压力控制精度方面看 变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。不再频繁的加载和卸载，变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持恒定，有效地提高了工况的质量。5. 从延长压缩机的使用寿命方面看 变频器从2HZ起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。此外，变频控制能够减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其它设备的用电，变频器能够有效的将起动电流的峰值减少到最低程度。6. 从降低噪音，改善工作环境来看 根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，有效地降了空压机运行时的噪音，提高了操作工人的工作环境。三、 空压机的工作原理：1. 单螺杆空压机工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。l 当螺杆在壳体内转动,空气由进气口吸入，同时也吸入机油，l 在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；l 当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。 2. 双螺杆空压机是容积式压缩机中的一种，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。转子副在与它精密配合的机壳内转动使转子齿槽之间的气体不断地产生周期性的容积变化而沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧，完成吸入、压缩、排气三个工作过程。四、 吉泰科解决方案u GK600（空压机专用）+空压机控制器 u GK800（空压机专用）+空压机控制器u GK800+触摸屏 智能PID计算，变频器内部处理，使得压缩机不需要频繁加卸载，实现变频运行； 内置Modbus通讯，与空压机控制器完美结合，提供准确的电压、电流、频率和功率，使得调试和使用简单化； 提供完整的保护功能(电压、电流、温度、失速、对地、短路、风机、保养等保护），延长机器的使用寿命； 工艺化参数固化，使得调试简单化，减少现场调试时间； 对电机的完美控制，降低电机的噪声，提高电机的效率和降低电机的能量损耗 提供直观易懂的触摸屏，实现空压机所需的各项功能，方便用户操作； 根据空压机工艺要求，内部参数固化； 根据客户要求，将公司简介写入触摸屏，也可提供客户所需要的实时数据； 双驱动 （GK800驱动主机+GK600驱动风机） 加入风机PID控制，进一步降低风机噪音，提高节能； 增加对风机的保护，风机故障后直接停机，使得主机不会温度过高出现故障； 通过Modbus通讯，方便客户获取主机、风机运行参数以上使用GK800驱动器方案，均可使用同步电机，进行开环矢量控制五、 吉泰科变频器变频驱动的控制工艺变频驱动方式下，控制器检测空压机的排气压力，根据“设定排气压力”值进行计算，控制变频器的输出频率，使得排气压力稳定在“设定排气压力”值的水平。当变频器输出频率低于 50Hz 时，系统的效率高于工频驱动方式。当实际反馈压力大于或等于休眠判断压力时，开始进行休眠判断计时，持续这种状态时间到达休眠判断时间后，空压机会进入空久停机。在非持续的情况下，休眠判断计时会自动清零。吉泰科空压机控制流程图 六、 吉泰科控制机控制系统优势1. 恒频启动2. 分段压力控制： 当其压力大于分段压力，频率下降，压力与频率成线性变化。3. 通过变频器调节电机的转速来调整气体流量，使电机的输出功率与流量需求成正 比，保持电机高效率工作，功率因数高，无功损耗小，节电效果明显；4