空压机变频技术改造书

1、.利尔化学股份有限公司空压机节能改造项目方案设计书制作人：廖家平：2014年8月8日Word文档.需方：利尔化学股份有限公司供方：供、需两方经友善磋商就绪需方空压站的空压机技术要求达成以下协议，本协议奏效后即作为空压机设计、制造、交货及查收的依照并作为合同附件。一、概略：需方复盛空气压缩机1台，额定功率分别为220KW一台；额定工作压力1.0Mpa。额定功数品牌型号工作压力率量SA22复盛220KW10220KW空压机电气控制柜*1套ER控制设施：220KW电机，电源380V，额定电流457A；控制方式：工频/变频控制方式.变频器面板设置,显示电流、电压，运转、故障、报警指示;电柜设置原工频控

2、制及变频控制切换选择；节能改造前后机器操作保持不变;Word文档.1.2元件明细序产品名称型号规格单数品牌号位量1机柜2000*800*800户台1非标订制式静电喷塑2中间继电器RXM2LB2P71只施耐德3中间继电器RXZE1M2C1只施耐德插座4指示灯（绿）XB2BVM3LC1只施耐德5指示灯（黄）XB2BVM4LC1只施耐德6变换开关XB2BD25C1只施耐德7变频器PT200-250G/280P-31台8沟通接触器LC1-D620M7C2个施耐德9导电铜条40*52米优良01电扇200FZY4-D380V2个优良Word文档.01200*2002网罩个优良1电线（二次线路用）、涟漪管、

3、线1槽、导轨、标牌、1辅材套国优2螺钉、环绕管、铜鼻子、热缩管、接线柱、标件等二、变频行业介绍从前的通用变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件组成，弊端好多，谐波大，对电网和电机都有影响。最近几年来，跟着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完美，发展起来的一些新式器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们组成的通用变频器，性能优秀，能够实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不单拥有谐波小，功率因数也有很大程度的提高，已经代替了挡板和阀门的调理方式。其稳固安全的运转性能、简单方便的操作方式、以及完美的功能，将使变频最后达到高效率的运转目的。跟着变频技术的不断成熟，变频器在各个领域获

4、得了宽泛应用。变频器应用上的巨大节能潜力和优秀的调速性能，使得它拥有强烈的发展动力和广阔的市场空间。当前，变频技术已经成为电力传动领域的热点话题之一，关于大容量电力传动系统进行变频改造已成为一种趋向，它为使用大功率传动装备的公司和行业带来了很大的节能效益。三、空气压缩机介绍1、前言空压机的主要功能在于压缩空气储蓄和传递能源以供设施使用，一个空气压缩系统，常常就能为工厂大部分的机器供给动力，所以，不需要无数个分别式的电力马达。空压机在工业生产中有着宽泛的应用，种类有好多，但其供气控制方式大多采纳的是加、卸载控制方式。该供气控制方式固然动作原理简单，但存在Word文档.电能浪费大，启动电流大，对电

5、网冲击大，供气压力不稳固，进气阀简单破坏等诸多问题。依据节能减排的要求，大部分公司都采纳最新的电力电子技术和自动控制技术来实现设施低耗高效的生产运转。2、空压机工作原理空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔进行压缩并使压缩的气体拥有必定压力的设施，主要有吸气、压缩、作功输送和排气四个主要过程。已有几百年的应用历史，在机械构造方面也经过了100年的发展，原理是成熟的，在构造上分常有有螺杆式、活塞式和离心式等。螺杆式空压机工作原理空压机是由一对互相平行啮合的阴阳转子(或称螺杆)在气缸转动，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，实现空压机的吸气、压

6、缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两头，阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。活塞式空压机工作原理螺杆式空压机是由电动机带动皮带轮经过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸作来去运动，达成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压，并输出到储压罐。此中，活塞组件，活塞与汽缸壁及汽缸盖组成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸作来去运动以实现汽缸气体的压缩。离心式空压机工作原理在离心式空压机体中装有适当的水作（油等液体）为工作液。当叶轮按顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向周围，因为离心力的作用，水形成了一个决定于空压机腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水

