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VD300A系列变频器用普乐特MAM660控制器在空压机上应用方案V1.0

日期: 2015-02-28
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一、概论:

空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备,它用途广泛,主要用于冶金、矿山、机械制造、电力、纺织、石油化工等各个行业。

传统空压机的问题:

1)   电能浪费严重,传统的加卸载式空压机,能量主要浪费在:

a)加载时的电能消耗

在压力达到所需工作压力后,传统控制方式决定其压力会继续上升10%左右,直到卸载压力。在加压过程中,一定会产生更多的热量和噪音,从而导致电能损失。另一方面,高压气体在进入气动元件前,其压力需要经过减压阀减压,这一过程同样耗能。

b)卸载时电能的消耗

当达到卸载压力时,空压机自动打开卸载阀,使电机空转,造成严重的能量浪费。空压机卸载时的功耗约占满载时的30%50%,可见传统空压机有明显的节能空间。

2)   工频启动冲击电流大

主电机虽然采用Y-减压起动,但起动电流仍然很大,对电网冲击大,易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。对于自发电工厂,数倍的额定电流冲击,可能导致其他设备异常。

3)   压力不稳,自动化程度低

传统空压机自动化程度低,输出压力的调节是靠对加卸载阀、调节阀的控制来实现的,调节速度慢,波动大,精度低,输出压力不稳定。

4)   设备维护量大

空压机工频启动电流大,高达5~8倍额定电流,工作方式决定了加卸载阀必然反复动作,部件易老化,工频高速运行,轴承磨损大,接触器经常容易坏,设备维护量大。

5)   噪音大

持续工频高速运行,超过所需工作压力的额外压力,反复加载、卸载,都直接导致工频运行噪音大。

 

二、改造原则:

根据空压机原工况并结合生产工艺的要求,对空压机进行变频技术改造后,系统满足以下要求。

1)   空压机经过改造后,必须保留原来的工频工作模式,防止因变频系统故障而造成生产中断。通过转换开关切换,选择变频/工频启动。现场压力变送器检测管网出口压力,并与给定值比较,经普乐特MAM660B(T)(VF3)(25)变频器专用控制器内部的PID 指令运算,得到频率信号,调节转速达到所需压力。停止时按下停止按钮。

2)   确保变频出现异常保护时,不至于影响生产的正常进行。为了防止非正弦波干扰空压机控制器,变频器输入端有抑制电磁干扰的有效措施。控制线、信号线采用屏蔽线缆,布线时和动力电缆分开,防止引入干扰。

3)   电机变频运行状态时保持储气罐出口压力稳定,压力波动范围不能超过依0.02 MPa

4)   空压机不允许长时间在低频下运行,空压机转速过低,一方面使空压机稳定性变差,另一方面也使缸体润滑度变差,会加快磨损,所以建议工作下限不低于15 Hz

5)   设置高压保护、高温保护、等设置报警及故障自诊断:

a)   高压保护当系统压力超过设定值时,自动切断主机电源,使压缩机紧急停机。

b)   高温保护当压缩机排气温度超过调定值时,由接在主机排气孔口处的温度传感探头控制温度电触点动作,自动切断电动机电源,使压缩机紧急停机。

c)   电气保护系统采用软启动方式,具有相序保护(防止压缩机反转)、缺相保护、电机热过载保护等功能。

三、改造过程及参数设置情况:

A、普乐特MAM660(B)(T)(VF3)(25)空压机控制器(变频器专用)通讯参数设置方法

    用户密码:“****”,可以用来修改压力上、下限值,变频器功率,转速,变频恒定压力,风机启停温度;可以进入厂家参数修改变频器的型号:SELF-DEF(自由通信协议)。

 厂家密码:“****”,可以修改变频器通讯参数。

  设置通讯参数:进入厂家参数“****

              第一页:

                   V   ADD:3205(VD300A输出电压地址)

                   I   ADD:3204(VD300A输出电流地址)

                   F   ADD:3200(VD300A输出频率地址)

                   P   ADD:3208(VD300A输出功率地址) 

              第二页:

                   V=REC×0100÷0010  (电压的数据格式)

                   I =REC×0010÷0010 (电流的数据格式,一位小数)

                   F=REC×0001÷0010  (电压的数据格式,两位小数)

              第三页:

                   P=R×1×0001÷0010  (输出功率的格式,一位小数)

                   C-FORM:8N1-NONE     (通讯格式,要与P15.03设置成一致)

                   VSD  ADD:0001       (站号,要与P15.01设置成一致)

  设置变频器型号:进入厂家参数“****

             第三页:

                  变频器:SELF-DEF    (这个必须设置正确,若变频器不在现有的变频器厂家范围内,就选这项,否则通讯不上控制器)

                    期: 2014-6-5

                  积分范围:00.20MPa    (按默认)

                  积分初值:0020        (按默认)

             第六页:

                     限: 0000      (按默认)

                  预警停机:0000      (按默认)

