空气压缩机系统改造方案

PAGE山东新风光电子科技发展有限公司PAGE0XX市XX矿空压机变频改造可行性方案可行性分析可行性分析PAGEPAGE11XX公司 电话：xxx-xxxxxxxx一、低压变频系统改造方案概述1、概述空气压缩机是利用电能将空气压缩使之作为一种动力源的设备,在工矿企业中应用十分普遍,配套电动机的容量一般较大，且大多是常年连续运行的，故节能的潜力很大。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，目前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进气阀，这种工作方式频繁出现加载卸载，而且对电网、空压机本身都有极大的破坏性。2、系统原工频运行概况1、空压机工作原理简述：

原空压机的运行方式为工频状态，系统在设计时是针对全矿满负荷用气量来设计的，并考虑了富余，是按最大量来设计的，而现在的工况是用气量经常变化，且经常加载、卸载运行，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，提高经济效益，有必要对现有系统进行变频改造。为什么要用变频调速器呢？随着电力电子技术发展，采用变频方式实施交流电机调速达到控制要求，已是成熟技术，它具有较高的功率因数，灵活简便的控制方式，稳定可靠的运行，启停过程中的软启停可消除对电网和设备的冲击水，相对降低20%-40%能耗等明显优点。变频调速可以实现交流电机大范围内的无级平滑调速，在运行过程中能随时检测电动机的负载情况，自动调整功率输出，使电机始终处于最佳运行状态，在整个调速范围内均有很高的效率，节能效果明显。在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好，调速范围大，静态性能好，运行效率高。采用变频器对异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性高并且经济效益显著，所以得到广泛应用。2、原系统工况存在的问题主电机起动时的电流很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全，对机械设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护工作量大。主电机时常轻载运行，属非经济运行，电能浪费严重。主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。3、拖动系统的特点：机械特性具有恒转矩性质，电机的轴功率PL与转速n成正比。大多处于长时间连续运行状态，但负载大小常有变动，为连续变动负载。飞轮力矩大，故要求有较大的启动转矩；4、压缩机的主要控制对象是空气的压力,常见的控制方式有：手动调节输入或输出口的阀门开度；用机械方式进行自动卸载与装载控制；通过改变叶片的角度来调节压力或流量。通过回流阀的方式调节压力。为满足提升机变频改造中的变频器要求，我厂本着安全第一、质量可靠的方针进行认真的分析，根据电机功率110KW/380V，认为配套容量为160KW/380V）系列一拖一带旁路变频节电调速系统,完全能满足要求，制定出如下技术方案，此方案具有以下特点：优良的调速性能，满足生产工艺要求；良好的节能效果，提高系统运行效率；实现系统软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；系统安全、可靠，确保负载连续运行；控制方便、灵活，自动化水平高。3．低压变频器3.1、变频器技术指标过载能力160%额定电流，允许1分钟；220%额定电流，允许1.5秒输入相数三相频率范围允许波动：±2%50±1Hz电压范围允许波动：±20%380V等级：310V-460V输出频率设定频率范围2-99.99Hz最高频率4-99.99Hz之间任意设定精度模拟设定:最高设定值的±0.3%(25±10℃)以下数字设定:最高设定值的±0.1%(-10~+50℃)以下分辨率模拟设定:最高设定值的1/2000数字设定:0.01Hz控制转矩特性转矩提升恒转矩提升启动转矩大于2倍额定转矩低频转矩6Hz时大于1.6倍的额定转矩制动转矩大于额定转矩制动方式直流制动、回馈制动、能耗制动加、减速时间1-999S,加速时间和减速时间分别设定附属功能工作模态、低频补偿、额定电流、电流保护界限设定运行运转操作远距离操作频率设定模拟信号：DC0-5V或DC0-10V或DC4-20mA,多段速端子输入状态输出准备和运行信号输出，故障继电器输出显示输出频率、输出电流、输入电压等运行数据，故障代码灯指示(LED)面板指示：就绪状态指示、运行指示、故障指示远控指示：上升、下降、故障、减速状态指示保护功能过压、欠压、过流、短路、过热、开机连锁保护、外部设备故障输入冷却方式强迫风冷防护等级IP203.2、采用变频调速系统的优点(1)在电网波动±20%范围内，恒转矩运行，不会因为电网波动影响负载。