AR200L系列变频器在空压机的应用

一、项目背景

我公司AR200L通用型高性能变频器曾在某造纸厂对公司多台75kW的空压机进行了技术改造，取得了显著的经济效益。

设备改造前，两台空压机一主一备，全部运行在工频状态。压力采用两点式控制（上、下限控制）。钢筋焊网生产的工作状况决定了用气量的时常变化，这就导致了空压机频繁的卸载和加载，对电动机、空压机和电网造成很大的冲击。另外，空压机卸载运行时，不产生压缩空气，电动机处于空载状态，其用电量为满负载的40％左右，这部分电能被白白的浪费。在这种情况下，对其进行变频器改造是非常必要的。

二、实施方案

根据现场实际情况，我们用一台变频器来控制两台空压机，通过电气控制相互转换两台空压机的变频运行；当一台空压机出现故障时，可以转换到另一台空压机上运行，不会影响生产的正常进行。这样，即节省了设备投资，又能满足生产工艺的需要。

如图所示，系统改造时，在保留原工频系统情况下，增加变频系统，做到了工频/变频互锁切换。通过外部控制电路，使空压机起停操作步骤仍然如前，操作简单，安全可靠。本系统采用压力闭环调节方式，在原来的压力罐上加装一个压力传感器，将压力信号转换成0-10V的电信号，送到变频器内部的PID调节器，调节器将信号与压力设定值进行比较运算后输出控制信号，变频器根据该信号输出频率，改变电动机转速，调节供气压力，保持压力的恒定，使空压机始终处于节电运行状态。



三、实施效果

改造前，空压机工频满载运行电流为158A，运行时间1分钟；空载运行电流为56A，运行时间2分钟，频繁的加载和卸载。改造后，空压机运行频率经常在30HZ-40HZ，运行电流平均为70A，基本上没有卸载时间。空压机平均每天工作16小时，每月工作25天。空压机每月用电量计算如下：

安装前 =v3(I×U)×12×25÷1000
　　　 =1.73×(158×1/3+56×2/3)×380×16×25÷1000
　　　 = 23666.4(度)
安装后 = 1.73×65×380×16×25÷1000
　　　 = 18407.2（度）
每月节省电量 = 安装前－安装后
　　　　　　 = 23666. 4－18407.2
　　　　　　 = 5259.2（度）
按每度电0.8元计算，每月可节省电费=5259.2×0.8=4207.36（元）

四、综合效益

1）节约能源
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况是经济的运行状态。
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，所以运行成本将大大降低。
3）提高压力控制精度
变频控制系统具有精确的压力控制能力。使压缩机的空气压力输出与用户空气系统所需的气量相匹配。变频控制压缩机的输出气量随着电机转速的改变而改变。由于变频控制电机速度的精度提高，所以它可以使管网的系统压力变化保持在3pisg变化范围，也就是0.2bar范围内，有效地提高了工况的质量。
4）延长压缩机的使用寿命
变频器从1Hz起动压缩机，它的起动加速时间可以调整，从而减少起动时对压缩机的电器部件和机械部件所造成的冲击，增强系统的可靠性，使压缩机的使用寿命延长。
5）降低了空压机的噪音
根据压缩机的工况要求，变频调速改造后，电机运转速度明显减慢，因此有效地降了空压机运行时的噪音。现场测定表明，噪音与原系统比较下降约3至7分贝。

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