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【變頻器】英威騰變頻器在螺桿式空壓機(jī)上的應(yīng)用 |
(時間:2012-2-29 10:01:53) |
一、螺桿式空壓機(jī)及其傳統(tǒng)的控制方式介紹 螺桿式空壓機(jī)取代易損件多、可靠性差的活塞式空壓機(jī),已經(jīng)成為必然趨勢。目前西方發(fā)達(dá)國家螺桿空壓機(jī)市場占有率為80%,并持續(xù)保持上升勢。 空壓機(jī)系統(tǒng)傳統(tǒng)的控制方式一般由電機(jī)運(yùn)行控制和加卸載供氣控制方式組成。電機(jī)運(yùn)行控制依靠接觸器和斷開和吸合來實(shí)現(xiàn)。加、卸載供氣控制方式為進(jìn)氣閥開關(guān)控制方式,即壓力達(dá)到上限時關(guān)閥,壓縮機(jī)空載運(yùn)行;壓力抵達(dá)下限時開閥,壓縮機(jī)加載運(yùn)行?諝鈮嚎s機(jī)的排氣量和壓力,在運(yùn)轉(zhuǎn)中是不斷變化的,常因工況變化導(dǎo)致用氣量變化,所以空氣壓縮機(jī)工作時總是在重復(fù)滿載-卸荷工作方式。滿載時的工作電流接近電動機(jī)的額定電流,卸荷時的空轉(zhuǎn)電流約為30-50%電動機(jī)額定電流。 這樣的工作方式必然產(chǎn)生出諸多弊端,如: 1,起動電流很大,對電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的產(chǎn)生巨大的沖擊; 2,電動機(jī)及壓縮機(jī)經(jīng)常的啟停,對于機(jī)械部件和氣路及元器件沖擊很大,增加空壓機(jī)和供氣系統(tǒng)的維護(hù)工作和成本,同時影響系統(tǒng)的使用壽命; 3,經(jīng)常卸載和加載的方法來調(diào)節(jié).這樣使整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化,不能保持恒定的供氣壓力,在一定程度上間接的影響了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量; 4,卸載時電機(jī)在工頻下空載運(yùn)行,加載時因?yàn)閴毫ι舷拗档脑,電機(jī)要在超出系統(tǒng)壓力的水平的負(fù)載水平上運(yùn)行,因此這兩個工作狀態(tài)都會對產(chǎn)生能源的浪費(fèi),而當(dāng)供氣需求變化較大時,產(chǎn)生的浪費(fèi)尤為明顯。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計顯示,空壓機(jī)負(fù)載率平均僅為60%。 二、變頻調(diào)速和恒壓供氣 針對傳統(tǒng)供氣控制方式存在的諸多問題,原來越多的空壓機(jī)廠商開始應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供氣控制。 采用恒壓供氣方案時,一般以管網(wǎng)壓力作為控制對象,壓力變送器將儲氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒o空壓機(jī)控制器,控制器將采集來的壓力與壓力設(shè)定值作比較,并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進(jìn)行運(yùn)算,產(chǎn)生控制信號送至變頻器,通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速,從而使實(shí)際壓力始終接近設(shè)定壓力。這樣的工作模式可以顯著地提高壓縮空氣質(zhì)量和電能的利用率。同時,采用該方案后,空壓機(jī)電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來啟動,實(shí)現(xiàn)了軟啟動,避免了電機(jī)的頻繁啟停給空壓機(jī)帶來的機(jī)械沖擊,同時減小沖擊電流對電網(wǎng)的影響。 廣州某空壓機(jī)廠商一直以來致力于提供高可靠性低能耗的空壓機(jī)產(chǎn)品,長期以來,其恒壓供氣產(chǎn)品均使用交流異步電機(jī),隨著對節(jié)能更加重視,嘗試采用效率更加高的永磁同步電機(jī)為壓縮機(jī)提供動力。永磁同步電機(jī)的滿載效率可以達(dá)到94%,而普通異步電機(jī)效率一般為88%。 和異步電機(jī)相比,同步電機(jī)的變頻驅(qū)動一直是一個充滿挑戰(zhàn)的課題,英威騰電氣股份有限公司推出的Goodrive300(以下簡稱為GD300)系列變頻器能具備驅(qū)動多種電機(jī)的能力,包括異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)。支持V/F控制、無PG開環(huán)矢量控制控制模式;具備自動電壓調(diào)整、轉(zhuǎn)速追蹤啟動、自動限流故障保護(hù)(包括缺相、過/欠壓、過流、過載等保護(hù)功能)等功能;提供標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口支持MODBUS-RTU的通信協(xié)議。GD300變頻器能很好的支持客戶采用同步機(jī)實(shí)現(xiàn)恒壓供氣的方案。 