汇川HD90高压变频器在螺杆式空压机上的应用案例

空压机简介：
    空压机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空压机常见类型分为容积式和动力式，此次改造的螺杆式空压机就是容积式空压机中的一种。
    一、现场概况
    客户是一家实际生产能力60万吨/年的煤矿企业。现采用两台高压空压机作为井下气动工具的气源装置，由于电网容量相对较小，无法直接工频启动，再加上空压机自身会有大量能量的浪费，客户最终决定选择汇川HD90高压变频器对空压机进行变频改造。
空压机相关参数如下：
1、 空压机型号：SWT-250W                 2、排气量：40m³/min
3、 额定功率：250kW                       4、额定电压：10000V
5、 额定电流：21.8A                        6、额定转速：1485rpm
7、 额定频率：50Hz
    二、改造前方案
    高压空压机通常采用工频启动方式，空压机启/停信号直接控制高压接触器闭合/断开，空压机驱动电机直接工频启动，示意图如下：

图二：空压机工频控制示意图

    空压机在运行过程中，根据压力罐检测到的压力大小，控制阀门进行加载和卸载控制，确保压力罐压力在0.65MPa到0.75MPa之间波动，保证井下拥有足够的气源；在采用工频方式启动时，主要有以下缺点：
1、启动电流仍然很大，直接影响电网的稳定性与其它用电设备的运行安全；
2、空压机时常出现空载运行，电能浪费严重，处于非经济运行状态；
3、启动时对设备的冲击较大，一些部件的动作频率高（如电磁阀等），导致设备后期维护费用高；
4、工频运行，设备噪音大。
    三、汇川技术HD90空压机改造方案
    汇川技术根据现场空压机实际情况，为客户提供与电机功率相匹配的高压变频器，型号为HD90-J100/450-DN，变频器采用内置PID调节方式，通过压力罐中检测压力值大小实时调节电机转速，从而达到恒压输出的目的，示意图如下：
 

图三：汇川HD90变频改造方案示意图

    变频器采用远程控制方式，启/停信号由空压机控制给出，变频器的运行信号、故障信号反馈给空压机控制系统，保留了客户原有的操作习惯，极大的方便了客户使用。
    四：汇川HD90高压变频器改造优势
1、对电网无冲击：采用变频器进行电机控制，实现了真正的软启动，启动过程无冲击电流；
2、优越的加速性能： 高压空压机进行变频改造时，经常面临无法正常启动的现场，报“系统油压力低”等故障，此为工频设计保护功能，需保证变频器在10s内加速到50Hz才能够避免此故障。汇川变频器采用世界领先的磁链闭环矢量控制技术，具有优异的加减速控制性能，极好的满足了空压机启动对加速性能的要求；

图四：汇川HD9x系列加速性能示意图

3、控制精度高：空压机类负载等工艺型类负载，控制精度要求比较高，普通的控制方式往往无法很好的满足需求，汇川HD9x高压变频器采用先进的矢量控制方式，使得电机在整个控制过程中具有较高的转速控制精度，从而使得空压机的输出压力更加平稳，压力波动控制在0.02MPa以内；
  4、节能：原有的工频控制方式，空压机经常会处于卸载运行，造成能量的极大浪费。采用变频器实时调节电机转速，实现输出恒压控制，避免了卸载时能量的浪费；
  5、维护量减少：采用变频控制电机，电机实现了真正的软启动，启动过程中，对设备无冲击，减少了设备后期的维护量；
    五、总结
    今年来，世界工业赖以需求的能源日趋减少，能源危机已成为大多数企业的共识，节能降耗也是每一家工业企业都将要面对的现实。空压机行业属于浪费能源的行业之一，对空压机进行变频改造，不仅具有巨大的节能空间，而且能够实现输出压力的精准控制，达到恒压控制，同时还降低了设备的机械磨损，产生了更多的附带效益。
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