7、环的下部分表面恰巧与叶轮轮毂相切，水环的上部表面恰巧与叶片顶端接触(实质上叶片在水环有必定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分红和叶片数目相等的若干个小腔。假如以叶轮的下部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔断；当叶轮持续旋转时，小腔由大变小，负气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出空压机外。3、空压机系统控制空压机供气系统详细工作流程为：当按下启动按钮，控制系统接通接触器线圈并翻开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于封闭地点，而放气阀翻开以排放油气分

8、别器的压力。等降压n秒（由时间继电器控制）后空压机开Word文档.始加载运转，系统压力开始上涨。假如系统压力上涨到压力开关上限值，即卸载压力，控制器使进气阀封闭，油气分别器放气，压缩机空载运转，直到系统压力降到压力开关下限值后，即加载压力下，控制器使进气阀翻开，油气分别器放气阀封闭，压缩机翻开，油气分别器放气阀封闭，压缩机满载运转。4、空压机系统剖析在管道供气系统中，最基本的控制对象是流量，供气系统的基本任务就是要知足用户对流量的需求。当前，常有的气体流量控制方式有加、卸载供气控制方式和转速控制方式两种。（1）加、卸载供气控制加、卸载供气控制方式即为进气阀开关控制方式，即压力达到上限时关阀，压

9、缩机进人轻载运转；压力到达下限时开阀，压缩机进入满载运转。因为空压机不可以清除在满负荷状态下长时间运转的可能性，所以只好按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。工频起动设施时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设施保护量大。固然都是降压启动，但起动时的电流仍旧很大，会影响电网的稳固及其余用电设施的运转安全，并且大部分是连续运转，因为一般空气压缩机的拖动电机自己不可以调速，所以就不可以直接使用压力或流量的改动来实现降速调理输出功率的般配，电机不一样意屡次启动，致使在用肚量少的时候电机仍旧要空载运转，电能浪费巨大。常常卸载和加载致使整个气网压力常常变化，不可以保持恒定的工作压力延伸压缩机的使用

10、寿命。空压机的有些调理方式（如调理阀门或调理卸载等方式）即便在需要流量较小的状况下，因为电机转速不变，电机功率降落幅度比较小。能耗剖析：加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在PminPmax之间往返变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作的最低压力。一般状况下，Pmax、Pmin之间关系能够用下式来表示:Pmax(1)Pmin注：是一个百分数，其数值大概在15%30%之间。在加、卸载供气控制方式下的空压机，所浪费的能量主要在2个部分:加载时的电能耗费当压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会持续上涨直到最大压力值。在加压过程中,必定要向外界开释更多的热量，进而致使电能损失。另一方面，高

11、于压力最大值的气体在进入气动元件前，其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样是一个耗能过程。卸载时电能的耗费Word文档.当压力达到压力最大值时，空压机经过以下方法来降压卸载:封闭进气阀使电机处于空转状态，同时将分别罐中剩余的压缩气体放空造成很大的能量浪费。据我们测算，空压机卸载时的能耗约占空压机满载运转时的10%25%(压缩空气经过放空阀放空。这类调理方法主要仍是在卸载时间所占比率不大的状况下)。换言之，该空压机20%的时间处于空载状态，在作无用功。很显然在加卸载供气控制方式下，空压机电机存在很大的节能空间。其余不足之处靠机械方式调理进气阀，使供肚量没法连续调理，当用肚量不断变化时，供气压力不

12、行防止地产生较大幅度的颠簸。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调理进气阀，会加快进气阀的磨损，增添维修量和维修成本。屡次采纳翻开和封闭放气阀，放气阀的耐用性得不到保障。（2）转速控制即经过改变空压机的转速来调理流量，而阀门的开度保持不变（一般保持最大开度）。当空压机转速改变时，供气系统的扬程特征随之改变，而管阻特征不变。在这类控制方式下，经过变频调速技术改变空压机电机的转速，空压机的供气流量可跟着用气流量的改变而改变，达到真实的供需均衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最正确工作效率。变频器鉴于交向来一交电源变换原理，可依据控制对象的需要输出频次连续可调的沟通电压。电动机转速与电源频次成正比，