(2)实现了电机软启动，启动力矩大，带负载能力强。(3)电机可以实现无级调速，加、减速过程很平滑，电流冲击小，大大减轻了机械冲击的强度。(4)采用芯片统一控制和PLC外端电路接口相结合，使调速系统具有很高的可靠性。(5)安全保护功能齐全，有过压、欠压、过载、过热、短路等保护。3.3口件清单序号部件名称规格型号制造厂家原产地备注1XXXXXXXX2XXXXXXXX3XXXXXXXX4电解电容6800UF-400VDCXXXX5散热风机220VΦ200XXXX6芯片DSPXXXX7无感电容3.0MFD1200VDCXXXX8光纤EDL-POFXXXX二、改造效益直接效益节能计算空压机设备工况调查表单位名称及联系人XX矿业检测时间20XX.XX.XX项目数据备注项目数据备注设备名称用途空气压缩机2#电机额定数据型号XXX2#压缩机额定数据类型★离心、口往复、口螺杆、其它类型★鼠笼、口同步、口绕线、型号XXX功率110Kw效率电压380V流量m3/h电流235A进风压力pa转速2975r/pm排风压力Mpa0.7功率因数0.91转速r/pm2975启动方式轴功率其它目前控制方式口DCS★PLC口其它目前调节手段★阀门或挡板口液力耦合器口其它运行时间24小时/天全年运行时间365天/年电价0.7元/度工作时间14.4(小时)9.6(小时)运行电流A180A40A空压机加载运行约9分钟,运行电流为180A,6分钟卸载，运行电流约40A.已知：安装变频器前根据运行电流可求出电动机功率：P=1.732I2U2cosφ空载：P负载=95(KW)负载：P空载=21(KW)按照负载9分钟，空载6分钟计算平均功率为95×9÷15+21×6÷15=57+8.4＝65.4KW安装变频器后根据实际转速，则使用变频后频率调节至高速40HZ，低速25hz即可满足要求。根据公式：风机的轴功率与转速的立方成正比，即P1/P2=（N1/N2）3每小时运行于40HZ时的时间为：60分钟×9÷15=32分钟每小时运行于25HZ时的时间为：60分钟×6÷15=24分钟P2=P×9÷15×(40/50)³=110×0.6×0.512=33.7KWP3=P×6÷15×(25/50)³=110×0.4×0.125=5.5KW则使用变频器后，每小时的消耗功率为P4=P3+P2=39.2KW/h节电率：变频器效率估算为92%η=（W工-W变）÷W工×92%×100%=（65.4-39.2）÷65.4×92%×100%＝36%由于现场的复杂性未考虑在内，节能量没有这么大，保守估计25%还是有的2、间接效益（1）运行稳定，安全可靠。（2）节能效果较为显著，大大降低了电耗。（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了电机会处于共振点运行的可能性，使电机工作平稳，轴承磨损减少，延长了电机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。（5）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高或者再低变频器仍能正常运行。由此可见，在满足生产要求的条件下，采用变频调速便可将耗费的电能节约下来，经济效益可观，而这个节约的意义将是企业的直接经济利润。三、系统装置出厂前的功能和性能测试1.进厂检验抽样检验:分立器件：电阻、插头、熔芯、电压互感器、电流互感器、电缆电线等。集成电路：CPU、PLC等全检:功率器件：整流桥，可控硅，IGBT，电容、开关电源，电压互感器，电流互感器。器件：真空接触器，隔离开关。2.元器件成型、回流焊、补焊、目测元器件插到电路板上后，由品质部人员进行首件确认。目的是对照设计文件，检查所加工的电路板及元器件是否符合设计要求及工艺要求。3.高低温循环试验电路板加工完毕后，进行电气性能的调试及试验。目的是了解电路板是否能正常工作，及时发现加工过程的变异；电路板进行高低温循环试验。目的是考核所用电路板在储存、运输及使用过程中，经受空气温度迅速变化的能力，同时考核印制板组装件的焊点质量及对早期失效的元器件进行筛选。条件：-40℃～+60℃各三十分钟，共循环五次，间隔2～3分钟4.调试检验高低温循环后，电路板进行调试/检验（贴合格证/喷防护漆），主要为以下项目：电路板用电源；系统电压过、欠压值的调整及保护；旁路保护；过热保护；驱动板电源、上下桥臂的互锁时间；过电流保护值；控制程序运行是否正常。