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英威腾CHH100高压变频器在离心式空压机上的应用
发表时间:2014-10-14

英威腾CHH100高压变频器在离心式空压机上的应用

作者:深圳市英威腾电气股份有限公司 王耿

摘要:动力供应不仅仅是要满足生产的需要,而且要尽可能的利用节能技术为动力的供应降低成本,本文通过对节能技术在离心式空压机设备、介质中的应用和前景开发的分析,为节能经济和循环经济的发展提出了自己的思路。

关键词:离心式空压机 节 能 变 频

一、引言

在世界经济快速增长的今天,日益增长的社会经济和能源供应日益短缺的矛盾越来越突出,为了应对这一必须面对的现实问题,世界各国都在考虑自己国家的能源计划。而在我们中国,据估计到2020年,中国的能源需求总量仍将达到近25亿吨标准煤,这个数字比2000年高出了90%,而最为悲观的估计,则要高出152%。在能源每年增长3%一5%条件下,要保证国民经济持续每年增长7%~9%,只能依靠节能技术的应用。而离心式压缩机作为压缩空气动力供应设备在制造业内有着很普遍的应用,其本身通过各级压缩消耗大量的电能来供应高压空气,同时附带产生大量的热量。结合节能技术和节能产品的推出以及空压机设备的工艺流程,节能技术在离心式压缩机上有着很广阔的应用前景。

二、应用环境分析

在空压机的应用上,离心式空压机具有结构紧凑、重量轻、体积小、运行效率高、流量大、摩擦件少等特点,近年来在工业领域得到了广泛应用。尤其是在大型的制造业界内和制氧厂,其离心式空压机规模都很大,基本上都是有多台离心式空压机并联在一起进行系统供气。在满足生产需求的情况下,供气压力越低,耗电量越少就越节能,对于离心式空压机,传统的节能调节方式基本上都是通过压力上限和电流上限来进行调节。压力上限的调节是通过对上限压力的设定,来减小进气阀门的开度进而降低电机电流,减少功率消耗。

电流上限的调节,是通过设定空压机的电机电流最大值来控制空压机的电流,使空压机进气阀门根据电流上限信号反馈,在阀门打开一定的开度后将不再继续打开,进而控制空压机的功率消耗。

三、系统方案提出

主回路方案

变频控制为一拖一方案,配备一台变频器。变频调速系统接10kV电压等级的主动力电源系统,用于电动机的变频调速。为增加运行安全性,变频系统增加旁路,设计方案如下:

此方案是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(见上图)。要求QS2和QS3不能同时闭合,在机械上实现互锁。变频运行时,QS1和QS2闭合,QS3断开;工频运行时,QS3闭合,QS1和QS2断开。

为了实现变频器故障保护,变频器对现场高压断路器QF进行连锁,一旦变频器故障,变频器跳开QF。电机工频运行时,变频器允许QF合闸,撤消对QF的跳闸信号,使电机能正常通过QF合闸工频启动。

节能分析

以上两种节能调节方式都存在以下缺点:

1.两种调节方式都不能成为完全意义上的节能,这主要体现在控制压力和控制电流本身来达到降低功率消耗的同时,空压机的工作效率将大大降低。

2.存在调节空间小的缺陷。因为离心式空压机在设计中存在一个其本身具有的一个特性,那就是喘振。为了避免离心式空压机的喘振,在电流的设定上往往会有一个电流下限的设定,一旦电流下降到电流下限的设定值,电流将不再下降,或者空压机将发生喘振,这就说明了依靠压力上限和电流上限的调节方式其本身存在节能空间有限的缺陷。而这种缺陷在一年四季变化比较大的地方就显得更加明显,因为离心式压缩机的排气量随着环境温度的变化,其排气量也在随之变化。

在流体离心式机械上通过实验和理论可以近似得出以下公式:

Qprop;n ,Hprop;n2,Pprop;n3

Q1、H1、P1分别是行1转速下的流量、压力和功率;Q2、飓、岛分别是甩2转速下的流量、压力和功率。即流量与转速的一次方成正比,压力与转速的平方成正比,功率与转速的三次方成正比。由此可见,当通过降低转速以减少流量来达到节流目的时,所消耗的功率将降低很多。例如:当转速降到80%时,流量减少到80%,而轴功率却下降到额定功率的(80%),asymp;5l%:若流量需减少到40%,则转速相应减少到40%,此时轴功率下降到额定功率的40%3asymp;6.4%。

四、具体使用效果

A、设备主要参数

空压机配套电机数据
额定功率1000HP额定电压10KV
额定电流49.8A额定转速2970r/min
数量1排气压力3.5MPA
阀门开度50%对应出口压力3.5MPA
实际运行电流38A回流阀门开度35%
空压机类型离心式

B、节电效果计算

根据在不同控制方式下的流量-负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。

五、结束语

节能技术的研究和发展是今后社会发展和建设节约型社会的主题,本文通过对离心式压缩机设备及其介质中存在的节能潜力进行了阐述,同时验证了英威腾高压变频器在离心式压缩机负载上的可靠应用。

参考文献:

深圳市英威腾电气股份有限公司 《CHH100系列高压变频器产品说明书》

仲明振,赵相宾 《高压变频器应用手册》机械工业出版社 2009-05出版

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