矿用空压级变频改造效果分析.docVIP

矿用空压机变频改造效果分析 由于具有无害、无污染、易输送等优点，压缩空气已广泛应用于各个工业领域，甚至被称为第四能源。但是，采用压力调节器控制空气压缩机的工作状态时，空气压缩机在工频下恒定转速运行，同时，为保证用气压力在一定范围内，空气压缩机根据用气需求量，经常改变运行方式，不时地进入空载状态，出现频繁启动。根据我矿的实际运行情况估算，空载运行时间约占总运行时间的50%左右，而且用气量越少时，空载运行时间越长，所以压缩空气就是一种昂贵的能源。使用变频调速系统后，变频器的“睡眠”状态代替了空载运行，当管网的压力低于设定的基准压力时，变频器自动被“唤醒”，进入工作状态，故节能的潜力很大。 空气压缩机的传统运行方式分析： 空气压缩机一般用压力调节器设定上下限，具体的工作方式有以下两种： 人为卸荷，放空储气罐内的压缩空气，为下次空载启动做好准备； 压力调节器控制减荷阀的开启与关闭，使空气压缩机频繁地进行满负荷与空载运行方式的转换。 第一种调节方式用于系统从静止状态启动的情况。由于采用星三角转换启动，则不可避免地对电网和机械部件造成很大的冲击，特别是大容量的空气压缩机，对电网中的其他设备尤其是电子设备造成的影响和危害显著。 第二种是系统正常工作的调节方式，但是如果系统用风量很少且用风时间较长的情况下，因空气压缩机空载运行时能耗占总运行能耗的30%左右，所以能源浪费严重。并且用压力调节器设定压力时偏差较大，使用过程中由于机械原因设定压力会自行变更；压力调解范围设定太小则易造成启动频繁；压力调解范围设定太大则不易满足工艺要求。 综合起来传统运行方式有以下缺点： 空气压缩机的上卸荷由压力调节器控制减荷阀的开闭实现，供气压力偏低时，不能满足工艺要求；供气压力偏高时，能耗高。 空载运行时，电机功率因数低，无功损耗大，线损高。 机组频繁上卸荷，对设备和电网冲击大。 机械磨损大，维护工作量高， 减荷阀动作频繁，噪音大、损坏率高。 空转时恒定转速运行，注油器将继续供油而排气阀不工作，润滑油不能随压缩空气排出缸体，容易造成气缸体温度偏高、阀片积碳、润滑油耗量多。 由于自动化程度不高，每台空气压缩机的启动与停止需要人工频繁操作，劳动强度大。 以上运行方式使供气量无法实现连续、稳定的调节。当用气量不断变化时，供气压力产生较大波动，对操作人员的技术、责任心要求较高，还有用气单位和供气单位之间的调度和配合都对空气压缩机的安全、经济运行有较大影响。因此，在空气压缩机使用中，有五大问题一直盼望解决： 如何提高供气质量； 如何改善运行工作环境； 如何延长空气压缩机的使用寿命； 如何减少维护修理费用； 如何节约高额电费开支。 空气压缩机变频调速改造方案： 针对上面的五大问题，对空气压缩机的传统控制方式进行变频改造具有以下功能，控制原理图如下： 变频器控制原理图 压力闭环控制功能 由变频器、压力变送器、电动机、空气压缩机组成压力闭环控制系统。变频器根据压力变送器提供的压力信号，将管网实际压力与设定的基准压力进行比较，利用其内部的PID调节器对电机转速进行适时调节，使管网压力维持在所需压力值上。当井下用风量增大，实际管网压力低于设定的基准压力时，变频器控制电动机转速升高；当井下用风量减小，实际管网压力高于设定的基准压力时，变频器控制电动机转速降低。 自动启动和停止功能 当变频器的转速达到下限设定频率，实际压力仍高于设定的基准压力，变频器延时等待一定时间后停机，即进入“睡眠”状态。当用气量增加，压力降到设定的下限压力时，变频器将自动启动即被“唤醒”并继续运行，维持设定的基准压力。 开环控制功能，即手动/自动切换功能； 带负荷启动功能； 极限压力限制和保护功能； 空压机监控参数的保护和报警功能； 循环冷却水泵控制和循环冷却水温显示及控制功能； 过载、过流、过压、欠压、缺相、接地故障等电机保护功能； 系统防雷和过电压保护功能； 10、储气罐自动和手动排气功能。 三、空气压缩机变频调速改造实施： 在设计选用空气压缩机电机容量时，通常是按空气压缩机满负荷长时间运行来选择的，因此设计容量一般都偏大。在实际运行中，空载运行时间一般占总运行时间的50%左右，采用变频调速技术，可大大提高运行效率，使压力调节极为准确、稳定、方便。 新宏煤业有限公司使用两台L—22/7型空气压缩机。电机额定功率为132KW, 额定工作电流为262A，额定转速为739rpm，空气压缩机额定排气压力为0.8 MPa,带储气罐，采用星三角启动。井下风动工具工作需气压力为0.66 MPa～0.75MPa。极限压力为0.88 MPa，通过储气罐上的安全阀进行保护。上荷运行时，减荷阀打开，电机满负荷运行，电流为240A左右；如果储气罐内压力超过0.75 MPa时，压力调