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捷豹小课堂开课啦!永磁变频空压机节能技术及应用

摘要:近年来,随着国家节能减排的不断推进,节能技术被广泛地应用到工业生产中。空压机作为工业生产中的供气设备,往往存在运行效率低,系统热损耗严重等问题,因此空压机的节能改造有着巨大的节能潜力。目前,变频节能技术已广泛应用于空压机的研发设计,永磁变频空压机已受到市场的广泛认可。本文就空压机系统运行过程,分析变频节能技术在空压机上的应用。

一、空压机系统运行及问题

空压机是一种压缩气体,产出一定压力气体的设备,广泛应用于煤炭、钢铁纺织等行业,为设备提供动力气源。对于螺杆式空压机而言,典型系统包含空气流程系统、润滑流程系统、冷却系统、电气控制系统,其中空气流程系统核心为吸气、压缩、排气三个过程。空气的压缩过程是一种伴随着热交换的一个热力学过程,伴随着大量热能的产生,实际压缩功仅占总功耗的小部分,因此空压机能效利用率普遍较低。在空压机运行过程中,润滑油冷却、压缩空气冷却、驱动电机是耗能的主要方面,在设备实际运行中,用气系统用气压力及用气量的波动,将导致空压机的频繁加卸载,产生额外损耗。空压机运行的主要矛盾在于产气压力和气量无法实时适配用气网络,基于实际用气需求的控制系统,将减少空压机的耗能。

二、永磁变频技术的节能原理

传统的空压机控制方式主要以电气联锁控制、自动加卸载控制为主,通过空压机管网压力监控,判断当前用气压力及气量实际需求,自动调节电机的启停和加卸载。这种控制方式将将导致电机的频繁启停,负载率波动大,影响电机寿命,对电气网络造成冲击。永磁变频技术核心在于实现电机的无级调速,减小调速过程中的损耗,避免传动过程中的刚性冲击。

空压机在运行过程中产气量Q、产气压力H、电机功耗P与电机转速具有如下的对应关系。

由上式可知电机的功耗正比于转速的立方,空压机节能控制的核心便是在于根据官网的用气情况,实时调节电机转速,减小额外功耗。永磁同步电机本身效率高,通过变频器矢量控制,能更好地实现平滑调速,因此围绕永磁同步电机变频调速的控制系统是空压机节能改造的重要方式。

三、永磁变频空压机的系统构成

近年来,随着空压机行业对节能的重视,永磁变频技术被广泛应用到空压机的供气控制系统中。空压机的主要参数是排气压力P、排量Q、比功率W,永磁变频控制系统由压力传感器、PID控制器、变频器等模块构成,通过压力传感器将采集到的实时排气压力P,反馈到PID控制器中,进而对变频器的频率地址进行读写,实现电机转速的实时调节。典型的永磁变频空压机主要由数据采集系统、变频调速模块、PID控制器组成,对比传统的控制方式节能效率接近40%,因此永磁变频技术是空压机节能研究的重要方向。

四、总结展望

上文通过揭示空压机运行过程中转速与电机功耗的关系,介绍了永磁变频节能技术在空压机控制中的运用,具有调速平滑,节能效果显著的特点。未来,随着互联网技术及大数据技术的不断发展,做为传统工业设备的空压机控制方式将更加智能化,能效利用率将进一步提高。目前,基于大数据技术通过分析用气端负荷,提出的基于负荷预测的空压机节能控制方式,以及基于互联网云监控的空压机群管理技术,将进一步丰富空压机的节能方式。相信随着空压机节能技术的不断深入发展,将减少诸多工业领域的能耗,对提高资源利用率,促进国家节能减排的战略有着重要意义

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