变频器制冷机上的应用

变频器在啤酒厂制冷机上的应用[日期：2008-9-412:26:00][日期：2008-9-412:26:00]作者：来源：食品的冷冻、冷藏要使用冷冻机，因而在食品行业，制冷机的使用非常普及，其制冷机机的控制正越来越多地采用变频器。变频器使用的目的：对制冷机内的压缩机采用变频控制（压缩机能力可变控制），可以使制冷机对于冷冻负载的变动始终以接近设计条件的高效率进行运行。这就是将变频器应用于冷冻压缩机的主要目的。变频器控制制冷机的主要优点如下1）节能相应于冷却负载的变化改变压缩机转速，使其始终运行在最佳点。从而减少所需动力。2）恒温采用连续的容量控制可使冷藏品温度变化很小。另外，即使对于临时的冷却负载增加，也可以依靠迦速来减小冷藏品的温度变化。3）冷冻能力的改善密闭式电机直接连接的压缩机在50hz地区的能力只有60hz地区的80%，而变频器控制则可以做到与电源频率无关，始终保持一定的能力。设备组成图1是变频器控制黄河啤酒厂1号制冷机的例子。在该例中，变频器选用艾默生型号为TD2000-4T2000G的00KW变频器，制冷机为大连冷冻机厂生产，电机功率为190KW。PID调节是由变频器自带的内置PID调节器完成的。在根据负载变化控制制冷机转速的方法中，我们的目的是想控制制冷机吸入口的温度，由于现场温度的采样比较困难，而吸入口的温度与压力又有着一定的对应关系，且在现场管道上安装压力变送器更容些，因而在本系统中，我们采用压力传感器检测压缩机的吸入压，只要变频器控制该压力维持恒定不变，则吸入口的温度也维持恒定不变。同时考虑到制冷机工作时的安全要求,

我们将该制冷机原有的温度保护、油压保护等通过中继接入变频器，保证有温度保护或油压保护动作时，变频器能立即自动停机，防止机械设备的损坏。另外该制冷机原为两地控制，采用变频后我们仍保持原有的两地控制，这样，对操作人员来说，更易于操作。运行模式制冷机基本上是恒转矩特性，所以只要使变频器输出电压与频率成比例就行了。但是制冷机结合实际机的使用范围广，一般都与电机的设计条件不完全一致。在运行条件上电压也需要改变，最终仍需要实验确定最佳/F模式。另外，为了改善加速时的效率虽然可以改用变频器专用电机，但作为变频器故障时的备用，变频专用电机很难直接用工频电源进行运行。而且改用变频电机的费用会大幅增加，因此我们仍采用原有的电机及机械设备，只是将原有的自耦降压启动改为由变频器控制的压力闭环系统。在闭环系统的构成中，艾默生变频器可定义两种典型的输入输出特性，即正作用和反作用，这两种特性可灵活应用在不同反馈特性的控制系统中。在本系统中，采用反作用特性，反馈增益极性为负极性。也即当吸入口压力增大时，变频器的输出频率也随之增大，当吸入口压力减小时，输出频率也随之减小。为了防止变频器输出频率低时，制冷机散热差及总体效率的降低，在变频器上设定最低运行频率为30Hz。节能效果压缩机负载基本上是恒转矩负载，对恒转矩负载，电机的输出功率P的一般表达式为P*T*N表达式中，T：负载转矩N：电机转速这就是说，即使是恒转矩负载，采用变频器等使电机速度下降，电机的输出功率将减小。变频器输入功率PIN可用下式表示：PIN=P/（nINV*nm）表达式中，PIN:变频器输入功率nINV：变频器效率nm：电机的效率由上式，假设总效率（niNv*nm）对于电机的转速为一定。贝U显然电机转速下降将引起电机输出功率P减小，与其成比例的变频器输入功率PIN也减小，即消耗电能降低。但是如图2所示，为使电机转速下降而使变频器输出频率降低，则总效率也降低。但因频率降低的幅度大于总效率降低的幅度，因此，与原先的控制方式相比，仍有显著的节能效果。另外，电磁调速电机、鼠笼电机的定子电压控制等从前的调速电机，转速下降时，总效率将大幅度降低，因而基本上得不到低速时的节能效果。因此采用变频器取代这些从前的调速方式，可以充分的节能。