                  相序保护:            (按默认)

                  停车方式:减速        (按默认)

  设置用户参数: “****

              第一页:

                  压力下限:   00.65MPa      (按默认)

                  压力上限:  00.80MPa      (按默认)

                  风机启温:  0080         (按默认)

                  风机停温:  0070         (按默认)

              第二页:

                  变频压力:    00.70 MPa    (按默认)

                  电机功率:    037.0KW

                  转速(50HZ: 1500R/MIN

  设置启停延时预置:进用户参数“****

             第一页:

                 风机延时:0008  

                 加载延时:0006

                 空载延时:1200        (按默认)

                 停机延时:0010        (按默认)

             第二页:

                  启动延时: 0100      (可根据实际情况加长,但不能低于90秒)

                  上升速率:0625          (按默认)

                  上升速率:0625          (按默认)       

  操作方式:

                启停方式:本地             (按默认)

                加载方式:自动             (按默认)

                通讯方式 :计算机          (按默认)

                通讯编码:0001             (按默认)

(注:以上参数的设置必须在停机的时候才能设置有效,否则无法成功设置。)

B、稍改动星三角的控制电路,说明:为了兼顾工频,变频都能正常恒压运行,必须保留原来的星三角启动电路,方法:因为本方案中普乐特控制器具备变频器功能,但自身不具备星三角启动功能,因此要临时加一个延时继电器,来完成星三角启动,打到工频时不用多说了,打到变频时,待星三角启动完成后, KM3(角形)的常开触点闭合送给变频器作为启动信号。如此,就充分地利用了原套系统的压力采样,温度检测等信号。

如下图1电路为增加延时继电器完成星三角启动的电路图(KT1线圈电压为220VAC,延时时间设为3-4S)。

 

           

1:变频柜电路与普乐特控制器MAM660接线简图

 

C、变频器用户参数设置情况:

P00.00=0    (电机控制模式为V/F

P00.01=1    (外部端子控制)

P00.02=3    AI24-20MA电流输入)

P00.14=50S   ( 加速时间适当加长可以降低启动电流)

P00.15=50S   ( 减速时间适当加长可以降低冲击电流)

P01.05=1     (防止星三角启动有延迟,且空压机设备无惯性,设置成自由停车最合适)

P02.01=37KW (以下为电机参数,请按电机铭牌设定,对电机进行有效的热保护)

P02.02=380V

P02.03=70.2A

P02.04=50HZ

P02.05=1480R/MIN

P05.02=2     (端子反转运行,注意空压机不能反转,在工频时先试方向)

P05.18=1      (AI2改成电流输入)

P05.19=4.00mA (下限是4mA)

P06.05=5      (故障输出,接常闭到普乐特控制器MAM66069)

四、改造现场图片:

 组图2:以上三张图为广州顺德某板材加工厂空压机成功改造(工频/变频)现场

组图3:上图为河北河间某拉丝机设备厂空压机成功改造(工频/变频)现场

 

五、空压机变频改造后的效果:

1)   节能:总体节能达20%以上 

a)加载时的节能:空压机进行变频改造后,压力始终保持在所需的设定工作压力,比改造前可降低10%的压力,根据功耗公式可知改造后此项可节能10%

b)卸载时的节能,电机卸载运行时消耗的能量是加卸时的40%左右,按平均四分之一左右的卸载时间算,此项可节能10%左右。

2)   启动电流小,对电网无冲击

变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升,没有任何冲击;可使电机实现软停,避免反生电流造成的危害,有利于延长设备的使用寿命;

3、输出压力稳定

采用变频控制系统后,可以实时监测供气管路中气体的压力,使供气管路中的气体的压力保持恒定,提高生产效率和产品质量;

4、设备维护量小

空压机变频启动电流小,小于2倍额定电流,加卸载阀无须反复动作,变频空压机根据用气量自动调节电机转速,运行频率低,转速慢,轴承磨损小,设备使用寿命延长,维护工作量变小。 

5、噪音低

变频根据用气需要提供能量,没有太多的能量损耗,电机运转频率低,机械转动噪音因此变小,由于变频以调节电机转速的方式,不用反复加载、卸载,频繁加卸载的噪音也没有了,持续加压,气压不稳产生的噪音也消失了。

六、总结:

采用变频恒压控制系统后,不但可节约一笔数目可观的电力费用,延长压缩机的使用寿命,还可实现恒压供气的目的,提高生产效率和产品质量。且保留了原来的工频恒压功能,系统更加稳定。 在成功使用普乐特MAM860(B)(T)(VF3)(25)MAM660(B)(T)(VF3)(25)两款空压机变频专用控制器的基础上,我公司专业对空压机变频节能控制系统改造的可配套的空压机品牌有:开山、博格、凯撒、英格索兰、寿力、昆西、博莱特、优耐特斯、康普艾等。可配套空压机电机功率有:15KW22KW30KW37KW45KW55KW75KW90KW110KW132KW160KW185KW

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