13、所以，用变频器输出频次可调的沟通电压作为空压机电动机的电源电压，可方便地改变空压机的转速。长久实践证明，在供气系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变空压机的转速来调理管道中的流量，以代替阀门调理方式，能获得显然的节能成效，此外，变频器的软启动功能及光滑调速的特色可实现对流量的安稳调理，同时减少启动冲击并延伸机组及管组的使用寿命；变频器置的直流电抗器也能够减少电动机的无功消耗，有效提高电动机的功率要素。项目建议方案一、项目概略此SA220空压机，功率220KW，加载时间为42分钟，加载时最低压力0.8Mpa，卸载时间为8分钟，卸载时最高压力为0.98Mpa，加载时电流为430A，卸载时Word

14、文档.电流为165A。依据实质状况剖析我司建议以下方案，采纳工变频变换电路，正常生产时采纳变频自动控制，当变频器出现故障时采纳工频控制，这样可既能达到节能的目的又能够降低节能投资成本。二、方案配置依据项目的实质需求，我们决定采纳恒压供气的方案。把管网压力作为控制对象，压力传感器将储气罐的压力转变成电信号接入变频器，与变频器中设定的目标压力进行PID运算，经过PID指令运算，变频器经过改变频次来改变电机的转速，进而达到改变压力肚量的目的。在平时生产中，将变频控制柜开关打到节能档变频运转，变频器依据用肚量状况动向地调整输出频次，直到达到一个新的压力恒定状态，当用肚量减小时，变频器在下限频次运转；当

15、变频器故障时可将开关打到市电档工频运转，尽量将影响降到最低。1、变频器选型依据现场的额定参数，再联合我公司的PT200系列矢量通用型变频器在其它工程地应用状况，我公司为其设施配置以下变频器，其配置以下：序号设施名称变频器型号额定功率数目备注1螺杆式空压机PT200-250G/280P-3250KW1放大一档使用注：若现场设施运转电流大于变频器额定电流，请按原选型放大一档或两档。PT200系列变频器介绍PT200系列矢量通用型变频器采纳DSP控制系统,功能更优化,应用更灵巧,性能更稳固。可宽泛应用于风机、泵类负载及对速度控制精度,转矩响应速度、Word文档.低频输出特色有较高要求的应用处合。PT

16、200系列矢量通用型变频器综合技术特性:一、输入输出特征输入电压围380/220V15%输入频次围4763Hz输出电压围0额定输入电压输出频次围0400Hz二、外头接口特征可编程数字输入6路开关量输入，支持PNP、NPN双极性光耦隔绝输入可编程模拟量输入AI1/AI2：010V或0/420mA输入可编程开路集电极输出2路输出（开路集电极输出）继电器输出2路输出模拟量输出2路输出，分别可选0/420mA或010V三、技术性能特征控制方式V/F控制、开环矢量控制（SVC）过载能力150%额定电流60s；200%额定电流0.1s调速比1:200（SVC）载波频次115.0kHz四、功能特征频次设定方

17、式：数字设定、模拟量设定、串行通信设定、多段速及简略PLC设定、PID设定等，可实现设定的组合和方式切换。PID控制功能简略PLC、多段速控制功能：16段速控制Word文档.摆频控制功能刹时停电不断机功能转速追踪再起动功能：实现对旋转中的电机的无冲击光滑起动自动电压调整功能：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定供给多种故障保护功能：过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能五、变频改造原理图1、空压机主回路电路原理图图12、工变频控制柜原理图Word文档.图23、传感器接线图Word文档4、参数设置功能代码P01.01P01.03P01.09P01.11P01.12P02.05P05.0

18、1.图3（远传压力表接线图）图4（压力变送器接线图）参数设定功能含义1端子控制运转5PID调理运转频次25Hz运转频次下限35s加快时间15s减速时间1自由泊车1%转矩提高量Word文档P06.00P08.03P10.01P10.08.1DI1正转3继电器故障输出40%PID给定值（设定恒定气压）8%PID控制误差5、改造注意事项图1为一般螺杆空压机主回路控制电路原理图，图2为工变频变换电路原理图，图3和图4是不一样种类的压力传感器接线图。改造时只要将图1中红色虚线框部分的线去掉，将图2变频器工变频变换电路串进图1的电路里面去就能够，详细为：去掉图1中端子排到主接触器的连结线，将图1中R、S、

