变频器在空压机中应用

1 引言 付煤公司主井提升的装卸系统均使用空气压缩机提供的压风为动力源，为此在井口空压机房设置了两台主井提升专用的L-11/7型空压机，正常使用1台，另1台备用。根据主井装卸系统的工作特点，它所消耗的压风是间隔性的。经现场观察统计，空气压缩机工作打压时间和卸荷时间各占一半，且工作打压和卸荷时电机电流分别为额定电流的81.6%和36.5%，有相当的节能空间。为此，我们选用变频器对空压机控制部分进行改造，使其在不同的工况下自动进行变频调速，达到最佳运行状态。使用后节能效果良好。 2 变频节能的原理 根据异步电动机的转速公式n=60f(1-s)/P,在磁极对数P固定，可忽略转差率s的前提下，转速n仅决定于电源频率f。因此若改变电源频率，即可控制电机实现无级调速，实现电机的软启动，从而减少启动电流对电网的冲击。 空压机在打压和卸荷两个状态下，其转矩是相对恒定的。因此，功率与转速成正比，降低转速即可实现节能。针对压风机在整个工作过程中，卸荷时间占一半而负荷很小的特点，选用变频器调频降速，减少电机的输入功率，即可达到节能目的。 L-11/7空压机电机为380V、65kW。因此选用powtran Pi97G变频器，其功率按电机功率的1.15倍选，为75kW，输入电流为150A。该变频器适用380V、50~60Hz电源，输出频率调节为0.5~400Hz,可显示电机的设定频率、运行频率、转速、电流、电压等。 3 工作原理 改造后的变频控制系统工作原理方框图如图1所示。 该系统在原控制和保护功能的基础上，增加1个安装在风包上的压力变送器MB26，1个AI 708人工智能调节器。用1个电磁阀取代原空压机上的压力调节器控制空压机工作和卸荷。 空压机经变频控制办启动后，变频器供给380V、50Hz电源进行打压。随着风包压力的逐渐增加，MB26将风包压力信号传递到AI 708，当达到设定的上限0.65MPa时，AI 708发出两个指令，一条控制电磁阀动作，使压风机卸荷；另一条通知变频器主机开始变频，在设定的降频时间内，由50Hz降为20Hz，电机作超低速运行。 随着装卸载系统工作，风包内风压逐渐下降，当AI 708判断由MB26送来的压力信号达到下限0.50MPa时，发出两个指令分别控制电磁阀动作，使压风机处于工作打压状态。同时，变频器由20Hz升频，经过设定的升频时间达到50Hz，为电机正常供电，完成一个控制的全过程。如此循环进行，实现自动变频控制。 4 应用情况 自2001年5月开始使用变频器控制以来，通过使用前后的测试数据证明，该变频器控制在节能方面有很大成效。 （1）电力消耗有明显降低，在主井装卸载系统正常用风的情况下，测得使用前后的数据见表1。 按空压机平均每天使用21h、电价0.50元/度计，年节约电费支出可达5.145万元。 （2）节省润滑油，降低噪声 由于变频控制在卸荷时转速降低，注油器注油量仅为正常转速的60.5%，油泵此时供传动机构的注意到滑油压力下降为不低于0.1MPa，供油量降低1/3，算上延长换油时间节约的油量，则总的耗油量为没使用变频器时的50%。 另外，在卸荷状态下，噪声由74.5dB降为69dB，可见其机械磨损降低，大大减少维修量及配件消耗。两项年节约可达4.5万元。这样一年即收回全部投资。 5 结语 使用变频器对压风机进行节能改造，技术上安全可行，节能方面效果明显，也减少了设备磨损，延长了设备的使用寿命，具有一定的推广应用价值。同时本变频控制装置，再设一套带闭锁功能的切换电路，即可实现1台变频主机带2台压风机（1台工作，1台备用），这样减少了1台变频器投入，经济效益将会更加显著。