5.空载试验电路板及其它器件组装后进行空载情况的电气试验。在输入端加上三相输入标称电压、进行功能试验：直流母线的过压、欠压及功能；过热保护及功能；旁路运行功能。6.通电进行额定输入电压下的高温老化试验条件：55℃、72h；被试品包括：控制系统、光纤；手段：通过测试程序来监控系统是否正常。7.系统检验一主要根据设计文件、工艺文件、检验柜内装置的器件型号、规格及一、二次接线方式检查柜内元件的安装及规格型号；PLC、控制系统、开关电源、导线、空开、冷却风机、电流互感器、电压互感器、低压继电器等。低压导线的规格型号；一、二次接线方式的电气联接是否正常。8.系统检验二控制柜通电，检查控制系统工作是否正常；PLC、主控箱、继电器等是否正常工作；模拟输入、输出通道是否正常；依据调试说明和客户具体要求做一些特殊项目试验。报警功能是否正常：9.系统检验三绝缘试验，介电强度试验；检查系统绝缘性能是否达到设计要求。10.系统检验三通电试验，测量以下项目工作是否正常。主回路加电；输入电压；系统过、欠压保护；系统旁路（选项）；光纤报警；测量输出侧电压互感器是否正常，调整给定压频比是否线性；系统连续24小时带电机运行；校准输入、输出电压、电流精度。11.编写出厂检验报告及产品合格证12.包装前及出货检验外观检验。机柜表面是否严重刮，划伤；柜门（锁）开启是否灵活到位；紧固件是否有松动，脱落现象；标示是否正确，清晰，完整；随机文件是否完整，齐全；附件是否与装箱清单一致。四、施工安装环境要求为了变频器能长期稳定和可靠地运行，对变频器的安装环境作如下要求：最低环境温度0℃，最高环境温度40℃，工作环境的温度变化不大于5℃/h。如果环境温度超过允许值，考虑配备相应的空调设备；本变频器的标准产品安装高度要小于海拔1000米。一般1000米以下可以不考虑这些因素，但在此高度以上时，每升高1000米，变频器需要降容5%。针对高海拔的特殊条件，风光变频器在设计时即考虑变频器的裕量问题，并且加强变频器自身的通风散热。尤其需要提出的是，针对高海拔，对变频器内置的移相整流变压器也需要提出特殊的设计要求，以保证整个系统的可靠性。环境湿度要求小于95%（20℃），相对湿度的变化率每小时不超过5%，避免凝露；不要将变频器安装在有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等空气污染的环境里。1、机械安装为了保证操作、维护的方便性和通风散热效果，变频器正面距墙距离不小于1.5米，背面和顶部距墙距离不小于1米。所有柜体牢固安装于基座之上，并和厂房大地可靠连接。变压器接地端子PE也接至厂房大地。各柜体之间相互连接成为一个整体。安装过程中要防止变频器受到撞击和震动,所有柜体不得倒置,倾斜角度不得超过30°。2、电气安装电气安装主要包括柜体到现场的输入输出电缆、柜体之间的连接线、柜体和现场的控制及信号线的配线。1)电源及电机线的连接输入电源线连接到端子L1、L2、L3；电机线连接到U、V、W，并注意相序关系；确保输入电压满足要求；确保电源线的线径及耐压满足要求；2）控制线的连接控制柜连线主要包括控制电源进线、远程控制接线、检测信号线、模拟量输入线、模拟量输出线、现场状态接线、开关量输出接线。如果用户有特殊要求，可以根据用户需求重新配置。3）电气安装注意事项输入和输出的电缆必须经过严格的耐压测试；输入和输出电缆必须分开配线，防止绝缘损坏造成危险；现场到变频器的信号线，该与强电电线分开布线，信号线必须采用绞线的方式，最好采用屏蔽线，屏蔽线的一端可靠接地；要一直保证变频器柜体和厂房大地的可靠连接，保证人员安全。五、供货及服务供货范围1、供货范围产品名称规格型号主要元件/及生产厂家数量备注变频柜XXXXXX公司X台免费诊断用电情况，提供节电技术支持和电效管理咨询。安装调试：产品交货期：根据合同所定时间内送货上门送货上门：我公司将货品直接送到顾客指定地点。并将货品拆包装验收，在货主现场面前进行安装测试检查，确保所送货件正常。技术服务：技术咨询：在工作日内，客户可随时在需要情况下，对于工作中碰到的技术难题向我公司致电咨询，风光员工会在自己能力范围内全力帮您解决，为用户提供新产品的技术资料等。现场技术服务：在用户的要求下，风光员工可上门进行技术服务。服务范围包括一些产品的安装，调试，如节电功能的调试和故障排除等。技术培训：主要为针对的基础培训。包括产品一般使用（如参数设定等）。售后服务：提供24小时响应技术服务热线，2小时快速响应，24小时赶到现场服务。质量保证：产品一年保质期内：提供原厂配件，免费维修直至更换（如有产品质量问题）。产品一年保用期内：免费维修。产品终身维护。57710018030900120955790368228596330825771