19、T接到图2中的R、S、T，再将图2中的U、V、W接至图1中的U、V、W；变频器运转信号取自图1中KM3的协助常开触点。压力传感器按实质种类依据图3和图4相应接线即可。变频改造的节电原理及剖析一、负载特征说明负载特征是指电力拖动负载的转矩与转速之间的关系，也叫负载转矩特征。电动机节电，特别是调速节电，与负载特征的关系极为亲密，除要认识电动机的运转特征以外，还要掌握被拖动工作机械的负载转矩随转速变化的特征。典型的负载特征有恒转矩负载特征、恒功率负载特征、风机泵类负载特征三种，见以下表。电力拖动典型负载特征表转矩特征恒转矩特征恒功率特征风机泵类特征M=恒定值P=恒定值Mn2负载特征PnMPnM1/n

20、Pn3轴功率与转轴功率与转速的轴功率与转速成正比轴功率与转速没关速关系三次方成正比Word文档.起重机，压廷机，机金属切削机床,恒力电扇,风机,液泵,典型负载床平移刀架等卷取机等油泵二、空气压缩机变频调速节能原理、空气压缩机的理论流量与转子转速的关系式为：Qth=(丌/2)DLN(1)式中：Qth理论流量，m3/minD叶轮外径，mL叶轮长度，mN叶轮转速r/min-面积利用系数;表征气缸空间的有效利用程度(圆弧-渐开线型线的面积利用系数0.5630.521)2、空气压缩机的实质流量Q，为：QQth(2)式中：容积效率，一般为0.70.9由（）和（）可知，对每一台空气压缩机，其转子齿槽外径长度

21、和面积利用系数都是一个定值，当可忽视容积效率的变化时，空气压缩机的流量正比于转速、功率特征空气压缩机的轴功率为：P=(QthH)/6000(3)式中：P轴功率，KWQth理论流量，m3/minH出入口压差，Pa机械效率，一般为0.9由式（）和（）可知，当空气压缩机转速变化时，其轴功率与转速成正比，、转矩特征空气压缩机的转矩为：M=9552(P/N)(4)因为空气压缩机的轴功率与转速在正比，所以式可知，当转速变化时，转矩不变，即空气压缩机属于恒转矩运转可见空气压缩机风量Q和电机的转速n是成正比关系的，而轴功率P与转速也是成正比关系。所以当需要80的额定风量时，经过变频调理电机的转速Word文档.

22、至额定转速的80，即调理频次到40赫兹即可，这时所需功率将仅为本来的80三变频改造节能估计计算公式：1、估计改造前工频运转功率计算公式四、节电数据查核计算在空压机节能改造前后，经过空压机控制器上边的获得空压机总运转时间、加载时间，空载电流，加载电流。而后按空压机每个月工作30天，每日工作16个小时计算。（估计安装变频器后加载电流在350左右）我们依据三相异步电机电功率计算式子：P=3UICOS=1.732UICOS为三相电机功率，单位瓦U为线电压，即380伏为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安cos为功率因数，月总耗费电功=月加载运转电功+月空载运转电功安装变频器前月加载运转电功=1.732

23、UI（加载电流）COS30天14小时加载时间/总运转时间/1000=101034度月卸载载运转电功=1.732U（I空载电流）COS30天2小时(总运转时间-加载时间)/总运转时间/1000月卸载运转电功=1.732380150/1000（加载电流）0.8530天2=5034度（一小时卸载8分钟，16小时大概有两小时卸载状态）安装后=1.732380350（加载电流）0.8530天14小时加载时间总运转时间/1000=82237度安装变频器前后加载节电度数=101034-82237=18797度节电率为=总节电度数/总耗电度数=23%此空压机的变频器节电改造节电率守旧估计在23%-30%之间。三、其余Word文档.1、设施改造后，为了保证空压机的正常运转一定有原设施控制及变频控制切换选择。2、除改造增添的控制柜部布线外，全部电源主线由需方供给。3、在改造时，为了保证需方的生产需要，一定在规定的时间改造完成。4、依据需方的现场实质状况，原则上全部工作均由供方达成，需方赐予踊跃配合。四、质量、工程及售后服务1、质保期：设施安装调试完成并查收合格移交后壹年，在质保期无偿的担当电柜自己故障维修义务。2、交货期：保证项目在需方指准时间段20个工作日达成。3、技术咨