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空压机系统节能改造变频调速方式

文章来源:东莞丰光空压机人气:109发表时间:2019-03-04

1、变频调速的工作原理
  变频调速技术是一种以改变电机频率和改变电压来达到点击调速目的的技术,空压机所使用的电动机通常为交流异步电动机,其输出转速为:
  n=60f (1-s)/p ……………………… (1)
  n—电动机的转速
  f—电源的频率,Hz
  p—电动机的极对数
  s—电动机的转差率,(0-6%)
  由交流异步电动机的转速公式(1)可知,只要设法改变三相交流电动机的供电频率f,就能十分方便地改变电动机转速n。而当转差率s变化不大时,交流电动机的转速n基本与f 基本成正比,即当调节供电频率时便可调节异步电机的转速,这是变频的理论基础。因此采用变频调速器来改变电动机的供电频率,也就改变了电动机转速,同时也改变了空压机气缸的运动频率,进而改变了空压机输出的气体压力,达到调节空压机输出气体压力的目的。
  根据电磁感应原理,在变频调速时,只要磁通Φ保持不变,则电源频率f 就与电机定子电压成正比,那么电机的转速和输出功率就随着电源频率的变化而变化。当电源频率减小时,电机的转速也随之减小,改变定子侧的输入电压,即可调节电动机的频率,这就是恒压频比(v/f)的控制方式。该方法实现起来简单,便于控制在调速性能要求不是很高的场合,也是目前广泛采用的一种调速方法。
  该系统的说明:空压机系统节能改造以输出压力为控制对象,由压力变送器取出的反馈信号接到本身具有PID调节功能的变频器上,与预设的压力给定信号进行比较,经PID调节后综合信号接到变频器的输入给定端,从而按压力的变动量决定电机M的工作频率和转速的大小,实现变频调节的方式。
  2、变频调速节能分析
  (1)恒转矩负载类应用
  恒转矩负载即不管转速如何变化,负载转矩是恒定的。其公式如下:
  P=K×T×n……………………………… (2)
  式中:P为轴功率,K为系数,T为负载转矩, n为转速。
  从公式(2)可以看到,轴功率与电机的转速成正比。应用变频调速技术后,如当由于工艺的需要而降低电机转速n至额定转速的80%时,相应的电能消耗降低为原来的80%。
  (2)变转矩负载类应用
  通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类、压缩机设备均属变转矩负载,其转速n与流量Q,压力H以及轴功率P具有如下关系:Q∝n,H∝n2, P∝n3;也就是说,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。当电机转速稍有下降时,轴功率将大幅下降。如当流量为额定流量的80%时,Pn仅为0.51Pe,即电机轴功率仅为额定功率的51%,下降近一半。因而当变频器应用于风机、水泵、压缩机等负载,当流量有变化时就能够节能,且节能效果非常显著。
  余热回收原理
  对于空压机来说,其输入能源的80%左右将转化为热能,如果根据相应类型空压机的结构和原理,适当地进行改造,将其热量回收,就可以变废为宝,将原本排入环境的热量收集利用,减少用于其他用途加热的燃料消耗量。
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