探讨利用变频器实现空压站节能

  仪器信息网 ·  2007-06-20 21:40  ·  19868 次点击
变频器已经问世十多年了,由于其特殊的交流变频功能,在当今的自动控制领域中,是应用得较为广泛的一种智能型控制执行器件(变频器内部直接带有PLC程序和多种控制模式,供使用者组成各种控制方式),其优越的调速性能和节能优势正在被越来越多的行业所采用,并为该行业取得了较好的经济效益。
楚雄卷烟厂动力车间的空压站,有6台60立方/小时的阿特拉斯螺杆式空压机,负责全厂所需空压气的供应,该型空压机机械噪音小,效率高,压缩空气质量好,是空气压缩机种类中比较好的一种设备,但每一台空压机的电机功率达400kW。空压站的耗量为32000kW/h(度),约占全厂用电量的1/4。因此,如何在保证全厂压缩空气压力稳定,满足生产的前提下,节约用电,降低生产成本,为企业作出贡献,是每一位职工的职责和应尽的义务。
一、空压站的现状
按现在我厂目前的生产量,正常情况下开5台备用台1,用气量较低时开3台,用气量最大时开5台,供气正常时为4台。当用气量小,气压过高时,由操作人员手动停止1台空压机;反之,当用气量较大,气压低时,操作人员要及时启动第5台空压机,以满足车间生产的要求。
以上过程要求操作人员经常观察气压变化情况,做到及时停止或启动空压机,以保证供气质量,满足车间生产需要。增加了操作人员的劳动强度,同时设备频繁启动,压缩空气压力波动大,也造成大电流对设备的冲击,影响设备的使用寿命,增加维修费用和维修量。
二、探讨控制方案
经过多方探讨,反复论证并仔细查阅变频器的使用说明书后,确认只需使用一台400kW的变频器,再增加适当的电器控制设备,就可以对我厂的空压站进行变频调速控制。
首先,利用变频器,在启动设备的时候,低速缓慢启动空压机设备;即减少了对设备的冲击,有利延长设备寿命,同时,又避免启动设备时,对电网的冲击,影响电网质量。
其二,通过改变变频器的频率,来调整压缩机的转速,达到控制压缩机的产气量,实现稳定的空压压力,满足生产车间的生产需要。
以上方案,虽然所需的变频器及电控设备一次性投入费用较高,但是,从延长设备的使用寿命,节约维修资金,保障用气车间的用气质量,减低操作人员的劳动强度,节约能源,降低生产成本,是大有好处的。初步测算,一次性投入约需28万元人民币,按同种控制系统节电35%计算,每年按10个月算,大约2年后,节约的电费可以抵消投资成本。
三、自动控制方案
原来我厂的启动方式是:单机单独启动,每一台空压机的电源是独立供给;现在的启动过程为:保留独立的供电方式,增加变频器、互锁控制接触器、系统压力传感器。其作用为:变频器用于保障用气压力稳定,接触器用于启动、停机时的切换,传感器用于随时检测贮气罐的压力变化,确保生产车间的用气变化和节能控制。
控制系统的启动过程为:
1、首先给可以正常开机的5台空压机供电,备用空压机切除电源,PLC在进行控制时,锁闭不起动该台空压机;
2、启动自动控制开关,在PLC的控制下,变频器变频启动第一台压缩机,压力传感器及时检测贮气罐的压力值,并传送给PLC,与PLC内部设定的正常PL压力值(此值是根据车间生产需要而设定的正常压力值)进行比较,此值若低于设定值,变频器通过增加频率来调整电机转速,增加供气压力;
3、到达额定工频一定时间后,若压力值还没有达到设定值,则在PLC的控制下,此台空压机切换到工频运行状态,变频器变频启动第二台空压机;再以同样的过程启动第三、第四、第五台空压机,直到贮气罐压力传感器检测的压力值高于PLC内部的设定值P时,系统保持此运行状态,变频器变频控制启动过程中的最后一台空压机;
4、当生产车间的用气量减少,贮气罐中压力传感器检测的压力值增高,达到系统PLC设定压力的高限值Ph(生产车间所需空压气的高限值)时,变频器开始减少频率,降低空压压力;当贮气罐的压力值达到P时,变频器处于这一频率值运行;
5、若变频器的频率变低至工频的20%时,此时的压力值仍然达到最高限值Ph时,切除最后一台空压机,变频器改为控制第二、第三台空压机;以此类推,先投入运行的空压机先停,直到控制启动时的倒数第二台空压机;
6、当仅剩的一台空压机的频率变至最低20%,系统压力仍然过高时,说明生产车间已不生产,不需要提供压缩空气,此时,空压机系统自动停止,结束这次启动过程。第二天生产重新启动此系统时,系统自动顺序启动前一天启动时的第二台空压机,而第一天启动时的第一台空压机则变成顺序控制的第五台空压机,第三天则启动第一天的第三台机,如此循环类推。
以上控制的全过程,即保障了全厂的空压系统的压力相对平稳,满足了生产车间对空气压力的要求,同时又可以节约电能。
四、采用变频器控制的优点
1、由于是只采用一台变频器控制,故节约其它几台变频器的投资,在PLC

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