1.空氣壓縮機(jī)的概況：
1.1空氣壓縮機(jī)的工作原理
我們知道，壓縮機(jī)在1640年由德國(guó)試制成功到目前已有幾百年歷史。壓縮機(jī)是一種將氣體壓縮從而提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)器，例如：活塞式空壓機(jī)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)曲軸，帶動(dòng)連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成吸入、壓縮、排出等過(guò)程,將無(wú)壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲(chǔ)壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動(dòng)下，在汽缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。
空氣壓縮機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的許多部門中應(yīng)用極廣，特別是在石油、化工、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域中已成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，是許多工業(yè)部門工藝流程中的核心設(shè)備。提供自動(dòng)化生產(chǎn)所需的壓縮空氣足夠的供氣壓力，是生產(chǎn)流程順暢之要素，瞬間的壓降，即會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。
1.2原系統(tǒng)存在的問(wèn)題
由于空壓機(jī)不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按最大需要來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般偏大。工頻起動(dòng)設(shè)備時(shí)的沖擊大，電機(jī)軸承的磨損大，所以設(shè)備維護(hù)量大。雖然都是降壓?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大。
經(jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命�？諌簷C(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。
綜上所述，若能采用變頻調(diào)速技術(shù)，當(dāng)流量需要量減少時(shí)，就可降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而較大幅度減小電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率，便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
2.變頻改造方案設(shè)計(jì)要求
根據(jù)原工況存在的問(wèn)題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，空壓機(jī)變頻改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：
1)主電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)保持儲(chǔ)氣罐出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不超過(guò)±0.02Mpa；
2)系統(tǒng)應(yīng)具有變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護(hù)時(shí)，不影響生產(chǎn)；
3)在用電氣量小的情況下，變頻器處在低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過(guò)允許的范圍。
3.空壓機(jī)變頻改造的注意事項(xiàng)
1)空壓機(jī)是大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，這種啟動(dòng)特點(diǎn)就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)跳過(guò)流保護(hù)的情況，建議選用具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的無(wú)速度傳感器矢量變頻器，保證即能實(shí)現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行；
2)空壓機(jī)不允許長(zhǎng)時(shí)間在低頻下運(yùn)行，當(dāng)空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)低，一方面將使空壓機(jī)的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤(rùn)滑變差，會(huì)加快磨損。所以工作的下限頻率應(yīng)不低于20Hz；
3)為了有效濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減小因高次諧波引起的電磁干擾，建議選用輸出交流電抗器，還可以減小電機(jī)運(yùn)行噪音和溫升，提高電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。
4.變頻調(diào)速改造方案
廈門某輪胎廠原有132KW空壓機(jī)5臺(tái)，65KW空壓機(jī)1臺(tái)，空氣壓力調(diào)節(jié)范圍較大，壓力不穩(wěn)定，且不在用氣高峰時(shí)，有一臺(tái)空壓機(jī)在空轉(zhuǎn)，耗能較大。由于該公司生產(chǎn)主要集中在白天，而晚上用氣量小，到晚上就出現(xiàn)嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象了，空載時(shí)間較長(zhǎng)，造成巨大的能源浪費(fèi)。2005年3月公司設(shè)備科，經(jīng)過(guò)反復(fù)的技術(shù)研討，決定對(duì)該廠的空壓站進(jìn)行變頻節(jié)能改造。
4.1系統(tǒng)參數(shù)
1)空壓機(jī)型號(hào)：L型兩級(jí)雙缸復(fù)動(dòng)水冷空氣壓縮機(jī)4L-20/8
2)主電機(jī)型號(hào)：Y315M2-6
額定功率132Kw，額定電壓380V，額定電流250A960r/min
3)變頻器：科姆龍無(wú)感矢量變頻器KV2000-G1320-4T額定電流253A
4)遠(yuǎn)傳壓力表：VTP10-A-G10-B
4.2系統(tǒng)工作原理
根據(jù)該廠要求，我們采用兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)和兩個(gè)交流接觸器，可對(duì)兩臺(tái)空壓機(jī)中的任意一臺(tái)進(jìn)行變頻控制，同時(shí)保留原有的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)柜，當(dāng)變頻故障時(shí)可切換至工頻運(yùn)行。
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