工厂变频节能应用

1、工厂变频节能应用变频器技术与应用螺杆空气压缩机的变频节能改造如图4.11所示的螺杆式空气压缩机广泛地应用于工业生产中。以单螺杆空气压缩机为例说明空气压缩机工作原理,如图4.12所示为单螺杆空气压缩机的结构原理图。螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时,螺杆与壳体的齿沟相互啮合,空气由进气口吸入,同时也吸入机油,由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送;在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小,油气受到压缩;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。工厂空气压缩机供气系统一般由空气压缩机、 冷干机、 过滤器、 储气罐等组成。

2、如图4.13所示为压缩机供气系统组成示意图。 2. 空气压缩机的变频改造空气压缩机电动机功率一般较大, 起动方式多采用空载 (卸载) 星-三角起动, 加载和卸载方式都为瞬时。 这使得空气压缩机在起动时会有较大的起动电流, 加载和卸载时对设备机械冲击较大; 不光引起电源电压波动, 也会使压缩气源产生较大的波动; 同时, 这种运行方式还会加速设备的磨损,降低设备的使用年限。 对空气压缩机进行变频改造, 能够使电动机实现软起软停, 减小起动冲击, 延长设备使用年限;由于电动机运行频率可变, 实现了空气压缩机根据用气量的大小自动调节电动机转速, 减少了电动机频繁的加载和卸载, 使得供气系统气压维持恒定

3、, 在一定程度上节约了电能。 改造方法: 改造螺杆空气压缩机的变频器是在螺杆机电控系统的基础上, 用变频系统替代原有的起动、 运行控制系统, 同时保留原系统, 使两套系统互为备用, 增加系统 运行的可靠性。 改造时需增加工、 变频转换功能。在系统运行前, 将主回路和控制回路各转换开关切换至相应的变频和工频位置上。具体电气接法为: 主回路增加三个三刀双掷开关 QS1、 QS2和 QS3 (QS3仅JR 电动机适用)作为主回 路 的 切 换 装 置, 三 相 电 源、 定 子 线 圈、JR 型电动机转子线圈分别接至相应开关刀位置。如图4.14所示空气压缩机主回路变频、 工频切换原理图。 图中所有开

4、关切换至变频位置时, 三相电源经双掷开关 QS1、 自动空气开关 QA 接至变频器输入端子 (R、 S、 T), 变频器输出端子 (U、V、 W) 经双掷开关 QS2接至原 Y-输入端。 所有开关切换至工频位置时, 三相电源经 QS1、 QS2接 Y-输入端。 起重机主电机的变频改造 1. 背景介绍随着我国建筑行业的不断发展, 建筑施工机械化水平的不断提高, 对起重机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。 起重机的各个传动机构所采用的方式、 控制系统的技术水平、 用户的可操作性和可维护性基本上可体现整个起重机的技术水平和档次。 而在这几个机构中, 最为重要也是最具有技术代表性的是起升电动机

5、机构, 它控制功率最大、 调速范围最宽、 出故障后的维修难度也最大, 而且该系统在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响起重机结构件的疲劳损伤程度。鉴于以上原因, 国内外的专业生产商在起重机的起升调速方式上进行了较多的新技术应用尝试, 比如采用多极电动机的调压调速, 引进变频调速等。 逐渐地, 随着变频技术的不断发展, 不断地被人们认识, 它以绝对的优势超越了其他的任何调速方案, 其优点数不胜数, 如: 零速抱闸, 对制动器无磨损; 任意低的就位速度, 可用于精确吊装;速度的平滑过渡, 对机构和结构件无冲击, 提高了起重机的运行安全性; 极低的起动电流, 减轻了用户电网扩容的负担; 几乎任意

6、宽的调速范围, 提高了起重机的工作效率;节能的调速方式, 减少了系统运行能耗; 单速的笼型电动机保证了机构的运行可靠性厖。 正是因为这些明显的特点和优势, 国外的起重机制造商所推出的新一代起重机的起 升机构也大多采用变频调速方案, 如 POTAIN、 LIEBHERR 等世界著名公司。 2. 项目实施如图4.15所示为某起重机的主电机, 即起升电动机机构图。 已知该电动机功率为30kW, 采用三相交流电电磁制动器, 请按照以下要求进行设计: 起动时, 先产生力矩, 再打开制动器, 进行多段速控制调速; 停机时, 先运行到零速, 再制动。 (1) 熟悉常规变频起升机构的设计要点现在的变频起升机构

7、其电气控制原理和结构形式大多如图4.16所示, 它基本代表了国内和国外目前所采用的典型方案, 从技术上来讲, 大同小异, 不同之处有以下几点。 1) 变频器的品牌不同, 其采用的控制回路不同。2) 系统是开环 (不带 PG) 或者是闭环 (PG)。3) 机械结构的形式不一样: L型布置、 型布置或一字型布置等。4) 减速机的类型不一样, 如圆柱齿轮减速机或行星减速机; 是定速比或可变速比等。 在选择电动机功率时, 应参考图4.17给出的功率损失图。 根据以上条件就能基本确定减速机的减速比与电动机功率和极数。 (2) 熟悉电控系统的设计 1) 变频器的选取。 2) 能耗电阻的选取。从图4.18中

8、可以看出, 重物的下降功率是经 “传动部件”、 “电动机” (此时处于发电状态)、 变频器内的反向整流回路再由制动单元而传递到 “电阻 R” 上的, 如果传动环节的反向效率越低, 电阻上消耗的功率就越小。 3) 控制方案的确定。 (3) 硬件设计起重机主电机的变频硬件设计如图4.19所示。 它包括两部分的内容: 变频器与制动单元、 制动电阻的连接。 起重机变频器30kW, 采用外置制动单元 FR-BU 和制动电阻 FR-BR, 并将制动单元的故障继电器输出、 制动电阻的过热保护输出与变频器起动回路接在一起; 机械制动器的连接。 采用变频器输出 ABC1的功能 (即制动器开放要求) 与三相输入机

9、械制动器的接触器相连, 以确保起重机设备的安全运行。 卧螺离心机的变频节能 1. 设备概况卧式螺旋卸料沉降离心机 (简称卧螺离心机) 按流动方式分可分为逆流式和并流式两种; 按分离相数分可分为两相分离型和三相分离型; 按结构划分又可分为普通型、 防爆型和密闭型三种。 它是一种使用面很广的离心机, 主要用于获得较干的滤饼 (固相脱液) 或较清的分离液(液相澄清)。 如图4.20所示, 离心机起动后, 悬浮液 (物料) 由进料管加入螺旋内筒, 进而流入转鼓, 在离心力作用下固相沉降到转鼓壁上, 由螺旋输送器将其推向转鼓小端从出渣口排出, 澄清的液体从转鼓大端的溢流口溢出。 离心机连续进料、 连续分离、 分离液和沉渣分别连续排出。 2. 卧螺离心机的节能在驱动方式上, 卧螺离心机产品国内与国外有较大的差异。 国内离心机驱动方式通常较为单一, 采用最多的驱动方式为双电机结构, 即一台电机 (通常为变频电机) 通过皮带直接驱动转鼓产生转动, 另一台电机通过减速器 (差速器) 驱动螺旋。 根据离心机的工作原理, 图4.21中主电机处于电动机状态, 副电机处于发电机状态。 对于卧螺离心机的双电机驱动, 一种方法是用普通变频器驱动副电机, 再生能量以热能的形式消耗在制