螺杆式空气压缩机的变频化控制毕业论文

螺杆式空气压缩机的变频化控制毕业论文内容摘要：

有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。 二、变频器的间接作用： （节电）。 风机、泵类等设备传统的调速方法 是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。 当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。 降低电耗。 . 当前有很多品牌的变频器，如：杭州奥圣电气有限公司代理的日业变频器 CM530 系列在满足客户通用需求的前提下，通过扩展设计可以灵活地满足客户个性化要求、行业性要求满足各种复杂高精度传动的要求，同时为设备制造业客户提供高集成度的一体化解决方案。 变频器组成 变频器通常分为 4 部分：整流单元、高容量电容、 逆变器 和控制器。 14 整流单元：将工作频率固定的 交流电 转换为直流电。 高容量电容：存储转换后的电能。 逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。 控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。 下图（ 31）为 变频器 结构图 15 1— 本地控制面板（ LCP） 2— 盖板 3— RS485 串行总线连接器 4— 数字 I/O 和 24V 电源 5— 模拟 I/O 连接器 6— 电缆屏蔽层连接器 7— USB 连接器 8— 串行总线端子开 关 9— 模拟开关 10— 继电器 1 11— 继电器 2 12— 吊环 13— 安装环 14— 接地线夹 15— 电缆屏蔽层连接器 16— 制动端子 17— 负载共享端子 18— 电机输出端子 19— 主电源输入端子 图 31 变频器 结构图 变频器选型指导 可提供三种控制方式：普通 V/F、 SVC、 VC。 选用变频器时首先必须明确系统对变频调速的技术要求、变频器的应用场合及负载特性的具体情况，并从适配电机、输出电压、额定输出电流等方面因素进行 综合考虑，进而选择满足要求的机型及确定运行方式。 基本原则为：电机额定负载电流不能超过变频器的额定电流。 一般情况下按说明书所规定的配用电机容量进行选择，注意比较电机和变频器的额定电流。 变频器的过载能力对于起动和制动过程才有意义。 凡是在运行过程中有短时过载的情况，会引起负载速度的变化。 如果对速度精度要求比较高时，请考虑放大一个档次。 风机和水泵类型：在过载能力方面要求较低，由于负载转矩与速度的平方成正比，所以低速运行时负载较轻（罗茨风机除外）又因为这类负载对转速精度没有特殊要求，故选择平方转矩 V/F。 恒转矩 负载：多数负载具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能 16 等方面要求一般不高。 例如挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车吊车的平移机构等。 选型时可选多段 V/F运行方式。 被控对象有一定的动、静态指标要求：这类负载一般要求低速时有较硬的机械特性，才能满足生产工艺对控制系统的动、静态指标要求。 选型时可选择 SVC控制方式。 被控对象有较高的动、静态指标要求：对于调速精度和动态性能指标都有较高要求及高精度同步控制的场合，可采用 VC控制方式。 例如，电梯、造纸，塑料薄膜加工生产线。 [7] 17 第 四 章 变频器在空压机改造应用 变频螺杆空压机特点 空压机使用场合一般有如下特点：配置容量比实际气量大、气量消耗不稳定、气压要求稳定、噪音要尽可能低（尤其夜间）。 一、 螺杆空压机采用变频调速的好处 气压稳定：由于变频化的螺杆空压机利用了变频器的无级调速特点，通过控制器或变频器内部的 PID 调节器，能对压力实现快速调节控制；比工频运行的上下限开关控制相比，气压 稳定性成指数级的提高； 更节能：尽管各个厂家的螺杆空压机采取了不同的节能运行模式，但由于变频器是根据实际用气量实时调整电机转速的，用气量低的时候还可以让空压机自动休眠，这样就大大减少能源的损失。 需要注意的是，系统控制方式的不同对节能效果有很大影响。 启动无冲击：由于变频器本身是一个软启动装置，启动电流最大在额定电流的两倍左右，与工频启动一般在额定电流的 6 倍以上相比，启动冲击很小。 这种冲击不仅是对电网的，也有对真个机械系统的冲击，也大大减少。 噪音低，由于稳定运行时运行频率小于工频，机械噪音下降 ，机械磨损小。 对储气罐容量要求小。 18 二、 螺杆空压机变频化的风险 从系统可靠性的角度考虑，变频化后必须考虑两个风险： 电机散热的风险，由于采用普通电机，转速下降后电机散热效果变差，因此，变频器必须限制一定的最低运行频率以保证足够的散热效果。 因此，节能效果好与电机的散热成了一个矛盾。 系统的润滑系统，目前空压机的润滑系统有采用压力式和离心式的。 目前螺杆空压机采用的压力式的润滑方式跟电机转速没有关系，因此，变频化的风险不存在；而活塞式空压机的变频化必须考虑这个风险； 变频调速节能原理 变频调速技术近年来发展迅速，并在许多领域发挥了重要的作用。 空压机变频节能系统原理框图如图（ 41）。 图 41 空压机变频节能系统原理框图 19 由于许多螺杆式空压机运行方式是加载、减载方式。 减载时电机空转 ,那么能源都被白白的浪费了，而电动机转速自身不能改变，只能通过改变电机频率来调节转速。 变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制管路的压力。 原理如下 :通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较， 得到偏差，经 PID 调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。 由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，使电动机上得到相应的转速。 那么空压机输出相应的压缩空气至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。 [5] 空压机的变频控制 方案 一、变频改造注意事项以及设计原则： 应明确空压机是大转动惯量的恒转矩负载，这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议采用具有高启动转矩的恒转矩变频，保证既能实现恒压供气的连续性 ，又可保证 设备可靠稳定的运行。 不推荐用变转矩的变频。 空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损。 所以工作下限应不低于 25Hz。 建议功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启 20 动出现频繁跳闸的情况，也便于日后的系统工况扩展。 为了有效的滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减少电机运行的噪音，提高电机的稳定性。 电机变频运行 状态保持储气罐出口压力稳定，压力波动范围不能超过177。 为了防止非正弦波干扰空压机控制器，变频器输入端应有抑制电磁干扰的有效措施。 控制线信号线采用屏蔽线缆，布线时要和动力电路分开，防止干扰引入。 二、变频 螺杆空压机的控制方案 变频 螺杆空压机目前的控制方案 方案一：如图（ 42） 所示： 采用 V/F 控。