面對日益嚴(yán)峻的能源形勢和環(huán)保壓力,各行各業(yè)都在積極探索節(jié)能減排的可行方案。空壓機(jī)行業(yè)也不例外。近期,陜西某礦業(yè)有限公司成功實施了一項空壓機(jī)變頻改造項目,旨在解決傳統(tǒng)工頻啟動方式帶來的問題,實現(xiàn)節(jié)能減排降本的目標(biāo)。本文將從技術(shù)角度詳細(xì)介紹這一項目的實施過程和成果。
一、空壓機(jī)變頻改造需求及技術(shù)分析
該礦業(yè)公司井下工藝段原有三臺132KW的空氣壓縮機(jī),采用星三角(Δ-Y)降壓啟動方式。然而,這一方式存在以下問題:
l加載和卸載頻繁,導(dǎo)致壓力波動對管網(wǎng)沖擊大,噪音大。
l卸載閥開啟造成資源浪費。
l系統(tǒng)為開環(huán)控制,無法保證供氣壓力精度。
l啟動電流大,對電網(wǎng)造成沖擊。
l隨著井下掘進(jìn)深度的推進(jìn),末端供電電壓降增大,導(dǎo)致啟動困難。
針對以上問題,客戶希望改善空壓機(jī)啟動困難的問題,同時保留原有的工頻啟動系統(tǒng)。在變頻檢修時能夠快速切換,以避免長時間的停機(jī)對設(shè)備運行造成影響。
二、空壓機(jī)變頻改造技術(shù)方案
在保留原有工頻啟動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上——新增變頻系統(tǒng)。兩者可以切換使用,無需改變原有啟動系統(tǒng)的線路,切換時只需操作柜門上的手柄,無需拆卸和修改線路。這樣既實現(xiàn)了變頻節(jié)能改造,又保留了備用系統(tǒng)。
在產(chǎn)品選型方面,考慮到井下復(fù)雜的現(xiàn)場工況環(huán)境與空壓設(shè)備工藝的匹配程度,直接選用了希望森蘭SB70G系列變頻驅(qū)動設(shè)備。這款設(shè)備具有以下特點:
ü集成高精度轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制算法,具有250%瞬時轉(zhuǎn)矩控制能力。
ü過載能力:150%額定電流1分鐘。
ü獨創(chuàng)的多模式PLC運行功能,特別適合工業(yè)洗滌設(shè)備、制造設(shè)備應(yīng)用。
ü實用的多段速功能:提供編碼、直接、疊加和個數(shù)選擇方式,特別適合于暖通行業(yè)應(yīng)用。
ü強(qiáng)大的過程PID功能:兩套參數(shù),可根據(jù)運行頻率進(jìn)行參數(shù)過渡;多種修正模式,可滿足多種拉絲機(jī)、紡織、造紙、印染行業(yè)等張力卷繞、同步控制的需求;具有自由PID功能,可取代外部PID控制器。
ü具有強(qiáng)大的用戶可編程模塊。
ü豐富的擴(kuò)展選件:編碼器接口板、I/O擴(kuò)展板、可參數(shù)復(fù)制的操作面板(SB-PU70E)等。
在控制器選擇方面,直接選用成熟的空壓機(jī)控制器MAM-6070MSD。其軟件的功能與產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計需求,無需二次開發(fā)。同時森蘭變頻器標(biāo)準(zhǔn)配置RS485通訊接口,支持ModbusRTU通訊協(xié)議,與MAM-6070MSD控制器的通訊接口只需要進(jìn)行通訊線纜的連接,進(jìn)行通訊參數(shù)配置后就可以進(jìn)行高效率的通訊控制了。
三、改造后需要注意的問題及采取措施
改造后需要注意以下三個問題:電動機(jī)的散熱問題、空壓機(jī)的潤滑問題和系統(tǒng)壓力設(shè)定問題。針對這些問題,我們采取了以下措施:
l把系統(tǒng)壓力設(shè)定為0.72MPa,以滿足現(xiàn)場的生產(chǎn)工藝要求。
l把變頻器運行頻率下限設(shè)定為25HZ,這樣既能滿足空壓機(jī)散熱和潤滑的需要,又能最大程度地降低電能損耗。
四、運行效果及節(jié)能分析
經(jīng)過技術(shù)改造,空壓機(jī)從工頻降壓啟動改為變頻啟動,有效減小了啟動過程中的沖擊電流,使得設(shè)備運行更為平穩(wěn)。
在空壓機(jī)啟動后,系統(tǒng)會按照預(yù)設(shè)的主機(jī)變頻壓力0.72MPa進(jìn)行恒壓運行。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定的卸載壓力0.75MPa后,系統(tǒng)將自動進(jìn)入卸載模式,確保整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。在主機(jī)0.72MPa的恒壓運行狀態(tài)下,如果系統(tǒng)對氣體的需求減少,變頻器會自動調(diào)整運行頻率以降低能耗。當(dāng)系統(tǒng)頻率降低至下限值25Hz后,設(shè)備將繼續(xù)運行600秒。如果系統(tǒng)壓力仍然保持在0.72MPa,系統(tǒng)將進(jìn)入低頻過久停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于供氣加載壓力0.60MPa時,系統(tǒng)將自動重新啟動,再次進(jìn)入變頻恒壓運行狀態(tài)。通過這種方式我們可以看到變頻運行模式相較于傳統(tǒng)的工頻模式具有更加優(yōu)異的節(jié)能效果。在工頻模式下加載電流約為220A卸載時運行電流約為90A;然而在變頻運行模式下加載電流降低至約130A卸載時電流減少至約50A。這表明變頻改造后的空壓機(jī)在節(jié)能方面具有顯著的優(yōu)勢。