多台空压机使用plc变频器的节能及恒压技术改造.doc

国家职业资格全国统一鉴定
维修电工论文
(国家职业资格二级)
论文题目:空压机使用PLC变频器的节能及技术
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空压机使用PLC变频器的节能及技术
摘要:我公司有4台螺杆空压机,其操作是各自为政,互响。由于操作人员人手不足,经常空压站出现“无人”看守,致使空压机经常处于“大马拉小车”状态,浪费能源。公司为节能降耗,加装变频器,用PID进行恒压控制,利用PLC实现4台空压机自动联网,能够自动根据管网压力决定开机台数,提高了设备的自动化程度,减少了操作人员的工作量,亦达到了节能效果。
关键词:变频器、PID调节、PLC 、自动启动、自动停机
空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。它的用途广泛,适用于各个行业。对于一般企业,空压机一般都根据生产需求逐台增加,因此多为分散控制,当多台空压机并网运行时,如操作人员的责任心不高,易造成能源浪费。由于我厂人员不足,空压机一般无专门的人员值班,只由值班的电工负责开机及停机,经常出现压力不足或开机过量的情况,严重的浪费了生产能源。
我厂的空压机为上海英格索兰空压机厂的EP-200双螺杆空压机,其控制电路较为简单,如下图一。
按下SB2,KA1得电,7、13接通,M1、M3吸合,Y形启动。KT1得电,5秒后,M3断电,M2吸合,△运行。此时为空载运行,2分钟后,手动按SA1空压机加载运行。当压力达到设定值时,1PS动作,13、27接通,13、29断开,空压机空载运行,同时KT2得电。如压力稳定在设定值上15分钟没有下降,则13、15断开,空压机自动停机。当压力下降到下限位时,13、27断开,KT2失电。13、15和13、29接通,空压机重新启动。每台机是独立的控制面板,各自为政,单独操作。需要人为的根据系统压力决定开机数量,自动化程度不高。
  原空压机系统工况的问题分析:( a) 主电机虽然以星三角降压起动,但起动时的电流仍然很大,会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。( b) 主电机时常空载运行,属非经济运行,电能浪费最为严重。( c) 主电机工频起动设备的冲击大,电机轴承的磨损大,所以对设备的维护量大。( d)主电机工频运行致使空压机运行时噪音很大。
空压机节能改造的必要性:鉴于以上的原理说明以及目前的工况分析,我们认为对空压机的节能改造是必要的,这样不仅能够节约大量的运行费用,降低生产成本,同时还可以降低空压机运行时产生的噪音,减少设备维护费用。
由于许多螺杆式空压机运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转,那么能源都被白白的浪费了,而电动机转速自身不能改变,只能通过改变电机频率来调节转速。变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量,从而达到控制管路的压力。原理如下:通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较,得到偏差,经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电,使电动机上得到相应的转速。那么空压机输出相应的压缩空气至储气罐,使之压力变化,直到管网压力与给定压力值相同。其原理如下:
为什么多台空压机并网运行只用1台变频器?因为有2台以上空压机运行时,必定是1台空压机运行时不能稳定气压,才会增开第二台空压机。那么一定在1台空压机要全力运行,另1台则可通过变频器调节电机转速稳定气压。当有3台机同时运行时,则一定有2台机是全力运行的,依此类推,无论多少台空压机运行,始终是只需1台机用来调节稳定气压。如用每台都配备变频器只能是浪费成本。当然,为考虑到空压机的轮流使用率,可以用1台变频器通过切换电路对多台空压机轮换进行启动使用。如图(图三)是两台空压机轮换使用变频器的主电路路:
当KM1吸合,KM2、KM3断开时,1#空压机使用工频,此时2#空压机可通过控制KM4断开,KM5、KM6吸合使用变频运行。反之,也可使2#机开工频,1#机使用变频。在集中控制中(见图三),SA是转换开关,当SA1-1闭合时,SA1-2断开,此时KJ14吸合,使KM2、KM3同时吸合,1#机使用变频。(当1#机使用变频时,1#机工频按钮SB7无效,2#机变频也不能投入)
  空压机变频节能改造的优点:
1、节能变频器控制压缩机与传统控制的压缩机比较,能源节约是最有实际意义的。根据空气量需求来供给的压缩机工控是经济的运行状况。节省电费约20%以上,约半年即可回收设备投入的资金。
2、运行成本降低。传统压缩机的运行成本由三项组成:初始采购成本、维护成本和能源成本。其中能源成本大约占压缩机运行成本的77%。通过能源成本降低44、3%,再加上变频起动后对设备的冲击减少,维护和维修量也跟随降低,所以运行成