三、變頻系統(tǒng)的組成及調(diào)試 客戶采用定制的空壓機(jī)系統(tǒng)控制器作為對整個空壓機(jī)系統(tǒng)的控制中樞,GD300變頻器采用端子控制、模擬量給定頻率的控制方式;對同步電機(jī)采用無PG矢量控制模式;故障信號通過繼電器輸出送至系統(tǒng)控制器;系統(tǒng)控制器采用RS485總線通過MODBUS-RTU方式讀取變頻器的狀態(tài)值(輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率及故障代碼等)。 客戶選用的型號具體為GD300-022G-4,其技術(shù)參數(shù)如下表: 變頻器型號 額定輸入電流 額定輸出電流 額定輸出功率 GD300-022G-4 56A 45A 22KW 針對客戶的控制系統(tǒng)的要求,對GD300變頻器部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,下表中列出部分關(guān)鍵參數(shù): 序號 功能代碼 名稱 設(shè)定值 說明 1 P00.00 速度控制模式 0 無PG矢量控制模式0 2 P00.01 運(yùn)行指令通道 1 端子運(yùn)行通道 3 P00.03 最大輸出頻率 200HZ 4 P00.04 運(yùn)行頻率上限 190HZ 電機(jī)允許運(yùn)行最大頻率 5 P00.06 A頻率指令選擇 1 模擬量AI1 6 P00.11 加速時間1 15S 7 P00.12 減速時間1 15S 8 P01.15 停止速度 20.00HZ 9 P2.00 電機(jī)類型選擇 1 同步電機(jī) 10 P05.01 S1端子功能選擇 1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行 11 P05.02 S2端子功能選擇 9 外部故障輸入 12 P05.03 S3端子功能選擇 7 故障復(fù)位 13 P05.31 AI1下限值 2.00V 對應(yīng)模擬量輸入4-20mA 14 P06.04 繼電器RO2輸出選擇 5 變頻器故障 15 P14.00 本機(jī)通信地址 1 地址設(shè)定為1 16 P14.01 通信波特率 3 9600BPS 17 P14.02 數(shù)據(jù)位校驗(yàn)設(shè)置 0 無校驗(yàn)(N,8,1)fRTU 變頻器主回路及控制回路接線圖如下圖: 調(diào)試步驟: 1,電機(jī)自學(xué)習(xí),按照電機(jī)銘牌輸入電機(jī)參數(shù);電機(jī)和壓縮機(jī)安裝在一起,無法脫開負(fù)載,因此選擇靜止自學(xué)習(xí);自學(xué)習(xí)結(jié)束后,檢查學(xué)習(xí)出來的參數(shù),和銘牌比較偏差不大。 2,鍵盤控制運(yùn)行,通過鍵盤設(shè)定頻率,啟動電機(jī),能正常啟動,工作狀態(tài)正常,停止電機(jī),狀態(tài)正常。 3,修改端子控制方式,接入系統(tǒng),按控制系統(tǒng)指令自動運(yùn)行,運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 四、效果分析 經(jīng)過客戶測試,本設(shè)備予以肯定,對GD300驅(qū)動同步電機(jī)的能力表示滿意。 客戶繪制的測試效果如下圖所示: 結(jié)束語 目前空壓機(jī)控制系統(tǒng)以恒壓供氣方式為主要控制方式,在進(jìn)一步追求節(jié)能效果的要求下,同步電機(jī)在空壓機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用會逐漸的發(fā)展起來,英威騰GD300變頻器強(qiáng)大完善的拖動能力為同步電機(jī)在空壓機(jī)上的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn): 1,《英威騰產(chǎn)品說明書Goodrive300變頻器》,V1.1。 關(guān)于英威騰: 英威騰,成立于2002年,致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商,2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè),總部員工1100多人,國內(nèi)、外辦事處30余個,控股子公司9家,業(yè)務(wù)涉及電氣傳動、工業(yè)自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理、樓宇智能等領(lǐng)域。在基礎(chǔ)業(yè)務(wù)變頻器領(lǐng)域,英威騰占據(jù)國內(nèi)領(lǐng)先地位,擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業(yè)專用豐富的產(chǎn)品系列,產(chǎn)品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機(jī)床、礦山等行業(yè)廣泛應(yīng)用,產(chǎn)品銷售遍布全球60多個國家和地區(qū)。
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