空压机变频恒压供气控制系统的设计.docx

空压机变频恒压供气控制系统的设计1引言空压机在工业生产中有着广泛地应用。在供水行业中它担负着为水厂所有气动元件包括各种气动阀门提供气源的职责。因此它运行的好坏直接影响水厂生产工艺。空压机的种类有很多但其供气控制方式几乎都是采用加、卸载控制方式。例如我厂使用的南京三达活塞式空压机、美国寿力螺杆压缩机和Atlas螺杆式空压机都采用了这种控制方式。根据我们多年的运行经验该供气控制方式虽然原理简单、操作简便但存在能耗高进气阀易损坏、供气压力不稳定等诸多问题。随着社会的发展和进步高效低耗的技术已愈来愈受到人们的关注。在空压机供气领域能否应用变频调速技术节省电能同时改善空压机性能、提高供气品质就成为我们关心的一个话题。结合生产实际我们选择了一台美国寿力LS-10型固定式螺杆空压机进行了研究。2空压机加、卸载供气控制方式简介作者以美国寿力LS-10型固定式螺杆空压机电控原理图(如图3所示)为例对加、卸载供气控制方式进行简单介绍。SA1转至自动位置按下起动按钮SB2KT1线圈得电其瞬时闭合延时断开的动合触点闭合KM3和KM1线圈得电动作压缩机电机开始Y形起动;此时进气控制阀YV1得电动作控制气体从小储气罐中放出进入进气阀活塞腔关闭进气阀使压缩机从轻载开始起动。当KT达到设定时间(一般为6秒后)其延时断开的动断触点断开延时闭合的动合触点闭合KM3线圈断电释放KM2线圈得电动作空压机电机从Y形自动改接成形运行。此时YV1断电关闭从储气罐放出的控制气被切断进气阀全开机组满载运行。(注:进气控制阀YV1只在起动过程起作用而卸载控制阀YV4却在起动完毕后起作用。)若所需气量低于额定排气量排气压力上升当超过设定的最小压力值Pmin(也称为加载压力)时压力调节器动作将控制气输送到进气阀通过进气阀内的活塞部分关闭进气阀减少进气量使供气与用气趋于平衡。当管线压力继续上升超过压力调节开关(SP4)设定的最大压力值Pmax(也称为卸载压力)时压力调节开关跳开电磁阀YV4掉电。这样控制气直接进入进气阀将进气口完全关闭;同时放空阀在控制气的作用下打开将分离罐内压缩空气放掉。当管线压力下降低于Pmin时压力调节开关SP4复位(闭合)YV4接通电源这时通往进气阀和放空阀的控制气都被切断。这样进气阀重新全部打开放空阀关闭机组全负荷运行。3加、卸载供气控制方式存在的问题3.1能耗分析我们知道加、卸载控制方式使得压缩气体的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值即能够保证用户正常工作的最低压力。一般情况下Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示:Pmax＝(1＋δ)Pmin(1)δ是一个百分数其数值大致在10%～25%之间。而若采用变频调速技术可连续调节供气量的话则可将管网压力始终维持在能满足供气的工作压力上即Pmin附近。由此可知在加、卸载供气控制方式下的空压机较之变频系统控制下的空压机所浪费的能量主要在2个部分:(1)压缩空气压力超过Pmin所消耗的能量在压力达到Pmin后原控制方式决定其压力会继续上升(直到Pmax)。这一过程中必将会向外界释放更多的热量从而导致能量损失。另一方面高于Pmin的气体在进入气动元件前其压力需要经过减压阀减压至接近Pmin。这一过程同样是一个耗能过程。(2)卸载时调节方法不合理所消耗的能量通常情况下当压力达到Pmax时空压机通过如下方法来降压卸载:关闭进气阀使电机处于空转状态同时将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。关闭进气阀使电机空转虽然可以使空压机不需要再压缩气体作功但空压机在空转中还是要带动螺杆做回转运动据我们测算空压机卸载时的能耗约占空压机满载运行时的10%～15%(这还是在卸载时间所占比例不大的情况下)。换言之该空压机10%的时间处于空载状态在作无用功。很明显在加卸载供气控制方式下空压机电机存在很大的节能空间。3.2其它不足之处(1)靠机械方式调节进气阀使供气量无法连续调节当用气量不断变化时供气压力不可避免地产生较大幅度的波动。用气精度达不到工艺要求。再加上频繁调节进气阀会加速进气阀的磨损增加维修量和维修成本。(2)频繁采用打开和关闭放气阀放气阀的耐用性得不到保障。4恒压供气控制方案的设计针对原有供气控制方式存在的诸多问题经过上述对比分析本人认为可应用变频调速技术进行恒压供气控制。采用这一方案时我们可以把管网压力作为控制对象压力变送器YB将储气罐的压力P转变为电信号送给PI