一、原系統(tǒng)分析及缺陷
傳統(tǒng)空壓機(jī)驅(qū)動電機(jī)均無轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的功能,一般使用氣缸上下限壓力檢測來啟動電機(jī)或是加裝離合器達(dá)到相對恒定壓力控制,其存在以下的缺陷:
1、電網(wǎng)沖擊大。電機(jī)啟動時有6倍的沖擊電流,形成對電網(wǎng)和機(jī)械負(fù)載的沖擊。
電機(jī)軸承的磨損大,所以設(shè)備維護(hù)工作時對機(jī)械量大
2、浪費(fèi)電能。電機(jī)空載時,出現(xiàn)較頻繁的排空放氣現(xiàn)象,浪費(fèi)電能較嚴(yán)重。
3、上下限壓力不易調(diào)節(jié)。壓力調(diào)節(jié)太小則易造成不斷的起停而燒毀電機(jī)及啟動電磁開關(guān);壓力調(diào)節(jié)太大則易形成管路高壓力、高傳送損失、漏氣、管路破裂的危險,而且壓力范圍波動太大無法滿足現(xiàn)代化工藝要求。
4、噪音大。空壓機(jī)自動排空放氣時噪音極大,造成環(huán)境污染。
二、惠豐變頻在礦山空壓機(jī)的改造
原理分析:
由變頻器,壓力變送器、電機(jī)、螺旋轉(zhuǎn)子組成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng),變頻器根據(jù)壓力傳感器提供的壓力信號,將管網(wǎng)實(shí)際壓力與設(shè)定的基準(zhǔn)壓力比較,PID調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速使,使儲氣罐壓力維持在所需的恒定壓力值上,當(dāng)井下的用氣量增大,實(shí)際壓力低于設(shè)定的基準(zhǔn)壓力,變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高;當(dāng)用氣量減小,實(shí)際壓力高于設(shè)定的基準(zhǔn)壓力,變頻器PID調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,當(dāng)變頻器的轉(zhuǎn)速達(dá)到下限設(shè)定頻率,實(shí)際壓力仍然高于設(shè)定的基準(zhǔn)壓力,變頻器延時等待一定的時間后電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)用氣量增加,壓力降到設(shè)定的下限壓力時,變頻器將自動啟動繼續(xù)維持設(shè)定的基準(zhǔn)壓力。
赤峰某礦實(shí)際應(yīng)用:
在赤峰某礦有一臺L型立式兩段132KW活塞式壓縮機(jī),工作額定電流為270A,排氣壓力為1.0MPA并帶儲氣罐,采用星三角起動。改造前如圖一。其井下工作面需氣壓力為0.7MPA下限為0.66MPA。極限壓力為0.8MPA即通過儲氣罐上的自動排氣進(jìn)行安全保護(hù)。平時壓縮機(jī)進(jìn)氣門打開,如氣門通過反饋回來的氣罐壓力超過0.74MPA,則進(jìn)氣門關(guān)閉,電機(jī)處于空載運(yùn)行。電機(jī)的空載電流為60A左右。
采用一臺型號HF-P 160KW 的惠豐變頻器,壓力變送器的量程為1.6MPA。由于儲氣管壓力波動小,直接供氣給井下的眾多的氣壓沖擊鉆,所以最能直接反映管網(wǎng)的實(shí)際壓力,壓力變送傳感器應(yīng)安裝在儲氣管上,并且盡量遠(yuǎn)離蝶閥位置。進(jìn)氣門反饋氣管已去掉,進(jìn)氣一直處于打開狀態(tài)。使用工況如圖2。
壓力變送器反饋信號4~20mA進(jìn)入變頻器的I2、V3端子, 參數(shù)設(shè)置為:方向給定F9=2,F(xiàn)11=1端子控制方式,F(xiàn)12=2負(fù)反饋PID調(diào)節(jié),F(xiàn)13=0自由停車方式,
量程F49=1.60MPa,壓力設(shè)定1 F50=0.7MPa,壓力設(shè)定2 F51=0.66MPa,停車的判斷時間F56=30秒。下限頻率F2=25Hz。
為了保證空壓機(jī)的安全運(yùn)行,我們增加了溫度控制,防止油溫過高,引起火災(zāi)。
同時也可以防止循環(huán)水故障。
檢測1級缸排氣溫度、2級缸進(jìn)氣溫度,兩個溫度傳感器,此溫度傳感器的控制問題可以設(shè)定,當(dāng)任一溫度檢測高于設(shè)定的溫度時,溫度控制器將輸出接點(diǎn)信號,輸出進(jìn)入變頻器,變頻器接受到信號后,自動停機(jī),并發(fā)出報警信號。
三、綜合效益分析
1、節(jié)省電能。功率因數(shù)提高到0.95以上,減少了無功損耗。
2、實(shí)現(xiàn)自動控制,不必人工手動起??諌簷C(jī),降低勞動量。
3、降低噪音,減少了環(huán)境污染。供氣系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速控制,消除了排空 放氣的 現(xiàn)象,從而改善了噪音對環(huán)境的污染。
4、延長機(jī)械部件的使用壽命。使用了變頻調(diào)速器后,空壓機(jī)大多數(shù)時間運(yùn)行在工頻之下,能明顯減少機(jī)械部件的磨損,延長機(jī)械使用壽命,減少維修費(fèi)用和縮短維修時間。
5、實(shí)現(xiàn)了軟啟動。
6、實(shí)現(xiàn)了恒壓供氣。
7、故障檢測齊,全運(yùn)行可靠,避免火災(zāi)、故障率幾乎為零。
惠豐變頻器改造前后比較表:
四、結(jié)論:
空氣壓縮機(jī)恒壓供氣使用變頻器與壓力控制構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),使壓力波動減少到1.5%,降低噪音,減少振動,保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。使用變頻器后,空壓機(jī)可隨意啟動,打破了以前帶壓啟動的規(guī)定,啟動電流較以前大大降低。 使用變頻器后,節(jié)電率普遍達(dá)到20% 以上,電機(jī)功率都比較大,其節(jié)電量值較大,經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。