变频器方式由于除电力变换损耗外还有约5%的损耗，这个损耗基本与变频器功率无关，因而电机功率越大，这个损耗所点的比例也越小，节能效果越显著。同时变频器方式具有耐夏季短时高峰负载（依靠增速）和精细温度控制等优点。五•注意事项以下叙述采用变频器控制冷冻机时主要应注意的问题。1）往复式压缩机在额定转速以下减速时，活塞环等的油膜厚度减小，可能造成汽缸等部件的异常磨损。特别是对于离心供油、溅喷式供油方式，减速会引起供油量极端减少，更应注意润滑。2）在5-10HP级的半密闭型压缩机的场合，由于上述润滑问题以及低负载时的电机效率、绕组温度上升、防震装置的谐振频率等问题，限制了其最低频率约为30HZ。3）在往复式的场合，考虑到振动、噪音、阀门耐久性等问题，最高频率的实际上限为额定频率的100%。4）使用氟利昂系列制冷闪电战的冷冻装置在容量控制运行时，将面临蒸发器的油回归问题。一般在容量控制运行中，有必要定期进行回油运行。空压机的节能及运行维护［转载］发布：2009-5-2513:45|作者：向前冲|来源：中国机械资讯网空压机的节能及运行维护［转载］一、改造前的设备状况青岛啤酒四厂有2台20m3/min螺杆空压机和2台10m3/min螺杆空压机，其工作原理是由一对相互平行啮合的阴阳转子在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆空机的吸气、空压缩和排气的全过程。20m3/min螺杆空压机的主电机额定功率为132kW，10m3/min螺杆空压机的主电机额定功率为75kW，均为Y――△减压启动。原系统存在以下问题：①主电机虽然采用Y――△减压启动，但启动电流仍很大，会影响电网的稳定及其他用电设备的运行安全。②空压机时常空载运行，属非经济运行，电能浪费严重。③工频运行时噪声很大。④工频启动对设备的冲击较大，各部件如电磁阀的动作频率高，所以设备维护费用相对高。二、变频改造可行性分析节能由于啤酒四厂用气负荷波动较大，而变频控制系统可以比较准确地根据用气系统的需求来控制空压机的输出，达到节约能源的目的。①变频器的软启动功能，使空压机的启动电流小；②空压机加载时，因供气量的变化而改变电机转速；③当用气量极小时，导致空压机卸载运行，变频控制统的空压机在空载状态时电机能耗也大大降低（20m3/min空压机低于30kW）。经查变频曲线表（由空压机厂家提供变频器的试验数据表）得知，使用变频器控制时，空压机加载时的平均功率约为80kW，空载时约为30kW，根据2001年运行数据，年运行时间为8000多小时，加载比例为45%,T频加载时的平均功率为113kW，空载时约为50kW,与工频相比，变频控制加载时节电量118800kW・h，节约电费77220元（每kW・h以0.65元计），空载时的年节电量88000kW・h,节约电费57200元，共计134420元。20m3/min螺杆空压机变频改造费用约为15万元，因此从理论上此改造是可行的。降低维护成本采用变频控制系统，空压机的软启动减少了对部分电气部件和机械部件的冲击。正常运转时，转速大部分时间低于额定转速，降低了各类相关电磁阀和气动元件的工作频率，延长了零部件的使用寿命，减少了空压机的维护费用。

降低噪声当排气量减少时。电机运转速度减慢，空压机发出的噪声比全速运行时的噪声大大减少，改善了操作工的工作环境，有利于环保。三、改造措施及运行效果根据原设备工况存在的问题，空压机经变频改造后应满足以下要求：①电机变频运行状态保持气罐出口压力相对稳定，上下波动O.IMPa；②为了系统运行的可靠性，系统应具有变频和工频两套控制；③变频控制系统应采取闭环控制方式；④为了系统的稳定性，一台20m3/min螺杆空压机运行在变频方式，但两台空压机可以相互进行变频切换。⑤根据空压机的转距特性，应选用恒转矩变频器;⑥在用电气量小的情况下，变频器处于低频运行时，应保证设备的正常润滑。根据要求，采用一套变频控制系统（ABBASC600型通用变频器），通过切换装置转换控制2台20m3/min螺杆空压机（一台变频运行，另一台可工频运行）。控制回路仍采用原空压机系统中的西门子S7-200型PLC控制，并在压缩空气总管路上安装一只压力变送器，输出4〜20mA信号反馈至变频器，与压力设定值进行比较，经PID运算输出控制信号给变频器的驱动回路，调节电机的转速及幸压机的加卸载，维持设定压力的平衡，以达到恒压供气的目的。经过几个月的实际运行和参数的多次修改，最终达到了满意的控制效果。连续对6个月的耗电数据进行统计比较，节电率达28%以上，年节约电费20万元以上，在不到一年的时间内即可收回投资。四、问题及处理改造后的空压机，运行两年多曾出现如下问题。电机的冷却风翼经常断裂由于空压机的电机功率为132kW，电机的冷却风翼采用金属材料，空压机经变频器改造后转速经常变化。虽然将变频器的加减速时间在允许范围内进行了延长，但仍经常发生风翼折断的故障。为此，安装一台独立的风扇对电机进行冷却后，运转正常，问题得以解决。空压机油